第11章 有机含氮化合物

+ (C2H5)3N
季铵盐
(C2H5)3N
+
(C2H5)4NBr
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N上连有4个烃基使N带有正电荷，它与负离子结合 生成的化合物叫做季铵化合物。

(C2H5)2NH2Br

(C2H5)3NHBr

NaOH
(C2H5)4NBr
溴化乙酰胆碱：
O CH3

(C2H5)2NH (C2H5)3N Ag2O 不反应 H 2O
偶氮化合物
N
N
1
Section One
一、名称和结构
通式为:
CH3 NO2
硝基化合物
Ar NO2
NO2
H3C
CH3
R NO2
CH3 CH CH3 NO2
NO2
NO2 NO2
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OH NO2
O2 N
NO2 NO2
2
硝基具有较高的偶极矩（硝基甲烷μ＝3.4D）； 两个O原子和N原子之间的距离相等，且介于N-O N=O之间； 以现代价键理论的观点，硝基的结构如下： N 采取 sp2 杂化 共振结构：
苯胺硫酸盐
COOH
NH3 强吸电子基、间位定位基
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胺的分离鉴定：
Hinsberg reaction
（水层）
RNH2 R2NH R3N O NaOH SO2 NHR NaOH
+
S Cl NaOH O NaOH 不反应
SO2 NR2 （油层）
SO2 N Na R
+
（蒸馏）
COOH
OH NO2
Cl NO2
NO2 NO2
NO2
1、增强卤原子的活性
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2、增强酚羟基、羧基的酸性
7
1、增强卤原子的活性
Cl
（有利于亲核，不利于亲电）
H
+
Cu OH 300℃ 150atm
OH
+
卤苯极难水解
HO Cl NO2 160℃ 2~6 atm
Cl NO2 NO2
O
胆碱：

季铵碱
(C2H5)4NOH
CH3
CH3 C OCH2CH2N
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CH3 Br
H OCH2CH2N

CH3 OH
20
CH3
CH3
Ⅲ、酰化和磺酰化反应
羧酸衍生物的氨解：
NH2
酰胺化合物 叔胺无H不反应
O
+
O
(CH3CO)2O CH3COCl
NH CCH3
+
CH3COOH源自文库
C2H5NH2

+
CH3CH2 Br
(C2H5)2NH2Br

(C2H5)2NH2Br
(C2H5)2NH

+ C2H5NH2
+
CH3CH2 Br
C2H5NH3 Br
+ (C2H5)2NH

二乙胺
三乙胺
(C2H5)3NHBr

(C2H5)3NHBr
+ C2H5NH2
CH3CH2 Br
C2H5NH3 Br
（2）多硝基化合物热稳定性差，易分解而发生爆炸，用作炸 药；具有浓香味，用作香料 （3）液体硝基化合物用作溶剂，且具有毒性，蒸气能透过 皮肤被有机体吸收，易引起肝肾和中枢神经及血液中毒。
NO2
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（溶解AlCl3）
4
三、化学性质
（一） 还原反应
硝基化合物易被还原，但在不同的条件下得到的不同还原产物。
NH2
H 2O H
+
HNO3 H2SO4
NO2
［O］
O
N-乙酰苯胺
O
NO2
对苯醌
O
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NH CCH3
邻对位定位基
NH2
23
NH2
(CH3CO)2O
NHCOCH3
NHCOCH3 KMnO4
H
+
H 2O
CH3
CH3
COOH
NH2
另一种保护氨基的方法：
NH2 H2SO4
NH3HSO 4
OH CH3
CH3
CH3 C O
C CH3
CH3
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33
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Ⅴ、氧化反应
胺极易被氧化
脂肪胺： 需H2O2 芳香胺： 在空气中就可被氧化，无色－黄色－红棕色
NH2 MnO2 H2SO4 O O
对苯醌
若用强氧化剂，氧化产物结构复杂（苯胺黑）
pKa=
10.00
7.16
8.00
4.00
0.80
COOH
COOH
COOH
COOH
pKa
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OH 4.57
CH3 4.38
4.20
NO2 3.42
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Section Two
胺
★ 胺类广泛存在于生物界，具有极重要的生理作用。 ★ 绝大多数药物都含有胺的官能团－－氨基 NH2 ★ 蛋白质、核酸、许多激素、抗生素和生物碱都含有氨基。 胺是氨的烃基衍生物，可看作氨分子中一个氢或多个 氢原子被烃基取代后的化合物。
4-氨基苯甲酸 -2-（二乙氨基） 乙酯盐酸盐
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Chart 1：
胺 NH3 CH3NH2 (CH3)2NH (CH3)3N NH2 O2N CH3O NH2 NH2
pKb 4.75 3.34 3.27 4.19 9.4 13 8.66
结论： ① 脂肪胺 ＞ 氨 ＞ 苯胺 ②脂肪胺系列：
H2SO4 H2N NH2 联苯胺
NO2 NO2 NaHS CH3OH NH2
氢化偶氮苯
3、选择性还原 NO 2
NaHS Na2S NH4HS
6
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（二） 硝基的定位作用及对其他官能团的影响




C效应
O N


共轭




I
Cl
O
效应
苯环电子云密度降低; 邻对位电子云密度降低更多; 间位电子云密度相对较高
易挥发的胺具有无机氨的气味，高级胺有鱼腥味。
芳胺具有毒性：苯胺、β －萘胺、联苯胺是致癌物。 季铵盐类似无机盐，高熔点，易溶于水。
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三、化学性质
Ⅰ、碱性与成盐 Ⅱ、烷基化 Ⅲ、酰化和磺酰化反应 Ⅳ、与亚硝酸作用 Ⅴ、氧化反应 Ⅵ、芳胺的特性 Ⅶ、季铵化合物、彻底甲基化及Hofmann消去反应
R-NH3 X
R-NH2 分离提纯
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应用： （1）用盐酸处理植物，提取生物碱
（2）将胺类药物制成水溶性好的铵盐，便于有机体吸收 1904 局部麻醉药 普鲁卡因 Procaine（诺佛卡因） O H5C2 NCH2CH2O C NH2 HCl H5C2 O
(H5C2)2 NHCH2CH2O C

NH2 Cl
NH3 RNH2 R2NH R3N R4N X R4N OH
氨
伯胺
仲胺
叔胺
季铵盐
季铵碱
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一、结构和名称
HNH 10718'
孤电子对 N 采取 sp3 杂化 脂肪胺呈棱锥形 基团不同，键 角稍有差异， 接近 109 增大到 113.9 HNH
39.4
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R N NO (Ar)R' N-亚硝（基）胺
油状或固体
NH CH3
+
HNO2
N CH3 NO
SnCl 2 HCl
+
强致癌性
H 2O
分离、提纯
NH CH3
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（三）第三胺：
R3N
+
HNO2
R3NH NO2
(CH3)2N NO
+
-
N(CH3)2 + HNO2
绿色结晶
问题：
1、用化学方法鉴别乙胺、二乙胺和三乙胺 2、完成下列反应历程

ONa H NO2
NO2
OH NO2
反应条件相对缓和
OH Na2CO3 H 2O
O

多硝基取代条件更温和
NO2
NO2 Nu Cl Nu Cl Nu
8
N
+
NO2
硝基的强吸电子性质
Cl
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2、增强酚羟基、羧基的酸性;减弱苯胺的碱性
OH OH OH NO2 OH NO2 O N 2 NO2 NO2 NO2 OH NO2
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Ⅰ、碱性与成盐
酸碱质子理论：碱的概念？ .. NH3 + H OH NH4 + OH
R-NH2 + H OH
..
R-NH3
+ OH
Kb
RN
H 3 OH RNH2



pKb lg Kb
NaOH
胺与大多数无机强酸成盐：
R-NH2 + H X
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H
+
CH3CH CH2
CH3C HCH3 H 2O
CH3CHCH3
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OH
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27
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28
NH2
N
+
NCl
+ NaNO2 + HCl
（二）第二胺：
0~5℃
+
2 H2O
－－详见氯化重氮苯的性质
R (Ar)R' NH + HNO2
C
CH3
OH OH
反应通过碳正离子进行： CH3 CH3 + H CH3 C C CH3
OH OH
CH3 甲基叔丁基酮
CH3
OH OH2
CH3 CH3 H2O
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CH3 C OH
C
+
CH3
31
CH 3 CH 3 CH 3 C C
+
CH3
CH 3
. .OH
H
+
CH3 C
+
C
CH3
CH3 CH3 CH3 C
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CH3
CH3 NaNO2 HCl
C
CH3 C O
C CH3
CH3
30
OH NH2
片呐醇的重排 Pinacol rearrangement
CH3 CH3 CH3 C C CH3 H2SO4
CH3 CH3 C O
CH3 CH3 CH3 C C
+
（片呐酮）
CH3NH2 (CH3)2NH (CH3)3N
NH2
N(CH3)2
N,N-二甲基苯胺
CH2NH2 CH2NH2
CH3CH2CHCH3 NH2
CH3CHCOOH NHCH3
2-(N-甲氨基)丙酸
CH3CH2CHN CH3
CH3 CH2CH3
2-(N-甲基-N-乙基氨基)丁烷 2
(CH3)3NHCl
氯化三甲铵
乙酰苯胺
酰化反应
磺酰化反应
S Cl O
+
RNH2
SO2NHR + HCl
苯磺酰氯
苯磺酰胺
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NH2
NHCOCH3
药物合成中的应用：
+ (CH3CO)2O
OH NH2
paraspen 扑热息痛 OH NHCOCH3
+ (CH3CO)2O
OC2H5
H2N SO2NH2 H2N
1、单分子还原
NO2 NH2 Fe HCl
NO2 SnCl2 HCl
H3C NO2 H 2 Ni H3C NH2
①
（ or Zn＋ HCl ）
NH2
② ③
酸性或中性介质 催化氢化
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2、双分子还原
Fe NaOH N N
碱性介质中 偶氮苯
NO2
Zn NaOH Zn NaOH NH NH
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R N
+
NCl
Ⅳ、与亚硝酸作用
RNH2 + NaNO2
For instance:
（一）第一胺：
RN 2 Cl
+
HCl
R
+
+ Cl +
N2
重氮盐
CH3CH2CH2OH H 2O
N2 CH3CH2C H 2
+
+
CH3CH2CH2NH2 NaNO2 HCl
+
CH3CH2CH2 N 2 Cl
三甲胺盐酸盐
(CH3CH2NH3)2SO4
硫酸乙铵 乙胺硫酸盐
(CH3)4NCl
氯化四甲铵
(CH3)4NOH
氢氧化四甲铵
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二、物理性质
低级脂肪胺，如：甲胺、二甲胺和三甲胺等，在常温下是气体， 丙胺以上是液体，十二胺以上是固体。 芳香胺是无色高沸点的液体或固体。 低级的伯、仲、叔胺都有较好的水溶性（氢键）。
+

O O
4 3
N
注意区分：
O R N O R O N O
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硝基化合物 亚硝酸脂
3
二、 物理性质
（1）硝基具有强极性，分子间吸引力巨大，所以硝基化合物 的沸点较高。 脂肪族硝基化合物为难溶于水、密度大于1 的无色液体。 芳香族硝基化合物，除了一硝基化合物是高沸点液体外，多 数为淡黄色固体。
Chapter 11
总 结：
有机含氮化合物
无机含氮化合物 NH3 NH4Cl HNO3 HNO2 有机含氮化合物
硝基苯、硝化甘油 羟胺 H2N OH
酰胺
肼
H2N NH2
RNH2 R2 NH R3 N + 重氮盐 N NCl
胺
苯肼 H2N NHC6H5 O 氨基脲 H2N NH C NH 2
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R2NH RNH2 R3N NH3
③苯胺系列：
NH2
要综合考虑电子效应和空间位阻的影响！

NH

N
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取代苯胺的碱性： ①不同取代基的影响
CH3 8.93 NH2 O2N 13 NH2
②同一取代基在不同位置上的影响
CH3O 8.66 NH2

9.4
NH2

CH3O 9.77
NH2
NH2
NH2
NH2
NH2

9.4
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NO2 11.53 NO2 13

14.26
NO2
邻位效应
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Ⅱ、烷基化
无机氨作为亲核试剂与卤烃反应生成胺：
CH3CH2 Br
+
2 NH3
乙胺 CH3CH2NH2 + NH4Br

胺也可作为亲核试剂进攻卤烃发生SN2反应：
phenacetin 非那西丁 OC2H5
N
SO2 NH
N
磺胺嘧啶SD
磺胺
H2N
SO2 NH N O
磺胺甲噁唑SMZ
CH3
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氨基的保护：
NH2
(CH3CO)2O
酰胺是有一定熔点的固体物质， 在强酸或强碱的水溶液中加热很容易 水解生成胺。
O NH C CH3
NH CO CH3