含氮与含磷有机化合物共84页
有机化学课件——Chapter 11 含氮和含磷有机化合物
C6H5NH3+ · Cl氯化苯铵
(C2H5NH3+)2 · SO42硫酸二乙铵
(CH3)3N+CH2C6H5 · Br- [(C2H5)2NH2+]2 · SO42溴化三甲基苄铵 硫酸二(二乙铵)
??? ???
C4H9N+ · OH四丁基氢氧化铵
有机化学课件
(C2H5)2NH2+ · HSO4硫酸氢二乙铵
有机化学课件 22 第11章 含氮和含磷有机化合物
一、胺的碱性
N上的未共用电子对能接受一个质子,能与大多数的无机酸成 盐,所以胺具有碱性.
R
NH2 + HCl
R
+NH Cl 3
碱性强弱顺序: 脂肪胺 > NH3 > 芳香胺 pKb 3—4.5 4.75 9—10
在脂肪胺中: RNH2 < R2NH > R3N 一级 二级 三级
Na+
(2) 与羰基化合物缩合
CH3 NO2
-
CH2 NO2
O + R C R'(H)
H2O
OH R C CH2NO2 R'(H)
有机化学课件
10
第11章 含氮和含磷有机化合物
五、硝基对芳环的影响
硝基是强吸电子基, 当其与苯环直接相连时, 使芳环上的亲电取代 反应活性降低, 以致不能进行(如F-C反应). 但在卤代芳烃卤原子(如-Cl)的邻、对位引入-NO2时,卤原子的 反应活性增加,易于发生亲核取代反应.
有机化学课件 25 第11章 含氮和含磷有机化合物
二、胺的酸性
伯、仲胺中N-H键可以电离.
R2NH
R 2N - + H +
有机化学——含氮和含磷有机化合物
重氮盐的偶合反应 重氮盐在弱碱、中性或弱酸性溶液中与酚或芳胺等反应 ,生成有颜色的偶氮化合物,这个反应称为偶合反应或 偶联反应。
重氮组分 偶合组分 发色基团,有鲜艳的颜色——偶氮染料
27
第三节 其他含氮化合物
一、碳酸酰胺
碳酸 1、氨基甲酸酯
碳酰胺(氨基甲酸) 碳酰二胺(尿素)
氨基甲酸本身极不稳定,在一般情况下,它立即分解生成CO2和 NH3。但是氨基甲酸酯却是稳定的化合物,而且在农业和医药上 有广泛的应用。
(2)胺的沸点比同分子量的化合物高, (3) N-H氢键不如O-H的氢键强,通常比同分子量的醇低 (4) 溶于水 (5) N上的取代基使N-H键减少,同分子量的胺相比,一级胺的沸
点> 二级胺> 三级胺
4
三、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的结构与反应性
脂肪胺空间结构
sp3 杂化
取代基的空间位阻越大,夹角越大
氮原子 sp3 杂化N-H 或 N-C σ–键的形成;孤对电子占有 一 个sp3 轨道;氨或胺分子的几何构型为 三角棱锥形。
芳香胺的碱性顺序:取代基效应
9
2、酸性
伯、仲胺中N-H键可电离,
酸性很弱。例如(C2H5)2NH,pKa = 36
当N上H被吸电子基团(如: ) 取代,酸性大增!
10
3、烃基化
直接烷基化
控制条件,可以得到某一胺为主的产物
还原胺化
季铵盐如用AgOH处理,季铵盐就转变为季铵碱。
(C2H5)4N+I﹣ + AgOH → (C2H5)4N+OH﹣ + AgI↓
邻溴苯胺的合成
苯胺的硝化反应:对位硝化
17
苯胺的硝化反应:邻硝基苯胺的合成 苯胺的直接硝化
大学有机化学含氮和含磷有机化合物
磷酸酐
具有酸酐的性质,易水解, 可发生酯交换反应。
04 含氮和含磷有机化合物的 反应机理
亲核反应与亲电反应
亲核反应
亲核试剂进攻带正电荷或电子密度较高的中心,形成稳定的 负离子中间体。例如,胺的烷基化反应中,醇进攻胺的N原 子,形成负离子中间体。
亲电反应
亲电试剂进攻带负电荷或电子密度较低的中心,形成稳定的 正离子中间体。例如,硝基化合物的取代反应中,亲电试剂 进攻硝基的碳原子,形成正离子中间体。
大学有机化学:含氮和含磷有机化 合物
目 录
• 引言 • 含氮有机化合物 • 含磷有机化合物 • 含氮和含磷有机化合物的反应机理 • 含氮和含磷有机化合物的生物活性与药物设计 • 结论
01 引言
主题简介
含氮和含磷有机化合物是大学有机化 学中一个重要的研究领域,主要涉及 氮和磷元素在有机分子中的存在形式 、性质、合成和反应机制。
腈的合成
通过烃基与氰化物的反应或重氮化反应制备。
代表性化合物与性质
010203 Nhomakorabea苯胺
无色油状液体,有强烈气 味,能溶于水,有毒,是 制造染料、药物等的原料。
硝基苯
无色至淡黄色晶体,有苦 杏仁气味,有毒,是制造 炸药、染料等的原料。
丙烯腈
无色液体,有刺激性气味, 易聚合,是制造合成纤维、 合成橡胶的原料。
建议四
加强跨学科合作。含氮和含磷有机化合物的研究涉及化学 、生物学、医学等多个领域,加强跨学科合作有助于推动 研究的深入发展,实现创新突破。
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03
这类抗生素主要通过抑制细菌DNA复制和蛋白质合成发挥抗菌
作用,如四环素和强力霉素等。
含氮和含磷有机化合物
系统法:复杂的胺将-NH2或较小烃基与N 组成的原子团作取代基,季胺类化合物的命 名类同无机铵盐和铵碱。
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结构与性质
返回
胺的结构:N以sp3 方式杂化后的四条轨道中容 纳五个电子。 其中一条轨道被孤电对占据,形成 不等性杂化,胺的许多性质与N原子上这对孤电对 相关。 当N为手性N时(3°胺)存在对映异构,但两 者能量差较小25J/mol,不可拆分;4°铵离子确存 在对映异构。 芳香胺中N以sp2杂化,p轨道容一对电子与芳环 形成p-π共轭体系,产生两种电效应-I和+C,且+C>I;结果使N原子上的电子密度下降,芳环上电子密 度增大,N-H有较大的极性。
第十章 含氮和含磷有机化合物
第十章 含氮和含磷有机化合物
本章教学目的和要求:掌握胺的结构和性质,了解胺的碱性强弱比较及原因、重氮盐的生成及在合 成上的应用。
胺的分类和命名 胺的结构与化学性质
重氮盐和偶氮化合物
返回总目录
10-1
一、胺的分类和命名
1.分类
脂肪R-N-H(R),芳香Ar-N-; 1°,2°,3°,4°官能团分别为-NH2 ,NH……
重氮化合物和偶氮化合物
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1.放氮反应
返回
2.保留氮反应
返回
返回
(一)碱性:
碱性次序: 季胺 > 脂肪胺 > NH3 > 芳香胺(主要取决于电子效 应) 脂肪胺(气相或水溶液中)3°>2°>1°(主要取决于 电子效应) (水溶液中) 2°>3°>1°
返回
脂肪胺水溶液中碱性受多种因素影响:
1)电子效应:R-为给电子基,故3°>2°>1° 2)溶剂化效应:形成氢键多,溶剂化程度大,铵离子稳 定性大,故1°> 2°>Байду номын сангаас° 3)空间效应:阻碍H+接近N原子,故1°> 2°>3° 芳香胺:三种效应的影响一致,故1°> 2°>3° 利用胺的碱性,可分离提纯胺类化合物
有机化学——第10章含氮和含磷有机化合物
伯膦
仲膦
叔膦
季鏻离子
磷酸
磷酸甲酯
磷酸二甲酯
磷酸三甲酯
烃基膦酸
二烃基膦酸
甲基膦酸甲酯 (O-甲基甲膦酸酯)
甲基膦酸二甲酯 (O,O-二甲基甲膦酸酯)
33
有机磷农药
沙林(sarin)
34
本章作业
1. (1)(6); 2. (2)(5); 4.; 5. (1); 7. (1)(4); 8.
35
氨基和苯环存在sp3-共轭,介于sp2-sp3之间 通常芳香胺的碱性比脂肪胺弱
5
二级胺(当R≠R‘);三级胺(当R≠R'≠R"时)应当有旋光异构体,实际 分离不出,因为:
103~ 105/秒
ΔE=25 kJ/mol
有些环状结构的三 级胺,可以分离出 对映异构体: 四级铵盐的对映体也已经分离出
6
N原子上有孤对电子,可以发生亲核反应 (Nucleophilic reaction)
12
二氧化碳还原酰胺化反应
Noyori, R. et al, J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 8851-8852
Hinsberg 反应:在氢氧化钠或氢氧化钾溶液存在下,用苯磺酰氯 或对甲苯磺酰氯与伯胺或仲胺作用,生成相应的磺酰胺,称兴斯 堡(Hinsberg)反应。
13
5、与亚硝酸的反应
20
重氮盐的取代反应
——制取芳香取代产物的重要反应
希曼(Schiemann)反应
Sandmeyer反应
Gattermann反应
21
制备上的应用
22
制备上的应用
23
制备上的应用
24
制备上的应用
含氮和含磷有机化合物
(黄色固体)
NaOH
SO2N-RNa+
(溶于 NaOH 溶液)
R2NH +
SO2Cl
SO2NR2
第一部分
单元复习 (黄色固体,不溶于 NaOH 溶液)
R 3N +
SO2Cl
不反应
(4)与亚硝酸反应:脂肪族伯胺与亚硝酸反应,定量地放出氮气,可用于定性和定量 分析。芳香族伯胺与亚硝酸在低温下反应,生成重氮盐。芳香族重氮盐在低温(5 ℃以下) 和强酸水溶液中是稳定的,升高温度则分解成酚和氮气。仲胺与亚硝酸反应,生成的 N–亚 硝基胺为不溶于水的黄色油状液体或固体,N–亚硝基胺与稀酸共热,可分解为原来的胺, 可用来鉴别或分离提纯仲胺。 脂肪族叔胺因氮原子上没有氢, 只能与亚硝酸形成不稳定的盐。 芳香族叔胺与亚硝酸反应, 在芳环上发生亲电取代反应导入亚硝基。 亚硝化的芳香族叔胺通 常带有颜色,可以鉴别伯、仲、叔胺。
2
重点和难点
重点:胺的结构和化学性质。重氮盐的性质及其在合成上的应用, 难点:硝基的还原及对邻对位取代基的影响。重氮盐在合成上的应用。
3
知识点内容提要
3.1 硝基化合物 硝基容易被还原, 尤其是直接连在芳环上的硝基, 还原产物随还原介质的不同而有所不 同。硝基苯在酸性条件下,可用铁、锡等金属还原为芳香族伯胺。
第一部分
单元复习
电子对与芳环的π电子可以形成 p–π共轭体系,使芳香胺的碱性和亲核性都有明显的减弱。 另外,芳香胺中的这种 p–π共轭体系使芳环的电子云密度增大,因此芳香胺在芳环上容易发 生亲电取代反应。 2.胺的碱性 由于胺分子中氮原子上孤对电子的存在,能接收质子,因此胺具有碱性(路易斯碱) 。 脂肪胺在气相或非水溶液中的碱性与电子效应结果相一致: 叔胺>仲胺>伯胺。 脂肪胺 在水溶液中的碱性受多种因素影响,一般情况下,仲胺表现出较强的碱性。芳香胺的碱性强 弱顺序与电子效应、溶剂效应、位阻效应相一致。胺在水溶液中的碱性强弱次序为: 脂肪胺(2°>1°>3°)>氨>苯胺>二苯胺>三苯胺 3.胺的反应 (1)烷基化反应:卤代烃可以与氨作用生成胺,胺作为亲核试剂又可以继续与卤代烃 发生亲核取代反应,结果得到仲胺和叔胺,直至生成季铵盐。季铵盐与湿的氧化银反应生成 季铵碱。胺与卤代芳烃在一般条件下不发生反应。
《含氮含磷有机物》课件
氨或胺与磷酸的反应是 在酸性条件下进行的, 通过酯化反应生成磷酰
胺。
磷腈的合成方法
01 磷腈的合成方法主要有:卤代烃与磷腈的反应、 烯烃与磷腈的反应等。
02 卤代烃与磷腈的反应是在碱性条件下进行的,通 过亲核取代反应生成磷腈。
03 烯烃与磷腈的反应是在催化剂作用下进行的,通 过加成反应生成磷腈。
PART 02
含氮有机物
胺类
胺类概述
胺类是有机化合物的一类,含有氨基 (-NH2)官能团。胺类广泛存在于生物 体内,具有重要的生理和生物功能。
胺的分类
胺的性质
胺类具有碱性,可以与酸反应生成盐 。胺类还具有亲核性,可以与卤代烃 等发生取代反应。此外,胺类还具有 氧化性,容易被氧化。
胺类可以根据连接的碳原子数目分为 伯胺、仲胺和叔胺,也可以根据氨基 上连接的基团分为脂肪胺和芳香胺。
PART 04
含氮含磷有机物的应用
在药物合成中的应用
药物合成中的氮
氮在药物合成中发挥着重要作用,它可以作为药物分子的核 心结构元素,如胺类化合物,在许多药物中都有应用。例如 ,抗抑郁药、抗肿瘤药和抗生素等。
药物合成中的磷
磷在药物合成中也有着不可替代的作用,尤其是在一些具有 生物活性的磷化合物中,如某些维生素、神经递质和激素等 。
含磷材料
含磷材料如磷化物和磷酸盐等,在材 料科学中也有着广泛的应用,如用作 防腐剂、脱氧剂和阻燃剂等。
PART 05
含氮含磷有机物的合成方 法
胺类的合成方法
胺类的合成方法主要有:硝基 化合物的还原、卤代烃与氨或 胺的反应、烯烃与氢气和氨的
反应等。
硝基化合物的还原是工业上大 规模生产胺类的重要方法,常 用的还原剂有氢气、铁粉、锌
第九章 含氮和含磷有机化合物
(2)刚果红
NH2
N=N N=N
NH2
H OH SO3Na
+
SO3Na
pH>5.0
+
红色
NH2
H N N
H
N N
+NH 2
SO3Na
pH<3.0
蓝色
SO3Na
刚果红是一种酸、碱指示剂,变色范围为pH 3.0—5.0。
五.个别化合物 (自学) 1.苯胺
苯胺是合成染料、药物、农药等的重要原料, 可从硝基苯还原得到。
磺化:
苯胺用浓硫酸磺化时,首先生成盐,在加热下失水 生成对氨基苯磺酸。
NH 3SO4H
+
NH 2 H 2SO4
NH 2
SO 3H
7.霍夫曼消除反应
季铵碱受热很容易分解,如果烃基没有β-氢原子,加热 分解成叔胺和醇。
(CH3)4N+OH
-
(CH3)3 N + CH3OH
如果烃基含有β-氢原子,加热分解成烯烃、叔胺和水。
(1)甲基橙
CH3 N ( ) 2
N=N
SO3Na
H+ OH
H N CH3 ( ) 2
N N
SO3Na
pH>4.4 黄色
pH<3.1 红色
甲基橙由对氨基苯磺酸的重氮盐与N,N-二甲基苯胺 进行偶联反应而制得。它是一种酸、碱指示剂,在中性 或碱性介质中呈黄色,在酸性介质中呈红色,变色范围 为pH 3.1—4.4。
℃
CH3
N NCl-
H2O , HCl
CH3
OH X I CN CH3
CuX (X=Cl , Br) CH3 KI CuCN KCN CH3 CH3
有机化学 第九章含氮含磷
加醇: 腈加醇可以得到酯: O
R C N+HO C2H5 过量
R C OC2H5 +NH3
与格林亚试剂的加成反应:
腈与格林亚试剂发生加成反应,经水解后可以得到酮:
R C N+C2H5MgX R C NMgX H2O R C C2H
C2H5
O
MgX H2O R C C2H5 +NH3+Mg(OH)X O
易分解:
作为氨基的定量测定
放出 气体
(2)芳香族伯胺与亚硝酸反应——重氮化反应 • 条件:低温(一般5度以下)及强酸水溶液中反应,
生成芳基重氮化盐:
(3)脂肪族和芳香族仲胺与亚硝酸反应—N-亚硝基胺
•产物都是黄 色油状液体, 它与稀盐酸共 热,则水解成 原来的仲胺, 用来分离、提 纯仲胺。
(4)脂肪族叔胺与亚硝酸反应产物不稳定,易水解, 加碱后可重新得到游离的叔胺。
• 思考: 如何鉴别苯酚与苯胺?
• 苯胺与碘作用只得到 一元碘化物:
白色沉淀
苯胺的一元溴化物制备 • ——主要产物对溴乙酰苯胺:
乙酰化
溴化
水解
使苯胺活 性降低!
9.4.7 季铵盐和季铵碱 (1)季铵盐的生成——叔胺和卤烷作用生成季铵盐:
• 季铵盐在加热时分解,生成叔胺和卤烷: • 具有长链的季铵盐可作为阳离子型表面活性剂。
• 盐的命名:[(CH3)2NH2]+Br- 溴化二甲铵
(CH3)2NH·HBr
二甲胺氢溴酸
• 铵盐若加较强的碱,就会使胺游离出来,这可用来精 制和鉴别胺类.
补充:取代芳胺碱性的强弱,取决于取代基的性质
NH2
(1)若取代基是供电子基团—碱性略强,如:
含氮含磷化合物
2) 命名
(1)简单胺以它所含有的烃基命名。如
CH3NH2 NH2 H2NCH2CH2NH2
甲胺
苯胺
乙二胺
i)N原子上有二个以上烃基时,须表示出烃基的数目;
二甲胺 CH3NHCH3
NH
二苯胺
ii)若所连的烃基不同,则把简单的写在前面;如 CH3NCH2CH3 甲乙胺
iii)芳香族仲、叔胺则须在基前冠以“N”字,以示此基团在 N原子上,而非在芳环上;如
RNH2 + HCl RN+H3 Cl-
NaOH
利用胺的碱性,可进行胺的分离和提纯
RNH2 + NaCl + H2O
2) 酸性:伯、仲胺上有H原子,有时显酸性。
CH3NH2 + Na Fe Na+ -NHCH3 + 1/2 H2
Et2O pKa=35
二异丙基胺 丁基锂
(i-Pr)2NH + C4H9Li
NH2 CH COCl 3 NHCOCH3 O2N NHCOCH3 HNO3
H3O+ O2N
NH2
(5) 磺酰化反应:与酰化反应相似,伯、仲胺也可被磺酰基取 代为磺酰胺。 Na
RNH2 + R2NH + SO2Cl SO2Cl OHOHSO2NHR SO2NR2
OHOH-
SO2NR SO2NR2
溶液(均相) 沉淀
(3) 叔胺: 脂肪族叔胺只与亚硝酸生成不稳定的盐.
R3N + HNO2
N(CH3)2 HNO2 ON
R3NH+ NO2N(CH3)2
6) 氧化: 胺易被过硫酸或H2O2氧化,但不同的胺产物不同。
RCH2NH2 R2NH H2SO5 H2SO5 R CH N OH R2N OH
含氮和含磷有机化合物
第十章含氮和含磷有机化合物I学习要求1.熟悉伯、仲、叔胺与伯、仲、叔醇和伯、仲、叔卤代烃的区别。
2.掌握胺、酰胺、硝基化合物、重氮盐和偶氮化合物的命名。
3.熟悉氨、脂肪胺及芳香胺的结构。
掌握氨、胺和铵的区别以及磷和膦的区别4.熟练掌握胺、酰胺、硝基化合物和重氮盐的化学性质及胺的分离提纯方法。
5.掌握氨基的保护及在合成中的应用。
II内容提要一. 胺的定义、分类和命名(略)应当注意伯、仲、叔醇指的是羟基分别与伯、仲、叔碳原子相连的醇,而伯、仲、叔胺指的是氮原子与一个、两个、三个烃基相连的胺,与氮原子所连碳的种类无关。
如(CH3)3COH是叔醇,而(CH3)3CNH2是伯胺。
二. 胺的性质1.碱性:在水溶液中,胺的碱性强弱顺序为:脂肪胺>氨>芳香胺。
脂肪胺在气相或非水溶液中的碱性与电子效应结果相一致:叔胺〉仲胺〉伯胺。
脂肪胺在水溶液中的碱性受多种因素影响,一般情况下,仲胺表现出较强的碱性。
就甲胺、二甲胺、三甲胺来说,其碱性强弱顺序为:二甲胺〉甲胺〉三甲胺。
芳香胺的碱性强弱顺序与电子效应、溶剂效应、位阻效应相一致。
即苯胺〉二苯胺>三苯胺。
2.烷基化反应:1)RX1)RXRX -AgO+_RNHRNHRN"22)OH-22)OH-37'」"H2O43.酰基化反应:汽RNH2I RCCl—RNHCR严R2NH+R'CCl—R2N-C-R'酰胺是结晶固体,可通过测熔点确定原来的胺,叔胺无此反应,可用于定性鉴定伯胺和仲胺,也可用于叔胺与伯胺和仲胺的分离。
酰胺在酸碱催化下水解得到原来的胺,可用酰基化反应保护氨基。
如:[O] NHCOCH3H_OOH-NHCOCH3H3NH2 CH3COCl-H3 OOH OOHNH2I24.磺酰化反应:RNH 2+匚-SO 2C1R 2NH 0~SO 2C^JNaOHN -RNa +(溶于NaOH 溶液)R 3N +.__SO 2C1该反应可用于鉴别和分离伯、仲、叔胺。