含氮有机化合物
含氮化合物有机化学
其结构简式为:
+
CH 3
CH2 N C12H25 Br -
CH 3
在人体中存在着一种季铵碱,因最初是在胆汁中发
现的,而且有碱性,故称胆碱。
其结构简式为;
CH 3
+
_
HO CH2 CH2 N CH3 OH
CH 3
胆碱广泛分布于生物体内,脑组织和蛋黄内含量
较高。胆碱是卵磷脂的组成部分。在人体内与脂肪代
H3C N CH 3
+ HONO
N,N-二甲基苯胺
H3C N
NO
CH 3
对-亚硝基-N,N-二甲基苯胺
综上所述,根据脂肪族和芳香族伯、仲、 叔胺与亚硝酸反应的不同, 可以鉴别三种胺。
6、氧化反应
胺有还原性,易被氧化。芳香族胺更易被氧化, 空气中氧即可将苯胺氧化。如苯胺可被氧化生成对苯 醌,因此在有机合成中,如果要氧化芳胺环上其它基 团,必须首先要保护氨基。
SO2Cl
NHCOCH3
NH2
H2O(H+或 OH- )
水解
SO2NH2
SO2NH2
四、 季铵盐和季铵碱
氮原子上连有4个烃基的化合物称为季铵化合物。 季铵化合物中的四个烃基可以是相同的,也可是不同 的,分为季铵盐(quaternary ammonium salts)和季铵碱 (quaternary ammonium base)。
与羰基化合物类似,含有α-氢的硝基化合物, 在强碱的作用下,可与醛酮发生缩合反应。
11 含氮有机化合物
11.2
一、分类
胺(amine)
氨、NH3 铵NH4Cl
烃基的数目 伯胺 RNH2 仲胺 R2NH
叔胺 R3N
有机化学第十四章含氮化合物
Z=O R XC RO
A、由于酰胺一般为晶体,且有固 定熔点,因此通过测定熔点可以推 测原来的胺,即用于伯胺、仲胺的 鉴别。
注意:
B、由于酰胺在强碱、强酸中易水解,且不易氧化,因此在有机合成中,往往 把芳胺酰化变成酰胺,保护氨基NH2,例如:
例如:由苯胺合成邻硝基苯胺(练习)
COX +
NH2 NHCH3
130
OH NO2
Cl NO2
NO2 NO2 Cl NO2
NO2
NaHCO3/H2O
100
NaHCO3
35
OH NO2
NO2
OH
NO2
NO2
NO2
Cl NO2
Cl
问题:下列化合物中那一个氯原子易发生亲核取代反应?
硝基使卤苯易水解、氨解、烷基化
OH
OH
1
NO2 pKBa、使9酚.8或9羧酸酸性增 7.15
物理测试表明,两个N-O键键长相等, 这说明硝基为P-π共轭体系(N原子是 以sp2杂化成键的,其结构表示如下:
O 二、硝基化合物O 的化学性质
R实N 验结果证明:(1)硝基有对R 称 N 结构;O
O
1.两个N-O键相 等 (0.121nm);
2.N原子SP2杂化, N原子的P轨道 与两个O原子 的P轨道侧面平 行重叠形成三 中心四电子的 大П键 。
其缩合过程是:硝基烷在碱的作用下脱去α- H形成碳负离子, 碳负离子再与羰基化合物发生缩合反应。
与HNO2反应-----鉴别伯、仲、叔N硝O基H化合物
NaOH
RCH2NO2
RC
(硝肟酸)
NO2
红色
R2CHNO2 HNO2
RCH2NO2 +HONO
有机化学 含氮有机化合物
第十三章含氮有机化合物名称结构式名称结构式氨NH3胺RNH2,ArNH2R2NH (Ar)2NHR3N (Ar)3N氢氧化铵NH4OH季铵碱R4N+OH-铵盐NH4Cl季铵盐R4N+Cl-硝酸HO-NO2硝基化合物R-NO2 Ar-NO2亚硝酸HO-NO亚硝基化合物R-NO Ar-NO13.1硝基化合物由硝酸和亚硝酸可以导出四类含氮的有机物,即硝酸酯、亚硝酸酯、硝基化合物和亚硝基化合物H O NO2 R O NO2R NO2硝酸硝酸酯(补充)硝基化合物H O N O R O N O R N O亚硝酸亚硝酸酯亚硝基化合物一、 硝基化合物的命名和结构硝酸酯和亚硝酸酯的命名与有机酸酯的命名相同,如CH 3ONO 2CH 2CH 2ONO硝酸甲酯 亚硝酸乙酯(补充)2 硝基和亚硝基化合物中将硝基和亚硝基看作为取代基CH 3NO 2NO 2CH 3NO硝基甲烷 邻硝基甲苯 对亚硝基甲苯CH 3硝酸酯和芳香多硝基化合物都有爆炸性,常被用做炸药,如CH2ONO2CHONO2CH2ONO2O2NCH3NO2NO2三硝基甘油酯2,4,6-三硝基甲苯(TNT)硝基化合物的结构,可表示为由一个N=O和一个N→O配位键组成。
OR NO电子衍射法证明,硝基中两个氮氧键长是完全相同的,CH3NO2 分子中的两个N—O键的键长均为0.122nm。
原因:硝基中氮原子以sp2杂化,三个原子形成共平面的σ键。
二、硝基化合物的性质1、物理性质颜色多为淡黄色沸点比相应的卤代烃高, 常温下为高沸点的液体或结晶固体溶解性不溶于水,易溶于有机溶剂,液体的硝基化合物是有机化合物的良好的溶剂但是因为硝基化合物有毒性,可透过皮肤被机体吸收,生产上很少采用它,例如硝基苯有剧毒;多硝基化合物有爆炸性, 如2,4,6-三硝基甲苯(TNT)为烈性炸药2、脂肪族硝基化合物的化学性质(1)脂肪族硝基化合物的酸性硝基为吸电子基团,脂肪族硝基化合物中的-氢原子很活泼,显弱酸性,可与碱作用生成盐从而溶于碱中O R CH2NOOH R CH NORCH NO NaOH [ RCHNO ] - +H O2 2 + 2 Na + 2(2)与羰基化合物的缩合反应:有α-氢的硝基化合物,在碱性条件下可与醛或酮发生缩合反应,类似于羟醛缩合。
有机化学 含氮有机化合物
第十三章含氮有机化合物
⑵芳环上的亲核取代反应
(i)芳环的特征反应是亲电取代反应
邻位或对位被硝基取代的芳香卤代物,由于强吸电子基硝基的影响,使苯环上的电子云密度降低,不利于亲电试剂的进攻,容易发生亲核取代反应。
Cl
NO 2
O 2N
NO 2
2NH 3
NH 2
O 2N
NO 2
NO 2
NH 4Cl
氮原子与脂肪烃基相连的是脂肪胺(R-NH 2),与芳香环直接相连的为芳香胺(Ar-NH 2)
按照分子中所含氨基的数目,有一元、二元或多元胺
注意“氨”、“胺”、“铵”字的用法,在表示基时,如氨基、亚氨基,用“氨”;表示NH 3的烃基衍生物时,用“胺”;而季铵类化合物则用“铵”。
-NH 2(氨基)、-NH-(亚氨基)
(CH3CH2)2NH CH3CH2NH CH3
N CH3N
CH3
CH3
①气相:(CH 3)3N
(CH 3)2NH CH 3NH 2NH 3
>>>(CH 3)3N (CH 3)2NH CH 3NH 2NH 3
>>>②水溶液相:
3°2°
1°3°
2°1°原因:CH 3的+I 效应使N 上电子云密度增加,与H +
的结合力增加,碱性增强。
K b ×10
5
59.542.5 6.73 1.8
(教材错误)。
含氮有机化合物
(一)酰胺的结构和命名
其结构通式如下:
酰胺的命名是根据酰基和氨(或胺)基的名称而称为“某酰 某胺”,并在酸胺名称前指明氮上所连的烃基。例如:
酰胺的性质: (二)酰胺的性质: 1、酸碱性: 酰胺的碱性很弱,接近于中性。(因氮原子 上的未共用电子对与碳氧双键形成P-π共轭)。
酰亚胺(酰胺氮上的另一个氢原子也被酰基取 代)显弱酸性(例如,邻苯二甲酰亚胺,能与强碱 的水溶液生成盐)。
2-甲基-4-氨基己烷
CH3 CH3 CH3-CH-CH2-CH-N-CH2-CH3 CH2-CH3
2-甲基-4-(二乙氨基)戊烷
二、 胺的性质
(一)胺的物理性质 低级胺有氨味或鱼腥味,高级胺无味。 芳胺有毒! 溶解度:低级胺可溶于水,高级胺不溶于水。 溶解度 (氢键、R在分子中所占比重) 沸点:伯、仲胺沸点较高(氢键),叔胺沸点 沸点 较低。
+ H2O
N-甲基-N-亚硝基苯胺
。 3 胺 (CH3)2N
+ HNO2
(CH3)2N
N=O
对亚硝基-N,N-二甲苯胺
脂肪族胺与HNO2的反应可用来区别伯、仲、叔胺。
酰胺
酰胺可看作羧酸分子中羧基上的羟基被 氨基取代后所生成的化合物,其官能团为酰 胺基( ),是羧酸的重要衍生物,也
是氨或胺的酰基衍生物。
尿素在农业上又是一种很好的肥料。
尿素晶体缓慢加热,则两分子尿素脱去一分子氨 而缩合成二缩脲。
二缩脲反应:二缩脲在碱性溶液中与稀硫酸铜溶 液反应,能产生紫色或紫红色的配合物。
季铵盐和季铵碱
季铵盐:是氨彻底烃基化的产物。具有无机盐的性 质,在水中完全电离,不溶于有机溶剂。
R3N + RX R4N X季铵盐
含氮有机化合物
CH3 NH2
NaNO2 HBF4
CH3
N2+BF4
CH3
△
F
+
-
NH2 NaNO2,HCl
+ N2 Cl HBF4
N2 BF4
△
F
NH2
Br
NaNO2,HCl
0~5 ℃
+ N2 Cl- KI
25 ℃
I
+ N2
Br
NaNO2,H2SO4 H+,H2O
Br N2+HSO4
△
NH2
OH
H3C
NH2
NaNO2,HCl
0~5 ℃
H3C
N2+Cl-
H3PO2 ,25 ℃ 或C2H5OH
H3C
3.3.2 芳香重氮盐在有机合成中的应用
CH3 CH3 CH3 CH3
(CH3CO)2O
HNO3 H2SO4
NO2 CH3
1.Br2 2.OH-,H2O
Fe/HCl
NH2 CH3
NaNO2,HCl
NHCOCH3 CH3
H3PO2,H2O 25 ℃
N NCl-
+
HO3S
NaOH
N2+Cl- +
N(CH3)2 CH3COOH HO3S N N N(CH3)2
N N
N(CH3)2
NaO3S
甲基橙
-
O3S
N N
N(CH3)2
H+ OH-
HO3S
NH N
N(CH3)2
+
黄色
红色
(2) 取代反应
CH3 NH2
NaNO2,HCl
有机含氮化合物
有机含氮化合物有机含氮化合物是指分子中氮原子和碳原子直接相连的有机物,也可看成是烃分子的一个或几个氢原子被含氮的官能团所取代的衍生物,前面学过的包括氨基酸、腈、酰胺,亚胺、肟、腙。
一、硝基化合物硝基化合物是指烃分子中的氢原子被硝基取代后得到的化合物,常用RNO2或ArNO2表示。
根据硝基所连接烃基的不同可以分为脂肪族和芳香族硝基化合物,根据分子中所连硝基的多少又可以分为一硝基化合物和多硝基化合物。
共振论的观点认为硝基化合物是两种极限式的共振杂化体。
大部分芳香族硝基化合物为淡黄色固体,大多数具有苦杏仁气味。
硝基对苯环有亲电取代又有亲核取代。
(一)芳核上的亲核取代反应(1)硝基对苯环上取代基特别是邻、对位取代基的性质有很大影响卤苯型化合物中的卤素卤素很不活泼。
,难以发生亲核取代.,但当卤素的邻、对位有硝基存在时,卤原子活泼型增加,硝基越多,亲核取代反应越容易进行。
有证据表明该反应是分两步进行的,第一步是亲核加成,形成带负电荷的活性中间体买森海默尔配合物,第二步是离去基团卤素的离去。
在这个反应中,决定反应速率的步骤中有两种分子参与,所以是双分子历程。
原因。
由于邻、对位硝基对卤素的强吸电子作用,使得与卤素相连的碳原子密度降低。
容易受到亲核试剂的进攻。
硝基在邻位的情况与之在对位的情况相似,如果邻对位均有硝基,芳香亲核取代反应则更容易。
(二)硝基的还原反应硝基化合物易被还原,反应条件对还原产物有较大影响,在酸性介质中,以zn,Fe,或Sn 为还原剂,硝基将被还原成氨基,该反应的中间产物是亚硝基苯及羟基苯胺,但它们比硝基苯更容易还原,不容易分离出来。
,进一步还原为氨基,若以二氯化锡为还原剂,还可选择还原硝基,避免醛基得还原。
在中性或弱酸性下,主要得芳基羟胺。
在碱性介质中,主要发生双分子还原,还原剂不同,还原产物有很大差异。
,但产物经酸性条件进一步还原最终形成苯胺。
若用硫化钠,硫氢化钠,可以选择性地还原一个。
(三)缩合反应有a氢的硝基化合物在碱性条件下生成负碳离子,缩合反应。
十 一含氮有机化合物
N上取代烃基越少
溶剂化效应
1o > 2 o > 3 o
——铵正离子与水的溶剂化作用(胺的 氮原子上的氢与水形成氢键的作用)。
H OH2 H OH2 H OH2
R N
> R2 N
H OH2 H OH2
> R3 N H O 碱性越弱 碱性越强
H H
胺分子溶剂化程度越弱 胺分子溶剂化程度越强 脂肪胺的碱性
10.1.1 胺的分类和命名 脂肪胺 根据N上所 连烃基种类 芳香胺 CH3NH2
NH2
NH2
脂环胺
根据分子中 胺基的数目
一元胺 CH3CH2NH2 多元胺 H2NCH2CH2NH2
RNH2
根据N上所 连烃基数目
1°胺 (伯胺) 2°胺 (仲胺) 3°胺 (叔胺) 4°胺 (季铵盐)
R2NH
R3N R4N+
+
硫酸乙铵 乙胺硫酸盐
CH3 氢氧化甲 基三乙铵
10.1.2胺的构性分析
SP3
胺分子的官能团
R CH2 N R1 R2
N R R'' R'
氨基中的氮原子是不等性SP3杂化,其中三个SP 3轨 道分别与氢原子或碳原子形成三个键(N-H、C-N)。 剩余的一个SP3轨道被未共用电子对占据。胺分子的 构型呈棱锥形。
NHCH3
苯 胺
N-甲基苯胺
系统命名法:选含氮最长的碳链作为母体,称 某胺。氮上其它烃基作为取代基,并用N定其 位。比较复杂的胺,以烃做母体,氨或取代氨 基作为取代基命名:
CH3 N(C2H5) CH3CH2CH CHCH3
CH3
NH2
CH3CHCH2CHCH3 C2H5NHCH2CH2NH2
含有氮元素的有机化合物就称为含氮有机化合物如我们学
§14· 1 硝基化合物
一、硝基化合物的命名和结构
1、
分类:
1>、据分子中–NO2的数目:分为一元和多元硝基 化合物。 2>、据与– NO2直接相连的碳原子的种类:伯、仲、 叔硝基化合物。
3>、据与– NO2相连的烃基的种类:脂肪族硝基化 合物和芳香族硝基化合物。
2、 命名:
硝基化合物的通式为R – NO2。命名与卤 代烃相似; – NO2只作取代基。如: 硝基甲烷、2 –硝基丙烷、4 –硝基甲苯、 硝基苯 3、 结构: N为SP2杂化, – NO2为共扼体系,与亚硝 酸酯R – ONO互为同分异构体。
1、 物理性质:沸点比相应的卤代烃高,有 毒,蒸汽可渗透皮肤;芳香族硝基化合物中, 除一元硝基化合物是高沸点的液体外,一般 为无色或黄色结晶体;多硝基化合物有爆炸 性。 2、 脂肪族硝基化合物的化学性质: 1>、还原:可催化加氢,也可用Fe/HCl等还 原。
如: RNO2+3H2
RNH2+H2O
2>、酸性:硝基化合物的a-H具有酸性,
—CH2N(CH3)2
H2O2
160℃
=CH2 —CH2N(CH3)2 O– 7、芳胺的特性:-NH2是第一类基,使苯环活 化。 1>、氧化:苯胺被二氧化锰氧化就成对苯醌; 苯胺也容易被空气中的氧所氧化。
2>、卤代:
NH2 Br NH2 Br
+3 Br2
Br NHCOCH3 + 3Br2 (白 ↓ )
LiAlH4
RCH2NH2 RNH2 CHNH2
H2
NaOBr
3、 还原氨化:
C
O
+NH3
–H2O
C
有机化学 含氮有机化合物
第十三章含氮有机化合物名称结构式名称结构式氨NH3胺RN H2,Ar N H2R2NH(Ar)2NHR3N(Ar)3N 氢氧化铵NH4OH季铵碱R4N+OH-铵盐NH4Cl季铵盐R4N+Cl-硝酸HO-N O2硝基化合物R-N O2Ar-N O2亚硝酸HO-N O亚硝基化合物R-N O Ar-N O13.1硝基化合物由硝酸和亚硝酸可以导出四类含氮的有机物,即硝酸酯、亚硝酸酯、硝基化合物和亚硝基化合物H O NO2R O NO R2NO2硝酸硝酸酯(补充)硝基化合物H O N O R O N O R N O亚硝酸亚硝酸酯亚硝基化合物一、 硝基化合物的命名和结构1 硝酸酯和亚硝酸酯的命名与有机酸酯的命名相同,如CH 3ONO 2CH2CH 2ONO硝酸甲酯 亚硝酸乙酯(补充)2 硝基和亚硝基化合物中将硝基和亚硝基看作为取代基NO2CH3CH3CH 3NO 2NO硝基甲烷邻硝基甲苯对亚硝基甲苯硝酸酯和芳香多硝基化合物都有爆炸性,常被用做炸药,如CH3CH2ONO2O2N N O2 CHONO2CH2ONO2N O2三硝基甘油酯2,4,6-三硝基甲苯(TNT)硝基化合物的结构,可表示为由一个N=O和一个N→O配位键组成。
OR NO电子衍射法证明,硝基中两个氮氧键长是完全相同的,CH3NO2分子中的两个N—O键的键长均为0.122nm。
原因:硝基中氮原子以sp2杂化,三个原子形成共平面的σ键。
二、硝基化合物的性质1、物理性质颜色多为淡黄色沸点比相应的卤代烃高,常温下为高沸点的液体或结晶固体溶解性不溶于水,易溶于有机溶剂,液体的硝基化合物是有机化合物的良好的溶剂但是因为硝基化合物有毒性,可透过皮肤被机体吸收,生产上很少采用它,例如硝基苯有剧毒;多硝基化合物有爆炸性,如2,4,6-三硝基甲苯(TNT)为烈性炸药2、脂肪族硝基化合物的化学性质(1)脂肪族硝基化合物的酸性硝基为吸电子基团,脂肪族硝基化合物中的-氢原子很活泼,显弱酸性,可与碱作用生成盐从而溶于碱中OOHR CH2NR CH NOO-+H O+[] RCH2NaNO2NaOH RCHNO+22(2)与羰基化合物的缩合反应:有α-氢的硝基化合物,在碱性条件下可与醛或酮发生缩合反应,类似于羟醛缩合。
有机化学第十二章含氮化合物
三、 胺的物理性质
①物态:低级的脂肪族甲胺(二甲胺、三甲胺)、乙胺在 常温下为气体,其他为液体,高级胺为固体;
❖低级的脂肪胺具有难闻的气味:
(CH3)3N H2N(CH2)4NH2
1,4-丁二胺(腐胺)
三甲胺
H2N(CH2)5NH2
1,5-戊二胺(尸胺)
❖芳胺为无色高沸点液体或低溶点固体,气味不如脂肪胺 大,但毒性较大,可透过皮肤吸入。
H2NCH2CH2NH2
H2N
NH2
乙二胺
有机化学第十二章含氮化合物
对苯二胺
3、芳香族仲胺或叔胺命名时,要标出N上的取代基。
CH3 N C2H5
N-甲基-N-乙基苯胺
CH3 N CH3
N,N-二甲基苯胺
4、对比较复杂的胺,是把氨基作为取代基来命名
CH3CHCH2CHCH3
CH3CH2CHCH2CHCH3
含氮的有机化合物可以看作是相应的无机氮化合物的衍生物。 有机含氮化合物的种类很多,范围也很广,它们的结构特征是 含有碳氮键(C—N、C=N、C≡N)有的还含有N—N、N=N、N≡N、 N—O、N=O 及N—H键等。
本章主要讨论胺,简介硝基化合物及有机磷化合物。
❖胺可以看作是氨分子中的氢被烃基取代的衍生物:
··
·
·
··
··
N
H
H
有机化学第十二章含氮化合物
:
:
:
:
:
NH3 >
NH2
N
H H
NH 2 >
NH
>N
RNR R
pkb 9.30
13.80
近乎中性
综上所述: 脂肪胺 > NH3 > 芳香胺 取代芳胺的碱性取决于取代基的性质。
大学有机化学总结之含氮化合物
第十四章 含氮有机化合物学习要求1.掌握芳香族硝基化合物的制法,性质。
理解硝基对苯环邻对位取代基(X 、OH )性质的影响。
2.掌握胺的分类、命名和制法。
3.熟练掌握胺的性质及胺的碱性强弱次序,理解影响胺的碱性强弱的因素。
4.掌握区别伯、仲、叔胺的方法及氨基保护在有机合成中的应用。
5.掌握重氮盐的反应和偶联反应在有机合成中的应用。
6.了解季铵盐、季铵碱的性质和应用,初步了解偶氮染料。
7.学习、掌握重要的分子重排反应。
分子中含有C-N 键的有机化合物称为含氮有机化合物。
含氮有机化合物种类很多, 本章简单讨论硝基化合物,重点讨论胺、重氮盐和分子重排反应。
§14.1 硝基化合物硝基化合物一般写为R-NO 2 ,Ar-NO 2 ,不能写成R-ONO (R-ONO 表示硝酸酯)。
14.1.1 分类、命名、结构 1.分类 (略)2.命名 (与卤代烃相次似) 3.硝基的结构一般表示为N=O 和一个N →O 配位键组成)物理测试表明,两个N —O 键键长相等,这说明硝基为一P-π共轭体系(N 原子是以sp 2杂化成键的,其结构表 示如下:N OR14.1.2 硝基化合物的制备 见P 430。
1.卤代烃与亚硝酸盐反应。
2.芳烃的硝化。
14.1.3 硝基化合物的性质1.物理性质 (略)2.脂肪族硝基化合物的化学性质(1)还原 硝基化合物可在酸性还原系统中(Fe 、Zn 、Sn 和盐酸)或催化氢化为 胺。
(2)酸性硝基为强吸电子基,能活泼α- H ,所以有α- H 的硝基化合物能产生假酸式-酸式互 变异构,从而具有一定的酸性。
例如硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷的pKa 值分别为: 10.2、8.5、7.8 。
(3)与羰基化合物缩合有α- H 的硝基化合物在碱性条件下能与某些羰基化合物起缩合反应。
R CH 2NOOR CH NOH ONaOHR CH NO ONa假酸式酸式(主)(较少)R CH 2NO 2R'CO H(R'' )+OHR'C OH H (R'' )C NO 2R'HR'C H (R'' )C NO 2R'其缩合过程是:硝基烷在碱的作用下脱去α- H 形成碳负离子,碳负离子再与羰基 化合物发生缩合反应。
含氮有机化合物
第七章 含氮有机化合物
40
3.脒 脒
NH R - C - NH2
第七章 含氮有机化合物
41
4. 磺胺类及氯胺类药物 磺胺类及氯胺类药物:
SO3H
苯 苯苯
第七章 含氮有机化合物
42
磺酸的化学性质与羧酸类似, 磺酸的化学性质与羧酸类似,但酸性比羧酸 强得多。 强得多。
SO2OH
+
PCl5
SO2Cl
– 可看作是羧酸分子中的 羟基被氨基(-NH2)或羟 羟基被氨基 氨基( 氨基( NHR、 NRR’)取代后的产物。 氨基(-NHR、-NRR’)取代后的产物。 – 也可看作是氨或胺分子中的氢原子被酰基取代后 也可看作是氨或胺分子中的氢原子被酰基 酰基取代后 的产物。 的产物。
第七章 含氮有机化合物
凡分子中含有两个或两上以上酰胺键
O
H
N
(
C
,肽键)的化合物如多肽、蛋白质等都能发 肽键)的化合物如多肽、
生这种颜色反应。 生这种颜色反应。
第七章 含氮有机化合物
39
2.胍: 胍
NH H H2N - C - NH2 H2N - C - NH - ( 胍基 ) 胍基) NH
– 可看作是尿素分子中的氧被亚氨基取代后的化 合物, 合物,所以又称亚氨基脲。 – 存在于肌酸、磷酸肌酸中,与能量储存有关。 存在于肌酸、磷酸肌酸中,与能量储存有关。
12
二、胺的化学性质 1.碱性 碱性: 碱性
NH 3
+
H
OH
[NH 4 ]++ O H
第七章 含氮有机化合物
13
R NH2 + H OH
●●
RNH2
第十二章 含氮有机化合物
CH3 CH3 N
HCl + NaNO2 80C
CH3 N CH3
N=O
翠绿色
H
+
CH3 OH N= =N
桔黄色
N(CH3)2 HCl
OH
CH3
CH3
NaNO2 CH3 N NO CH3 CH3
+
6.氧化 胺比较容易被氧化,尤其是伯芳胺极易被氧化。苯胺在放 置时就会被空气氧化而颜色变深。
NH2 O
HO
+
R
/
CCl
(CH3CO)2O
O C R/ RNH
HO O NH CCH3
NH2
+ CH3COOH
磺化反应(兴斯堡Hinsberg反应):10、20、30胺的反应表 现有区别,可用来鉴定三类胺。
1
0
RNH2
+
O Cl S O
O RNH S O
NaOH
RNO2S
Na+
有酸性
20
R2NH +
O Cl S O
R CH2 NO2
+ NaOH
R CH2 NO2
Na
+ H2O
特点: 硝基化合物含有α-H,可溶于NaOH溶液,不 含α-H的硝基化合物无此性质.
2.还原反应 硝基化合物在不同条件下还原,得到不同的还原物,用强 还原剂还原的最终产物是伯胺.例如,在酸性介质中以Fe 粉还原硝基苯生成苯胺:
稀 Fe 、 HCl NO 2
N H H
:
N
三. 胺的制备 1.腈的还原
RC
N
+2H2
Ni
RCH2NH2
2.硝基化合物的还原
张文勤有机化学第十三章含氮有机化合物
张文勤有机化学第十三章含氮有机化合物在有机化学的广阔领域中,含氮有机化合物是一类非常重要的化合物。
由于氮原子的独特性质,含氮有机化合物在生物体内扮演着关键的角色。
第十三章的主题是含氮有机化合物,将探讨其结构、性质和合成方法。
一、含氮有机化合物的结构含氮有机化合物的结构多样,其中最简单的是胺类化合物。
胺类化合物的结构特点是含有氮原子和氢原子,氮原子通过单键与碳原子相连,形成碳氮键。
根据氮原子上连接的碳原子数,胺类化合物可以分为脂肪胺和芳香胺。
脂肪胺是指氮原子连接在脂肪烃基上的胺类化合物,如甲胺、乙胺等;而芳香胺是指氮原子连接在芳香环上的胺类化合物,如苯胺、甲苯胺等。
二、含氮有机化合物的性质含氮有机化合物的性质主要取决于其结构。
一般来说,胺类化合物具有较高的极性和亲水性,因为氮原子上带有负电荷,倾向于与水分子形成氢键。
胺类化合物的化学反应活性也与其结构有关。
例如,脂肪胺的活性高于芳香胺,因为脂肪胺的碳原子数较多,可以形成更多的氢键,提高其化学反应活性。
三、含氮有机化合物的合成方法含氮有机化合物的合成方法主要包括氨解反应、还原反应和氧化反应等。
氨解反应是指将其他有机化合物转化为胺类化合物的过程,可以通过卤代烃、酯、腈等底物与氨或胺进行反应实现。
还原反应是指将硝基化合物、腈等含氮化合物转化为胺的过程,可以通过催化氢化、化学还原等方法实现。
氧化反应是指将胺类化合物转化为氧化胺、醛或酸的过程,可以通过空气氧化、过氧化氢氧化等方法实现。
四、含氮有机化合物的应用含氮有机化合物在医药、农药、材料等领域有着广泛的应用。
例如,苯丙氨酸是一种重要的医药中间体,可用于合成多种药物和生理活性物质;草甘膦是一种常用的除草剂,其活性成分是N-甲基氨基甲酰磷酸;尼龙是一种常见的合成纤维材料,其基本单元是己二胺和己二酸。
含氮有机化合物是一类重要的有机化合物,其结构、性质和合成方法都有其独特的特点。
了解和掌握含氮有机化合物的性质和合成方法对于深入理解有机化学知识以及开发新的含氮有机化合物具有重要意义。
有机化学~10含氮化合物
R2NH + H2O R2N+H2 + OH-
从电子效应考虑:烷基越多碱性越强; 从溶剂化效应考虑:烷基越多碱性越弱。
铵盐溶于水,不溶于有机溶剂
分离、提纯 胺
比较下列化合物碱性大小
>
>
>
供电子基团
吸电子基团
2.烃基化
胺作亲核试剂与R―X R―OH Ar―OH 反应在N原子上引入烃基。 季铵盐
3、氨基对芳环的致活作用
N原子上的孤对电子:
1、碱性
+ H X
2、亲核性
+
反应部位:
1. 碱性 结论: 所有的胺呈弱碱性 H2O < RNH2 < < OH – > RCONH2 (1)
胺
pKb
NH3 CH3NH2 (CH3)2NH (CH3)3N
4.7 3.4 3.3 4.3 9.4 13 8.7
2.卤化——速度快,溴化和氯化得2,4,6-三卤苯胺:
白色沉淀
思考: 如何鉴别苯酚与苯胺?
如何制备一溴苯胺?
制备一溴苯胺
乙酰化
溴化
水解
使苯胺活性降低!
——主要产物对溴乙酰苯胺:
例1——间位取代反应 例2——对位取代反应 硝化——注意硝酸的氧化作用和氨基的保护 氨基的保护 间位取代反应,注意条件
pH < 3.1, 红色
10.2.3 偶氮染料和酸碱指示剂
霍夫曼规则——季铵盐在消除反应中,得到的主要产物为双键上烷基最少的烯烃。
取代较少的烯烃为主要产物
反应机理: E2反应
过渡态 Hofmann 消除规律: 生成取代较少的烯烃
含氮有机化合物
溶于水
(2) 用于鉴定
所有的铵盐都具有一定的熔点或分解点。
季铵碱: 碱性与氢氧化钠相当,具有很强的吸湿性
- + HCl R4N OH
季铵盐:是强酸强碱盐。
- + NaOH R4N Cl
+
+ R4N Cl- + AgOH
+
-+ HO R4N Cl 2
+
R4N +
+
Na+ +
OH + Cl
-
-
+ R4N OH + AgCl↓
第十四章
有机含氮化合物
在有机化合物中,除C、H、O三种元素外,N是第四 种常见元素。有机含氮化合物的种类很多,范围也很广,
它们的结构特征是含有碳氮键(C—N、C=N、C≡N),有
的还含有N—N、N=N、N≡N、 N—O、N=O 及N—H键
等。
本章主要讨论硝基化合物、胺类和偶氮化合物。
无机化合物 名 称 氨 结构式 胺
O O
由于键长的平均化,硝基中的两个氧原子是等同的,
:
异构现象
Ar(R)—NO2 硝基化合物 N和C相连
Ar(R)—ONO 亚硝酸酯 C和O相连 水解生成醇 和亚硝酸
化学性质不同
不水解
命名 以硝基作为取代基,烃为母体。
CH3CHCH 3
NO 2
NO 2 NO 2
H3C
NO 2
2-硝基丙烷
对硝基甲苯
8.28
7.16
4.00
0.38
(2) 对芳卤的影响
Cl
+
NaOH
H2O 200 ℃
含氮有机化合物
(CH3)2N-
(CH3)2N-
NaNO2 HCl
(CH3)2N- -NO +N=O亲电试剂
次氨基为强邻对位定位基
-CH3
NaNO2 HCl
(CH3)2N- ON
-CH3
上述C-亚硝基化合物是在酸性条件下发生的,产物呈桔黄色,用碱中和后显翠绿色。
(CH3)2N- -N=O
H+ OH-
(CH3)2N=
OH
OH
OH
OH
对羟基乙酰苯胺
4.磺酰化反应(Hinsberg反应)
SO2Cl + RNH2
O S NHR + HCl O
晶体,弱酸性 溶于碱
NaOH
O Na+ S N-R
O
SO2Cl + R2NH
O S NR2 + HCl O
晶体 不溶于碱
说明:(1)叔胺不反应。(2)鉴别伯、仲、叔胺。(3)分离。
CH3CH2-NH2
乙胺
CH3CH2-NH-CH2CH3
二乙胺
NH2
苯胺
CH3NHCH2CH3
甲乙胺
NH2-CH2-CH2-NH2
乙二胺
NH2
环己胺
(2)芳香仲胺和叔胺以芳胺为母体,脂肪烃基作为取代基写在母体名称前,并冠以 “N”字表示脂肪烃基是连在N原子上,而不是连在苯环上。
CH3 N
CH3
CH3 N
都连烃基的化合物
通式
R-N=N-R”
举例
H3C N N CH3
偶氮甲烷NN偶氮苯NNOH对羟基偶氮苯
重氮化合物
NN
重氮基
N2 重氮基一端连 Ar 烃基一端连非碳原子
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N,N-二甲基-对-硝基苯胺
H 3C N C H 2C H 2C H 3
C H 2C H 3
N-甲基-N-乙基丙胺
(3)复杂的胺: 以烃基或其它官能团作母体,把氨基作取代基。
C H 3C H C H 2C H C H 2C H 3 CH3 NH2
(H 3C )2 N
CHO
2-甲基-4-氨基己烷
C H 3C H C H 2C H 2C H C H 3 C H 2N H 2 NHCH3
(3)叔胺与亚硝酸的反应
脂肪族叔胺:只显示其碱性,与亚硝酸生成不稳定的亚硝酸盐, 遇碱游离为胺
R 3N + H N O 2
R 3 N H N O 2
N aO H
R 3N +
N a N O 2 + H 2O
芳香族叔胺与亚硝酸反应生成C-亚硝基化合物
N (C H 3 )2
N (C H 3)2
+ HNO2
感冒药名称 对乙酰 氨基酚 速效伤风胶囊 新速效感冒片 快克胶囊 可立克 好立克 力克舒胶囊 泰诺感冒片 散利痛 白加黑白片 白加黑夜片 新康泰克胶囊 百服宁日片 百服宁夜片 感冒清胶囊 银得菲片 臣功再欣片、颗粒 小儿新速效感冒颗 粒 护彤颗粒 惠菲宁 感冒通 + + + + + + + + + + — + + + + — + + — 伪麻黄 碱或麻 黄素 — — — — — + + — + + + + + — + — — — +
? 想一想 例1:由苯胺合成对溴苯胺
O
O HNCCH3
NH2
C H 3C + C H 3C
O O O
HNCCH3
B r2 C H 3C O O H
NH2
H 2O H
Br
+
Br
? 想一想
例2:在药物方面的应用。
O
HO
N H 2+ (C H 3 C O ) 2 O
HO
NHCCH3
对-羟基苯胺
对-羟基乙酰苯胺(扑热息痛)
4-二甲氨基苯甲醛 2-甲基-1-氨基-5-甲氨基己烷
注意 “氨、胺和铵”的使用 氨:用于“氨气”、“氨基酸”、“某氨基”中。 如:-NH2, =NH, CH3NH-(甲氨基) 胺: 用于氨的烃基衍生物。
铵:氮上带有正电荷时(季铵盐,季铵碱,胺的盐等)
C H 3 N H 3 C l 氯化甲铵
+
-
(四)胺的物理性质 1、熔点、沸点:甲胺、二甲胺、三甲胺和乙胺是气体, 3~11碳的胺为液体,11个碳以上的胺为固体。伯胺和 仲胺的沸点比分子量相近的烷烃高,但比相应的醇低; 叔胺的沸点与分子量相近的烷烃接近。 2、溶解度:6个碳以下的胺易溶于水。 3、气味:低级的胺有氨的气味,有的有“鱼腥味”, 高级的胺无味。 4、芳香胺有毒。芳香胺为高沸点的液体或低熔点的固 体;芳香胺易被空气氧化而变色;毒性较大,易透过皮 肤而被吸收。如:联苯胺、β-萘胺等具有致癌性。
2、复杂的胺的命名(采用系统命名法)
复杂的胺的命名是以烃为母体,氨基作为取代基。
例如:
NH 2
CH 3
CH 3 CHCH 2 CHCH 2 CH 2 CH 3
4-甲基-2-氨基庚烷
NHCH
2 CH 3
CH 3 CHCH
2 CH 2 CH 2 CH 3
2-乙氨基己烷
3、多元胺的命名:
类似于多元醇,应尽可能选择连有多个氨基 在内的最长碳链作为主链,并将氨基的位次和数 目写在母体名称前面。
3、酰化反应(酰基化试剂:
酰卤、酸酐)
伯胺、仲胺易与酰氯或酸酐等作用生成酰胺
O C H 2C H 2N H 2 + C Cl 吡啶
O C H 2C H 2N H C
O
NH CH3 + (C H 3 C O ) 2 O
N
CCH3
+
C H 3C O O H
CH3
叔胺不发生酰化反应
酰基化反应具有保护氨基、降低反应活性和药物毒性的作用
”。 例: CH3NHCH3 二甲胺
NH
“
(CH3)3N
三甲胺
N
烃基 数目
二苯胺
三苯胺
(2)仲胺和叔胺命名
复杂 烃基 名称
B、当 烃基不同 时, 且为脂肪胺时,则先写简 单的烃基,再写 出复杂的烃基,最后加上“胺” 字,称为“ ”。 某某胺
简单烃 基名称
H 3C N CH2 CH3
H3C N CH 2 C H2 CH 3 CH2 CH3
原因:
精氨酸脱羧生成丁二胺H2N(CH2)4NH2,俗称腐胺 赖氨酸脱羧生成戊二胺H2N(CH2)5NH2,俗称尸胺
二、胺的定义 胺——氨分子中的氢原子被烃基取代后的衍 生物。
H N H
氨
R
H
R
胺
R
NH2
R'
NH
R '' R'
N
三、胺的分类
1、根据氮原子上所连的烃基种类不同分为:
脂肪胺 芳香胺 通式: R—NH2 通式: Ar—NH2 CH3NH2
H N 二苯胺
CH3
叔胺:
H 3C
N
CH3
N 三苯胺
三甲胺
想一想
伯、仲、叔醇是怎样定义的?
伯醇
( RCH2OH )
按羟基所连碳原 子的类型分
仲醇
(
)
叔醇
(
)
而伯、仲、叔胺是依据氮原子上所连烃 基数目,而不是烃基本身的结构。
例如:
H 3C
CH3 C OH
注意比较
H 3C
CH3 C NH2
CH3
CH3
中毒机理:亚硝酸盐为强氧化剂,进人人体后,可使 血中低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,失去运氧的 功能,致使组织缺氧,出现青紫而中毒。 症状 1、头痛、头晕、乏力、胸闷、气短、心悸、恶心、 呕吐、腹痛、腹泻、腹胀等。 2、全身皮肤及粘膜呈现不同程度青紫色。 3、严重者出现烦燥不安、精神萎靡、反应迟钝、 意识丧失、惊厥、昏迷、呼吸衰竭甚至死亡。 检查 血中高铁血红蛋白含量测定。 治疗 1、对症治疗:催吐、洗胃、导泻、静脉输液、利 尿,纠正其酸中毒,给予吸氧及其它对症处理。 2、应用解毒剂亚甲兰(美兰)。
C H 2N H 2
脂肪胺
甲胺
芳香胺
NH2
苄胺
NHCH
3
苯胺
N-甲基苯胺
2、根据氮原子上所连烃基的数目分为:
伯胺 仲胺 叔胺
伯胺
通 式 官能团 R—NH2 -NH2 R—NH—R′ >NH
R′
官能团名称 氨基 亚氨基 次氨基
N
R N
R″
CH3
NH2
NH2 苯胺
甲胺
仲胺:
H3C NH 二甲胺
CH3
③空间效应:“N”上烃基越多,空间位阻越大,“N” 与H+结合越困难,胺的碱性越弱。
氨>伯胺>仲胺>叔胺 结论: 季铵碱>脂肪族仲胺>脂肪族伯胺≈脂肪族叔胺> 氨>芳香胺>酰胺
NH2
(C H 3 ) 2 N H pKb 3.27
C H3NH2 3.38
(C H 3 ) 3 N 4.21
NH3 4.76 9.40
N,N-二甲基-对-亚硝基苯胺
NO
小结:胺与亚硝酸的反应可以用来鉴别伯、仲、叔胺
伯胺:放出氮气。 脂肪胺 仲胺: 生成黄色油状或固体的N-亚硝基化合物。 显示碱性-成盐。 叔胺: 伯胺: 低温下生成重氮盐。加热放出氮气。 芳胺 仲胺: 生成黄色油状或固体的N-亚硝基化合物。 叔胺: C-亚硝基化合物,反应液呈橘黄色。
叔醇
伯胺
◆醇的分类依据羟基所连碳原子的类型。 ◆胺的分类依据氮原子上烃基的数目。
练习
你能准确、迅速地判断下列哪些胺为伯胺?哪些为 仲胺?哪些为叔胺吗?
(1)
NH2
(2)
N
CH 3 CH 2 CH 3
(3) (CH ) N 3 3 (5)
NH 2
(4) CH NHCH CH 3 2 3
CH 3
CH 3 CHCH 2 CHCH 2 CH 2 CH 3
伯胺、仲胺和叔胺: 指氮上所连的烃基数 伯醇、仲醇和叔醇: 指羟基所连的碳原子的类型
CH3 H 3C C OH CH3
H 3C CH3 C CH3
NH2
叔丁醇(叔醇)
叔丁胺(伯胺)
(3)按与氮相连的烃基的种类不同分为: 脂肪胺: 氮原子与脂肪族碳相连。CH3NH2
芳香胺:
氮原子直接与芳环相连。Ph-NH2
二苯胺
β-萘胺
4-甲基-3-乙基苯胺
(2) 氮原子上连有脂肪烃基的芳胺:
以芳胺作母体,把氮上的脂肪烃基作取代基,前面 加“N”,表示脂肪烃基连在氮上,而不是芳环上。
N C 2H 5 C H (C H 3 ) 2
O 2N
N (C H 3)2
N-乙基-N-异丙基苯胺 对于脂肪族仲胺和叔胺 也可按此方法命名
例如:
H2N—CH2—CH2—CH2—CH2—NH2 1,4-丁二胺(腐胺) H2N(CH2)5NH2
1,5-戊二胺(尸胺)
定义: 氨分子(NH3)中的氢原子被烃基取代后的化合物 一、分类和命名 1、分类 (1)按与氮原子相连的烃基数目不同分为: 伯胺(一级胺, 1° 胺) (primary amine):
所含组方成分 氯苯那 其他组方成分 敏 + + + + + + + — — — + — + + + + + + + + 咖啡因、人工牛黄 金刚烷胺、人工牛黄、咖啡因 金刚烷胺、人工牛黄、咖啡因 金刚烷胺、人工牛黄、咖啡因 金刚烷胺、咖啡因 咖啡因、咳平、消炎酶 右美沙芬 异丙氨替比林、咖啡因 右美沙芬 右美沙芬、苯海拉明 — 右美沙芬 右美沙芬 吗啉胍、南板蓝根、穿心莲叶 — 葡萄糖酸锌、布洛芬 金刚烷胺、咖啡因、人工牛黄 人工牛黄 右美沙芬 人工牛黄酸的反应 (1)伯胺与亚硝酸反应