重氮化
重氮化反应的原理及特征(一)
重氮化反应的原理及特征(一)重氮化反应的原理及特征1. 什么是重氮化反应？重氮化反应是一种有机化学反应，它通过在有机化合物中引入一个重氮基（-N=N-）来进行加成或置换反应。
重氮化反应在有机合成中具有广泛的应用价值，可以用来合成各种含氮化合物。
2. 重氮化反应的原理重氮化反应的原理基于亲核取代反应，它通常发生在亲核试剂攻击重氮化合物上的重氮基，从而形成新的化学键。
具体而言，重氮化反应可以分为两步：重氮化和重氮离化。
重氮化是指亚硝酸盐和亚硝胺反应生成重氮化合物的过程，而重氮离化则是指重氮化合物分解生成与之相应的产物。
3. 重氮化反应的特征•选择性高：重氮化反应通常具有较高的选择性，可以在复杂的分子结构中引入或置换一个重氮基，而不对其他功能团造成明显影响。
•反应条件温和：大多数重氮化反应可以在室温下进行，而不需要过高的反应温度。
•产物多样性：重氮化反应可以产生多种含氮化合物，包括重氮化合物、氨基化合物和氮杂环化合物等。
•催化剂存在：重氮化反应通常需要催化剂的存在，以促进反应的进行和增加反应速率。
•应用广泛：重氮化反应在有机合成中有着广泛的应用，可以用来合成药物、染料、聚合物和天然产物等。
4. 重氮化反应的应用举例•重氮化反应在合成荧光染料中起着重要作用，可以通过引入重氮基来增加染料的发色团。
•通过重氮化反应可以合成多种具有生物活性的化合物，如抗肿瘤药物和农药等。
•重氮化反应可以用于生产聚合物材料，以改善其性能和功能。
综上所述，重氮化反应是一种重要的有机合成方法，具有高选择性、温和的反应条件、产物多样性和广泛的应用领域。
通过进一步研究和开发，重氮化反应有望在未来发展出更多有用的应用。
5. 重氮化反应的机理研究为了更好地理解重氮化反应的机理和优化反应条件，许多研究人员进行了深入的研究。
他们通过各种实验和理论计算方法，揭示了重氮化反应发生的步骤和关键中间体的结构。
在重氮化反应中，亚硝酸盐或亚硝胺与底物发生反应生成重氮化合物。
重氮化
参与反应的重氮盐被称为重氮组分，与重氮盐 相作用的酚类和胺类被称为偶合组分。
酚类，如苯酚、萘酚及其衍生物；芳胺类，如 苯胺、萘胺及其衍生物。
8.3.1.1 偶合反应历程
是亲电取代反应，芳重氮盐正离子ArN2+进攻芳香 环电子云密度最高的碳原子。
各类卤化反应如下：
1、亲电卤化：芳环上的取代卤化、卤素对双键 的加成卤化、卤化氢对双键的加成卤化等。
2、亲核卤化：卤原子置换醇羟基、卤原子置换 羧羟基、氟置换氯等。
3、自由基卤化：饱和烃的取代卤化、芳环侧链 ａ氢的取代卤化、烯键ａ氢的取代卤化、不饱 和键的加成卤化、氯置换芳环上的硝基等。
1.被磺化物结构的影响 芳环上有给电子基时，反应速度加快，芳环上 有吸电子基时，反应速率变慢.
2. 磺化剂的影响 3. 磺化物的水解及异构化作用 4.反应温度和时间的影响 5.催化剂及添加剂的影响 6.搅拌的影响
搅拌可以加快传热、传质，有利于反应的进行。
利用该反应可制备下列酚类
8.4.3 重氮盐被卤原子置换
1）重氮基被氯或溴置换 将芳伯胺在相应的氢氯酸或氢溴酸中重氮化，然后将
冷的重氮盐水溶液加入到相应的氯化亚铜-氢卤酸水溶 液中，在一定温度反应，亦称桑德迈耶尔 （Sandmeyer）反应。
如制备碱性染料的中间体的原料2，6-二氯甲苯：
还可制备：
2）重氮基被碘置换 较简便的方法是将芳伯胺在稀硫酸或稀盐酸中重氮化， 然后加入碘化钠，或将重氮盐倒入碘化钠水溶液中。 当置换速度慢时，需加入铜粉催化。
8.2 重氮化反应
8.2.1 重氮化反应定义和特点
重氮化反应是芳伯胺在无机酸存在下与亚 硝酸钠作用生成芳重氮盐的反应。
重氮化以及重氮基的转化反应
总结: 上述各种质点的活泼性次序依次是: ON+ > ON—Br > ON—Cl > ON—NO2 > ON—OH
表 不同无机酸中重氮化亲电质点
无机酸 亲电质点
活性
浓H2SO4 NO+
HBr NOBr 大
HCl NOCl
小
稀H2SO4 N2O3
重氮化反映历程是N—亚硝化—脱水反映，可简单表示 如下:
偶氮基进入羟基的
邻对位。
NH2OH
HO3S
NH2
OH NH2
HO3S
SO3H
H酸
OH
J酸
HO3S
γ酸
（4）含有活泼亚甲基的化合物
O
O
CH3 C CH2 C NH
R
CH2 C CH3
O
N N
CH3 CONH2
HO N O
乙酰乙酰芳胺
吡唑酮衍生物
吡啶酮衍生物
（一）偶合反应机理
偶合反应是一个亲电芳环取代反应, 发生作用的是 重氮盐阳离子和游离胺、酚或活泼亚甲基化合物的阴 离子。在反应过程中, 第一步是重氮盐阳离子和偶合 组分结合形成一个中间产物；第二步是这个中间产物 释放质子给质子接受体, 而生成偶氮化合物。
反应所需卤化铜催化剂通常需要新鲜制备, 用量一般为重 氮盐的1/5～1/10（化学计算量）。也可用铜粉与卤化氢代 替卤化亚铜, 这种改良反应称为盖特曼（Gatterman）反 应反。应温然度后一配般合要物求经40电～子8转0℃移,生有成些芳反自应由也基可A在r•室；温下进行。 反应中常加入适量无机卤化物, 使卤离子浓度增加, 但需保 持较高酸性, 以加速卤置换反应, 提高收率, 减少偶氮、联 芳烃及氢化副产物。
重氮化和偶合反应
重氮化重氮化和偶合反应是重要的有机合成反应，在精细化工中有很重要的地位，该类反应在染料合成中应用很广，是两个主要的工序。
可合成酸性、冰染、直接、分散、活性、阳离子等类型的染料，还可合成各类黄色、红色偶氮型有机颜料。
一.重氮化和重氮化合物1.重氮化反应及影响因素芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应称为重氮化。
重氮化反应要在强酸中进行，实际上是亚硝酸作用于铵离子。
由于亚硝酸不稳定，通常使用亚硝酸钠和盐酸或硫酸，使反应生成的亚硝酸立刻与芳伯胺反应，避免亚硝酸的分解。
为了使反应能顺利进行，必须首先把芳伯胺转化为铵正离子。
芳胺的碱性较弱，因此重氮化要在较强的酸中进行。
有些芳胺碱性非常弱，要用特殊的方法才能进行重氮化。
重氮化是放热反应，重氮盐对热不稳定，因此要在冷却的情况下进行，一般都用冰盐浴冷却，并调节亚硝酸钠的加入速度，维持反应温度在0℃附近，由于重氮盐不稳定，一般就用它们的溶液，随做随用。
固体重氮盐遇热或震动、摩擦，都将发生爆炸，必需应用某些稳定性好的固体重氮盐时，也需谨慎小心。
自重氮化反应发现以来，人们为了弄清楚其反应的影响因素，对重氮化反应的机理进行了反复研究，已普遍接受了重氮化反应的亚硝化学说即重氮化反应是由亚硝酸产生的亲电质点对游离芳伯胺基进行亲电取代反应的机理，其反应的主要影响因素如下。
(1).酸的影响酸的影响主要考虑酸的种类、用量及浓度的影响。
重氮化所用的酸，从反应速度来说，以盐酸或氢溴酸等最快，硫酸与硝酸较次。
由反应式可以看出酸的理论用量为2摩尔，在反应中无机酸的作用是：首先是使芳胺溶解，其次可和亚硝酸钠生成亚硝酸，最后是生成稳定的重氮盐。
重氮盐一般来讲是容易分解的,只有在过量的酸液中才稳定，所以重氮化时实际上酸用量过量很多，常达3~4摩尔。
反应完毕时介质应呈强酸性，PH值为3，对刚果红试剂呈蓝色，重氮化过程经常检查介质的PH值是十分重要的。
反应时若酸量不足，生成的重氮盐容易和未反应的芳胺偶合，生成重氮胺基化合物。
9章 重氮化
第二节 重氮化反应
4 浓酸法 本法适用于碱性很弱的芳伯胺，如二硝基苯胺、杂环α -位胺等。因 其碱性弱，在稀酸中几乎完全以游离胺存在，不溶于稀酸，反应难以进行。 为此常在浓硫酸中进行重氮化。该重氮化方法是借助于最强的重氮化活泼质 点（NO+），才使电子云密度显著降低的芳伯胺氮原子能够进行反应。 其操作方法是：将该类芳伯胺溶解在浓硫酸中，加入亚硝酸钠液或亚硝酸钠 固体，在浓硫酸中的溶液中进行重氮化。
第二节 重氮化反应
②保持反应液酸性，抑制亚硝酸离子化，防止重氮盐分解，阻止偶合副反应。
同时必须指出，因亚硝酸具有氧化性，当无机酸为盐酸时，不可使用浓盐酸， 其浓度一般不超过20%，否则会生成氯．亚硝酸钠
由于游离亚硝酸很不稳定，易发生分解，通常重氮化反应所需的新生态亚硝 酸，是由亚硝酸钠与无机酸（盐酸或硫酸等）作用而得。
由此可见，亚硝酸钠是重氮化反应中常用的重氮化剂。通常配成30%的亚硝酸 钠溶液使用，其用量比理论量稍过量。
第二节 重氮化反应
亚硝酸钠的加料进度，取决于重氮化反应速度的快慢，主要目的是保证整个 反应过程自始至终不缺少亚硝酸钠，以防止产生重氮氨基物的黄色沉淀。但 亚硝酸钠加料太快，亚硝酸生成速度超过重氮化反应对其消耗速度，则使此 部分亚硝酸分解损失。
第九章 重氮化反应 （diazo-reaction）
内容提示
本章包括三个部分： 1 重氮化和偶合反应概述 2 重氮化反应（机理、影响因素、方法）
3 重氮化合物的反应（类型、机理、影响因素）
第一节 概述
一、重氮化反应及其特点 1 定义
芳伯胺在无机酸存在下与亚硝酸作用，生成重氮盐的反应称为重氮化反应。 工业上，常用亚硝酸钠作为亚硝酸的来源。反应通式为：
式中X可以是Cl、Br、NO3、HSO4等。工业上常采用盐酸。
重氮化和重氮化合物
重氮化和重氮化合物一.重氮化和重氮化合物1.重氮化反应及影响因素芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应称为重氮化。
重氮化反应要在强酸中进行，实际上是亚硝酸作用于铵离子。
由于亚硝酸不稳定，通常使用亚硝酸钠和盐酸或硫酸，使反应生成的亚硝酸立刻与芳伯胺反应，避免亚硝酸的分解。
为了使反应能顺利进行，必须首先把芳伯胺转化为铵正离子。
芳胺的碱性较弱，因此重氮化要在较强的酸中进行。
有些芳胺碱性非常弱，要用特殊的方法才能进行重氮化。
重氮化是放热反应，重氮盐对热不稳定，因此要在冷却的情况下进行，一般都用冰盐浴冷却，并调节亚硝酸钠的加入速度，维持反应温度在0?附近，由于重氮盐不稳定，一般就用它们的溶液，随做随用。
固体重氮盐遇热或震动、摩擦，都将发生爆炸，必需应用某些稳定性好的固体重氮盐时，也需谨慎小心。
自重氮化反应发现以来，人们为了弄清楚其反应的影响因素，对重氮化反应的机理进行了反复研究，已普遍接受了重氮化反应的亚硝化学说即重氮化反应是由亚硝酸产生的亲电质点对游离芳伯胺基进行亲电取代反应的机理，其反应的主要影响因素如下。
(1).酸的影响酸的影响主要考虑酸的种类、用量及浓度的影响。
重氮化所用的酸，从反应速度来说，以盐酸或氢溴酸等最快，硫酸与硝酸较次。
由反应式可以看出酸的理论用量为2摩尔，在反应中无机酸的作用是:首先是使芳胺溶解，其次可和亚硝酸钠生成亚硝酸，最后是生成稳定的重氮盐。
重氮盐一般来讲是容易分解的,只有在过量的酸液中才稳定，所以重氮化时实际上酸用量过量很多，常达3~4摩尔。
反应完毕时介质应呈强酸性，PH值为3，对刚果红试剂呈蓝色，重氮化过程经常检查介质的PH值是十分重要的。
反应时若酸量不足，生成的重氮盐容易和未反应的芳胺偶合，生成重氮胺基化合物。
这是一种自偶合反应，是不可逆的。
一旦重氮胺基物生成，即使再补加酸液，也无法使重氮胺基物转变为重氮盐，从而使重氮盐的质量变差，产率降低。
在酸量不足的情况下，重氮盐还易分解，温度愈高，分解愈快。
重氮化
+
+ H 2O
OH2
+
_
OH
H2SO4,HNO3 硝化 NO2
NO2
Na2S2 部分还原 NO2
NH2
H 2SO 4,NaNO 2 重氮化 NO 2
N 2+ HSO 4
H +,H
2O,
OH
水解 NO 2
重氮盐制备酚时，常在硫酸中进行，主要因为： 硫酸 （1）若采用盐酸溶液，体系中的Cl-可以作为亲核试剂与苯 基正离子反应，生成副产物氯苯。 （2）水解反应中生成的酚容易与未反应重氮盐发生偶合反 应，硫酸可以抑制该反应，并提高了水解反应温度，使水解 反应更彻底。
+
I KI, 温热 74%~76%
可以通过Schiemann反应将氟原子引入芳环。
+
N2Cl
-
N2BF4HBF4 CH3 或NaBF4
+
CH3
F ①过滤，干燥 ② CH3
+
N2
+
BF3
3.3.4 氰基置换
通过Sandmeyer或Gattermann反应，重氮基也可被氰基取代。
+ N 2HSO 4-
铵盐不溶于水：快速正法
H2N NH2
NH2
即在室温将芳伯胺溶解于过量较少的稀盐酸或稀硫酸中， 加冰冷却至一定温度，然后缓慢/迅速地加入亚硝酸钠水溶 液，重氮化即可完成。
2.3.2 碱性较弱的硝基芳胺或多氯芳胺
特点：（1）带一个强吸电基或多个-Cl （2）难成铵盐，且铵盐难溶于水 （3）易生成游离胺 （4）反应速度快 方法：快速正法
Ar-N=N-Ar’-NH2 Ar-N=N-Ar’-OH Ar-NHNH2
重氮化和偶合反应
重氮化重氮化和偶合反应是重要的有机合成反应，在精细化工中有很重要的地位，该类反应在染料合成中应用很广，是两个主要的工序。
可合成酸性、冰染、直接、分散、活性、阳离子等类型的染料，还可合成各类黄色、红色偶氮型有机颜料。
一.重氮化和重氮化合物1. 重氮化反应及影响因素AdlH计NiNOj + HX -------- ► 3^*57 + 4- 2HjO芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应称为重氮化。
重氮化反应要在强酸中进行，实际上是亚硝酸作用于铵离子。
由于亚硝酸不稳定，通常使用亚硝酸钠和盐酸或硫酸，使反应生成的亚硝酸立刻与芳伯胺反应，避免亚硝酸的分解。
为了使反应能顺利进行，必须首先把芳伯胺转化为铵正离子。
芳胺的碱性较弱，因此重氮化要在较强的酸中进行。
有些芳胺碱性非常弱，要用特殊的方法才能进行重氮化。
重氮化是放热反应，重氮盐对热不稳定，因此要在冷却的情况下进行，一般都用冰盐浴冷却，并调节亚硝酸钠的加入速度，维持反应温度在0C附近，由于重氮盐不稳定，一般就用它们的溶液，随做随用。
固体重氮盐遇热或震动、摩擦，都将发生爆炸，必需应用某些稳定性好的固体重氮盐时，也需谨慎小心。
自重氮化反应发现以来，人们为了弄清楚其反应的影响因素，对重氮化反应的机理进行了反复研究，已普遍接受了重氮化反应的亚硝化学说即重氮化反应是由亚硝酸产生的亲电质点对游离芳伯胺基进行亲电取代反应的机理，其反应的主要影响因素如下。
(1) .酸的影响酸的影响主要考虑酸的种类、用量及浓度的影响。
重氮化所用的酸，从反应速度来说，以盐酸或氢溴酸等最快，硫酸与硝酸较次。
由反应式可以看出酸的理论用量为2摩尔，在反应中无机酸的作用是：首先是使芳胺溶解，其次可和亚硝酸钠生成亚硝酸，最后是生成稳定的重氮盐。
重氮盐一般来讲是容易分解的，只有在过量的酸液中才稳定，所以重氮化时实际上酸用量过量很多，常达3~4摩尔。
反应完毕时介质应呈强酸性，PH值为3,对刚果红试剂呈蓝色，重氮化过程经常检查介质的PH值是十分重要的。
重氮化和偶合反应
重氮化和偶合反应是重要的有机合成反应，在精细化工中有很重要的地位，该类反应在染料合成中应用很广，是两个主要的工序。
可合成酸性、冰染、直接、分散、活性、阳离子等类型的染料，还可合成各类黄色、红色偶氮型有机颜料。
一.重氮化和重氮化合物1.重氮化反应及影响因素芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应称为重氮化。
重氮化反应要在强酸中进行，实际上是亚硝酸作用于铵离子。
由于亚硝酸不稳定，通常使用亚硝酸钠和盐酸或硫酸，使反应生成的亚硝酸立刻与芳伯胺反应，避免亚硝酸的分解。
为了使反应能顺利进行，必须首先把芳伯胺转化为铵正离子。
芳胺的碱性较弱，因此重氮化要在较强的酸中进行。
有些芳胺碱性非常弱，要用特殊的方法才能进行重氮化。
重氮化是放热反应，重氮盐对热不稳定，因此要在冷却的情况下进行，一般都用冰盐浴冷却，并调节亚硝酸钠的加入速度，维持反应温度在0℃附近，由于重氮盐不稳定，一般就用它们的溶液，随做随用。
固体重氮盐遇热或震动、摩擦，都将发生爆炸，必需应用某些稳定性好的固体重氮盐时，也需谨慎小心。
自重氮化反应发现以来，人们为了弄清楚其反应的影响因素，对重氮化反应的机理进行了反复研究，已普遍接受了重氮化反应的亚硝化学说即重氮化反应是由亚硝酸产生的亲电质点对游离芳伯胺基进行亲电取代反应的机理，其反应的主要影响因素如下。
(1).酸的影响酸的影响主要考虑酸的种类、用量及浓度的影响。
重氮化所用的酸，从反应速度来说，以盐酸或氢溴酸等最快，硫酸与硝酸较次。
由反应式可以看出酸的理论用量为2摩尔，在反应中无机酸的作用是：首先是使芳胺溶解，其次可和亚硝酸钠生成亚硝酸，最后是生成稳定的重氮盐。
重氮盐一般来讲是容易分解的,只有在过量的酸液中才稳定，所以重氮化时实际上酸用量过量很多，常达3~4摩尔。
反应完毕时介质应呈强酸性，PH值为3，对刚果红试剂呈蓝色，重氮化过程经常检查介质的PH值是十分重要的。
反应时若酸量不足，生成的重氮盐容易和未反应的芳胺偶合，生成重氮胺基化合物。
化学反应中的重氮化反应机理研究
化学反应中的重氮化反应机理研究化学反应是物质之间发生变化的过程，其中重氮化反应作为一种重要的反应类型，一直备受化学家们的关注。
本文将深入探讨重氮化反应的机理研究。
一、什么是重氮化反应重氮化反应是指底物中的有机氮化合物，在特定条件下失去氮分子，而生成相应的重氮盐化合物的反应。
这种反应常见于含有氨基（-NH₂）或亚氨基（-NH-）官能团的有机化合物。
二、重氮化反应的机理重氮化反应主要包括亲核取代反应和电子迁移反应两种机理。
具体来说，亲核取代反应是指重氮化合物中的亲核试剂（通常是亲核离子）与重氮化合物发生亲核反应，将重氮基团替代为其他官能团。
而电子迁移反应则是指重氮基团中的电子被偶极化试剂或烯烃等接受，生成相应的中间体或产物。
在亲核取代反应中，重氮化合物中的氮原子通过亲核试剂攻击，形成中间质子化产物。
这种质子化产物在适当的条件下，可进一步断裂生成带正电荷的中间体，并与其他官能团结合，生成最终产物。
在电子迁移反应中，重氮化合物中的重氮基团与偶极化试剂或烯烃产生作用，使重氮基团中的电子向接受者迁移，形成亚胺加合物或氮杂蒽中间体。
这些中间体可以通过进一步反应，得到最终产物。
三、重氮化反应的应用重氮化反应在有机合成中具有广泛的应用价值。
它可以用于合成具有氮杂环的化合物，如吡咯、嗪等。
此外，重氮化反应还可用于构建分子内的亲核体系和光电器件等的制备。
早期的重氮化反应研究主要集中在基础机理的探索和合成方法的改进上。
随着时间的推移，越来越多的重氮化反应具有了一定的选择性和高效性，成为有机合成中不可缺少的工具。
四、重氮化反应的挑战与展望重氮化反应虽然在有机合成领域有着广泛的应用，但仍面临一些挑战。
首先，某些重氮化反应的条件要求严苛，对于底物的适应性较差，限制了其实际应用。
其次，某些重氮化反应的产物中含有不稳定的中间体，需要专门的处理方法。
此外，重氮化反应的副产物可能会对环境造成污染。
因此，未来的研究方向应该集中在优化重氮化反应的条件和寻找底物范围更广的反应体系。
重氮化以及重氮基的转化反应
Ar-N2+X- + Ar’-OH 偶合 Ar-N=N-Ar’-OH
Ar-N2+X-
NaSO3, NaHSO3
还原
Ar-NHNH2
ArN2X- 重氮基转化 ArY Y=F, Cl, Br, I, CN, OH, H等
重氮化反应
. A r _ N + N X -+ A r '_ O H
Ar_N=N_Ar'_NH2 + HX
A r _ N = N _ A r '_ O H + H X
重氮组分
耦合组分
偶合组分：
（1）酚类：
OH
（2）胺类
NH2
（3）氨基萘酚磺酸
OH
偶合O组H分中同时含
有氨C基O合NH羟基时， 则在酸性偶合时R，
N＝N
偶合组分：芳环上取代基的性质，对偶合活泼性具有显著的影 响。在芳环上引入供电子取代基，增加芳环上的电子云密度，可 使偶合反应容易进行，当酚及芳环上有吸电子取代基－Cl、－ COOH和－SO3H等存在时，偶合反应不易进行，一般需用偶合 活泼性较强的重氮盐进行偶合。
重氮基被氢置换——脱氨基反应
还原剂：乙醇、丙醇、次磷酸 反应历程：游离基反应
重氮化方法
根据所用芳伯胺化学结构的不同和所生成的重氮盐的性质的不 同，需要采用重氮化的方法，下面叙述几种常用的重氮化的方 法
碱性较强的芳胺（一元胺和二元胺）
碱性较弱的芳胺
重氮化方法
弱碱性芳胺
氨基磺酸或氨基羧酸
氨基偶氮化合物
碱性较强的芳胺（一元胺和二元胺）
第8 章重氮化
3.1 重氮基被氢置换(脱氨基反应)
用适当的还原剂将重氮盐还原，可以使重氮基 被氢置换（脱氨基反应），并释放出氮气。重 氮化时要用硫酸，而不宜用（氢卤酸）。
常用的还原剂（在酸性介质中）：① 乙醇、异 丙醇（芳环上有吸电子基团）；② 次磷酸（芳 环上有吸电子基团或供电子基团）；③ 氧化亚 铜；④ 甲酸。
(3) 重氮化反应速度较慢。
NH2 NH2
NH2
NH2
COOH
CH 3
OC H3
Cl N NH2
正重氮化法：将芳伯胺溶解于稍过量的稀无 机酸中后冷却，再向其中加入微过量的亚硝 酸钠水溶液(30%-40%)。
Ar-NH2 +
稀HX
①
室温
Ar-NH3+X溶液
② 冷却
Ar-N2+X-
④ 冷Ar-NH3+X溶液
弱酸性
Ar-N2+X-+Ar-NH2或中性 Ar-N=N-NH-Ar+HX
重氮氨基化合物
（3）稍过量的亚硝酸盐
防止副反应的发生：
Ar-N2+X- + Ar-NH2
Ar氨-N基=偶N-氮A化r-N合H物2 + HX
Ar-N2+X- + Ar-NH2
Ar-N=N-NH-Ar + HX
重氮氨基化合物
KI-淀粉试纸变蓝: 2HNO2+2KI+2HCl
重氮盐的水解反应历程（SN1Ar亲核取代反应）
Ar-N2+X- slow Ar+ + X- + N2
Ar+ + H2O fast
+ Ar-OH2
总反应方程式：
第八章重氮化
N NCl HCl
N N
NH2
N H
8.2.5 重氮化操作方法、设备 及安全生产
1．★芳伯胺重氮化时应注意的共性问题 （1）重氮化反应所用原料应纯净且不含异构 体。在使用前应先进行精制（如蒸馏、重结 晶等）。 （2）重氮化反应的终点控制要准确。过量的 亚硝酸会促使重氮盐分解。 （3）亚硝酸过量的检测方法：用碘化钾淀粉 试纸。当白色的试纸刚变成浅兰色时，即表 示亚硝酸的量是适合的；若变成兰色，则亚 硝酸已经过量了。 2HNO2+2KI+ 2H2O → I2 + 2KCl + 2H O + 2NO
NH2 NO2
CH3 NO2 NH2
Cl NH2 Cl
弱碱性芳胺 特点：（1） 有两个或两个以上强吸电基； （2）不溶于稀酸。 方法：以浓H2SO4或CH3COOH为介质； 亚硝基硫酸法（NO+HSO4-)。
NH2 NO2 Cl NO2 NH2 NO2 NO2 H3CO S N NH2
氨基磺酸或氨基羧酸 特点：（1）易形成内盐，在酸性介质下不溶； （2）可以溶于碱。 方法：碱溶酸析;顺式重氮化法
O-
OH H
+
Ar
N
N
O-
顺式重氮酸盐
OH
-
pH＞12 反式重氮酸盐
Ar N NO
亚硝胺
8.2 重氮化
基本概念
1. 2. 重氮化合物定义 重氮化反应在有机合成中的应用
1． 重氮化合物定义：
指分子中含有两个氮原子相连的基团， 而这个基团只有一端与碳原子相连，而 另一端则不与C原子相连。（与偶氮化合 物相区别）
第八章 重氮化及重氮盐的反应
重氮盐水解
重氮盐的酸性水溶液很不稳定，即使在零度也会慢慢水解
N NHSO4 + H2O OH + N2 + H2SO4
N
N
+ N2
+ H2 O
OH2
-H+
OH
Logo
Schiemann G反应（席曼反应）
N NCl + HBF4 N NBF4 F
芳胺制备氟代芳烃最常用的方法
N NCl + NaI I + N2 + NaCl
单分子芳香亲核取代（苯正离子中间体）
Company Logo
N
N
+ N2
+ BF4
F + BF3
+ I3
I
+
I2
+ H2O
OH2
-H+
OH
Sandmeyer反应（桑德迈耳反应）
CuCl/HCl Cl
自 由 基 芳 香 取 代 反 应
N
N
+
CuBr/HBr
水溶性
水溶性以盐酸盐、硫酸盐最好， 氟硼酸盐最差。
重氮化
重氮盐反应
重氮盐反应
还原反应
偶合反应
置换反应
重氮化合物的还原
Ar N2+ [H] Ar H 还原剂：乙醇、H3PO2 Ar NHNH2 还原剂：NaHSO3、Sn/HCl
重氮盐反应
还原反应
与酚偶合 与胺偶合
N2 + OH (NR2) N N
O3S
N
N
N
甲基橙，黄色 OHO3S H+ N CH3 CH3
H N N 甲基橙，红色
第8章-重氮化和重氮盐的反应
2023/12/16
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本章教学基本内容
概述 重氮化 (Diazotization) 重氮盐的反应
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2
8-1 概述
结构
• 重氮化反应及其特点
芳伯胺在无机酸存在下与亚硝酸作用，生成重氮盐的 反应称为重氮化反应。工业上，常用亚硝酸钠作为亚硝酸 的来源。反应通式为：
H2N
NH2
NH2
即在室温将芳伯胺溶解于过量较少的稀盐酸或稀硫酸中，加 冰冷却至一定温度，然后先快后慢地加入亚硝酸钠水溶液， 直到亚硝酸钠过量为至。
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2.碱性较弱的芳胺
特点：（1）带一个强吸电基或多个-Cl；
（2）难成铵盐，且铵盐难溶于水；
（3）易生成游离胺；
（4）反应速度快。
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芳伯胺重氮化时应注意的共性问题：
•重氮化反应所用原料应纯净且不含异构体。若原料颜色过深或 含树脂状物，说明原料中含较多氧化物或已部分分解，在使用 前应先进行精制（如蒸馏、重结晶等）。原料中含无机盐、如 氯化钠，一般不会产生有害影响，但在计量时必须扣除。
• 重氮化反应的终点控制要准确。由于重氮化反应是定量进行的， 亚硝酸钠用量不足或过量均严重影响产品质量。因此事先必须 进行纯度分析，并精确计算用量，以确保终点的准确。
2、在浓硫酸中进行重氮化时，通常要将干燥的粉状亚硝酸 钠慢慢加入到浓硫酸中配成亚硝酰硫酸溶液。
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三、 重氮化方法
1.碱性较强的芳胺 特点：带供电基，铵盐稳定，不易水解为游离胺 方法： 铵盐溶于水：慢速顺法
NH2
NH2 OCH3
NH2 CH3
重氮化和重氮盐的反应
3.重氮化反应的特点 酸要过量
ArNH2 2HX NaNO2
ArN2+X- NaX 2H2O
理论量：n(HX):n(ArNH2)=2:1 实际比: n(HX):n(ArNH2)=2.5～4 : 1
刚果红试纸呈酸性（变蓝）
3.重氮化反应的特点
酸的 作用
① 溶解芳胺 ArNH2 + HCl
② 产生HNO2 HCl 3H2O
H2NSO3H HNO2
H2SO4 N2 H2O
3.重氮化反应的特点
低温反应：0～10℃
HNO2
H2O+NO
温度高容易加速重氮盐的分解
重氮盐不稳定
干燥的重氮盐不稳定，受热或摩擦、撞击时会快速放出氮爆炸！
含有磺酸基的重氮盐可生成内盐而可未稳定存在。
小结
芳香伯胺的重氮化反应要保 持酸和亚硝酸的微过量、低 温反应。
1
重氮化反应定义
2
重氮化反应的用途
3
重氮化反应的特点
重氮化反应
1.重氮化反应定义
芳香族伯胺与亚硝酸作用，生产重氮盐的反应叫做重氮化反应。
ArNH2 2HX NaNO2
ArN2+X- NaX 2H2O
HX＝HCl、HBr、浓H2SO4、稀H2SO4 、HNO3等
RNH2 HCl NaNO2
ROH N2 NaCl
2.重氮化反应的用途
Ar-N2+X- + Ar-NH2 偶合 Ar-N=N-Ar-NH2 Ar-N2+X- + Ar-OH 偶合 Ar-N=N-Ar-OH
Ar-N2+X-
Na2SO3, NaHSO3 还原
ArN2X-
重氮基转化
第10章 重氮化和重氮盐的反应
重氮化方法
• 氨基酚类的重氮化
– 特点：在酸中易形成醌腙体，无法重氮化 – 方法：碱熔盐析；反式重氮化法 – 可在中性到弱酸性介质中，在硫酸铜存在 下重氮化
重氮化方法
• 二胺类的重氮化
- 邻二胺类：它和亚硝酸作用时一个氨基先被重 氮化，然后该重氮基又与未重氮化的氨基作用，生 成不具有偶合能力的三氮化合物。
偶合反应定义
重氮盐与芳环、杂环或具有活泼亚甲基的 化合物反应，生成偶氮化合物的反应叫做偶合 反应。
ArN2X
重氮组分
NH2(OH)
偶合组分
Ar N N
NH2(OH)
偶合组分
• 酚类
OH OH OH CONH
2-羟基-3-萘甲酰胺
R
• 胺类
NH2 NH2
偶合组分中同时含有 氨基和羟基时，则在 酸性偶合(pH=4~7)时， 偶氮基进入氨基的邻 对位；在碱性偶合 (pH=7~10)时，偶氮 基进入羟基的邻对位。
放出氮的重氮基转化反应
例如：
从 OH
NO2
Br
NO2
Br2/Fe Fe+HCl
NH2 Br OH Br
解：
混酸
50 C
。
N2+ HSO4HNO2+过量H2SO4 0 －5 C
。
H2O
Br
Br
放出氮的重氮基转化反应
(三) 重氮基被卤原子置换 —— (X=－F、－Cl、－Br、－I)
－I取代 N2HSO4 + KI I + N2 + KHSO4
Ar N NH SO3Na SO3Na 芳肼-N,N’-磺酸钠
+H2O -NaHSO4
4 重氮化和偶合讲解
4.2 偶合和偶氮化合物
4.2.1 定义
重氮盐与含活泼氢原子的化合物（酚类、芳胺）发生
的以偶氮基取代氢原子的反应称为偶合反应，而酚类和芳 胺称偶合组分。偶合反应为一亲电取代反应。
ArN2X NH2(OH) Ar N N NH2(OH) HX
偶合反应产生等物质的量的酸，适宜在碱性条件下进行。
4.2.2 偶合反应
heat
2,3,4-三氟硝基苯
4、还原反应(脱氨基，还原为肼)
改进脑血管功能的药物丁咯地尔的中间体——三溴苯的合成
NH2 Br2 C2H5OH Br Br NH2 Br NaNO2, H2SO4 Br C2H5OH, C6H6 Br Br
抗炎药依托度酸的中间体邻乙基苯肼盐酸盐的合成
C2H5 NO2 Fe HCl C2H5 1. Na2SO3 2. HCl C2H5 NH2 1. NaNO 2 2. HCl C2H5 N2Cl
第4章 重氮化和偶合
4.1 重氮化反应
概述 重氮化反应影响因素 重氮化合物性质
4.1.1 概述
定义
芳香族伯胺与亚硝酸作用，生成重氮盐的 反应叫做重氮化反应。
重氮化和偶合是生产偶氮染料的两个基本的化学反应。
ArNH2 2HX NaNO2 ArN2+X- NaX 2H2O
HX＝HCl、HBr、浓H2SO4、稀H2SO4 、HNO3等
NHNH2 HCl
.
重氮化方法：
直接法：顺重氮化法或正重氮化法。将亚硝酸钠水溶液在低 温时加到胺盐的酸性水溶液中进行重氮化。 反加法：反式法或反重氮化法。先用碱溶解氨基物，再与亚 硝酸钠溶液混合，最后把混合液加到无机酸的冰水中进行重 氮化。（适用于在酸中溶解度极小，生成的重氮盐也非常难 溶解的一些氨基磺酸类） 亚硝酰硫酸法：亚硝酰硫酸（NOHSO4）又称亚硝基阳离子 ，将干燥的亚硝酸钠粉末加到70%以上的浓硫酸中，在搅拌 下升温到70℃制得。（适用于一些在水、盐酸或碱的水溶液 中都难溶解的胺类）
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重氮化反应diazo-reaction一级胺与亚硝酸在低温下作用生成重氮盐的反应。
例如：脂肪族、芳香族和杂环的一级胺都可进行重氮化反应。
通常，重氮化试剂是由亚硝酸钠与盐酸作用临时产生的。
除盐酸外，也可使用硫酸、过氯酸和氟硼酸等无机酸。
脂肪族重氮盐很不稳定，能迅速自发分解；芳香族重氮盐较为稳定。
芳香族重氮基可以被其他基团取代，生成多种类型的产物。
所以芳香族重氮化反应在有机合成上很重要。
重氮化反应的机理是首先由一级胺与重氮化试剂结合，然后通过一系列质子转移，最后生成重氮盐。
重氮化试剂的形式与所用的无机酸有关。
当用较弱的酸时，亚硝酸在溶液中与三氧化二氮达成平衡，有效的重氮化试剂是三氧化二氮。
当用较强的酸时，重氮化试剂是质子化的亚硝酸和亚硝酰正离子。
因此重氮化反应中，控制适当的pH值是很重要的。
芳香族一级胺碱性较弱，需要用较强的亚硝化试剂，所以通常在较强的酸性下进行反应。
概述芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应标为重氮化，芳伯胺常称重氮组分，亚硝酸为重氮化剂，因为亚硝酸不稳定，通常使用亚硝酸钠和盐酸或硫酸使反应时生成的亚硝酸立即与芳伯胺反应，避免亚硝酸的分解，重氮化反应后生成重氮盐。
重氮化反应可用反应式表示为：Ar-NH2 + 2HX + NaNO2--—Ar-N2X + NaX + 2H20重氮化反应进行时要考虑下列三个因素：一、酸的用量从反应式可知酸的理论用量为2mol，在反应中无机酸的作用是，首先使芳胺溶解，其次与亚硝酸销生成亚硝酸，最后生成重氮盐。
重氮盐一般是容易分解的，只有在过量的酸液中才比较稳定，所以重氮化时实际上用酸量过量很多，常达3mol，反应完毕时介质应呈强酸性(pH值为3)，对刚果红试纸呈蓝色．重氮过程中经常检查介质的pH值是十分必要的。
反应时若酸用量不足，生成的重氮盐容易和未反应的芳胺偶合，生成重氮氨基化合物：Ar-N2Cl + ArNH2——Ar-N＝N—NHAr + HCl这是一种自我偶合反应，是不可逆的，一旦重氮氨基物生成，即使补加酸液也无法使重氮氨基物转变为重氮盐，因此使重氮盐的质量变坏，产率降低。
在酸量不足的情况下，重氮盐容易分解，温度越高，分解越快。
二、亚硝酸的用量重氮化反应进行时自始至终必须保持亚硝酸稍过量，否则也会引起自我偶合反应。
重氮化反应速度是由加入亚硝酸钠溶液加速度来控制的，必须保持一定的加料速度，过慢则来不及作用的芳胺会和重氮盐作用生成自我偶合反应。
亚硝酸钠溶液常配成30％的浓度使用．因为在这种浓度下即使在－15℃也不会结冰。
反应时检定亚硝酸过量的方法是用碘化钾淀粉试纸试验，一滴过量亚硝酸液的存在可使碘化钾淀粉试纸变蓝色。
由于空气在酸性条件下也可位碘化钾淀粉试纸氧化变色，所以试验的时间以0.5-2s内显色为准。
亚硝酸过量对下一步偶合反应不利，所以过量的亚硝酸常加入尿素或氨基磺酸以消耗过量亚硝酸。
亚硝酸过量时，也可以加入少量原料芳伯胺，使和过量的亚础酸作用而除去。
三、反应温度重氯化反应一般在0-5℃进行，这是因为大部分重氮盐在低温下较稳定，在较高温度下重氮盐分解速度加快的结果。
另外亚硝酸在较高温度下也容易分解。
重氮化反应温度常取决于重氮盐的稳定性，对-氨基苯磺酸重氮盐稳定性高，重氮化温度可在10-15℃进行；1-氨基萘-4-磺酸重氮盐稳定性更高，重氮化温度可在35℃进行。
重氮化反应一般在较低温度下进行这一原则不是绝对的，在间歇反应锅中重氮反应时间长，保持较低的反应温度是正确的，但在管道中进行重氮化时，反应中生成的重氮盐会很快转化，因此重氮化反应可在较高温度下进行。
用途：重氮盐的用途很广，其反应分为两大类：一是用适当试剂处理，重氮基被-H、-OH、-X、-CN、-NO2等基团取代，生成相应的方向化合物，因此芳基重氮盐被称为芳香族的“Grignard”试剂；二是保留氮的反应，即与相应的芳胺或酚起偶联反应，生成偶氮染料（或指示剂），如常用的酸碱指示剂甲基橙、甲基红、刚果红，常用染料坚固红A，锥虫蓝等。
四、重氮化方法重氮化方法有顺法和逆法两种。
1、顺法就是在色基中先加适量水调合，再加入规定量盐酸，在低温和不断搅拌下缓缓加入亚硝酸钠，使重氮化反应完成。
色基大红G、色基橙GC与色基紫酱GBC都可采用顺法。
重氮化温度为5～10℃，时间约10min，温度过高、时间过短，都不能得到较好的重氮化结果。
为使重氮化反应完全，还需将色基重氮化溶液放置15min左右，临用前加适量的醋酸和醋酸钠。
大多数溶于稀无机酸的芳伯胺采用此法重氮化。
2、逆法重氮化是将色基与亚硝酸钠和适量的冷水调成均匀糊状并加冰冷却，然后将它缓慢倾入不断搅拌的冰盐酸溶液中，使反应完成，色基红B等就是采用逆法重氮化的。
在稀酸中难溶解的氨基芳磺酸等用此法重氮化。
3、亚硝酰硫酸法。
用于在稀酸中难溶解的芳伯胺（碱性极弱）重氮化,即先将芳伯胺溶于浓硫酸或冰醋酸中,再向其中加入亚硝酰硫酸溶液。
芳香族伯胺和亚硝酸作用（在强酸介质下）生成重氮盐的反应标为重氮化（一般在低温下进行，伯胺和酸的mol比是：1：2.5），芳伯胺常称重氮组分，亚硝酸为重氮化剂，因为亚硝酸不稳定，通常使用亚硝酸钠和盐酸或硫酸使反应时生成的亚硝酸立即与芳伯胺反应，避免亚硝酸的分解，重氮化反应后生成重氮盐。
重氮化反应diazo-reaction 例如：脂肪族、芳香族和杂环的一级胺都可进行重氮化反应。
通常，重氮化试剂是由亚硝酸钠与盐酸作用临时产生的。
除盐酸外，也可使用硫酸、过氯酸和氟硼酸等无机酸。
脂肪族重氮盐很不稳定，能迅速自发分解；芳香族重氮盐较为稳定。
芳香族重氮基可以被其他基团取代，生成多种类型的产物。
所以芳香族重氮化反应在有机合成上很重要。
重氮化反应的机理是首先由一级胺与重氮化试剂结合，然后通过一系列质子转移，最后生成重氮盐[1]。
重氮化试剂的形式与所用的无机酸有关。
当用较弱的酸时，亚硝酸在溶液中与三氧化二氮达成平衡，有效的重氮化试剂是三氧化二氮。
当用较强的酸时，重氮化试剂是质子化的亚硝酸和亚硝酰正离子。
因此重氮化反应中，控制适当的pH 值是很重要的。
芳香族一级胺碱性较弱，需要用较强的亚硝化试剂，所以通常在较强的酸性下进行反应。
芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应标为重氮化，芳伯胺常称重氮组分，亚硝酸为重氮化剂，因为亚硝酸不稳定，通常使用亚硝酸钠和盐酸或硫酸使反应时生成的亚硝酸立即与芳伯胺反应，避免亚硝酸的分解，重氮化反应后生成重氮盐。
重氮化反应可用反应式表示为：Ar-NH2 + 2HX + NaNO2--—Ar-N2X + NaX + 2H20 重氮化反应进行时要考虑下列三个因素：编辑本段一、酸的用量从反应式可知酸的理论用量为2mol，在反应中无机酸的作用是，首先使芳胺溶盐酸用量对对二氨基苯重氮化反应的影响解，其次与亚硝酸钠生成亚硝酸，最后生成重氮盐。
重氮盐一般是容易分解的，只有在过量的酸液中才比较稳定，所以重氮化时实际上用酸量过量很多，常达3mol，反应完毕时介质应呈强酸性(pH值为3)，对刚果红试纸呈蓝色．重氮过程中经常检查介质的pH值是十分必要的。
反应时若酸用量不足，生成的重氮盐容易和未反应的芳胺偶合，生成重氮氨基化合物：Ar-N2Cl + ArNH2——Ar-N＝N—NHAr + HCl 这是一种自我偶合反应，是不可逆的，一旦重氮氨基物生成，即使补加酸液也无法使重氮氨基物转变为重氮盐，因此使重氮盐的质量变坏，产率降低。
在酸量不足的情况下，重氮盐容易分解，温度越高，分解越快。
编辑本段二、亚硝酸的用量重氮化反应进行时自始至终必须保持亚硝酸稍过量，否则也会引起自我偶合反应。
重氮化反应速度是由加入亚硝酸钠溶液加速度来控制的，必须保持一定的加料速度，过慢则来不及作用的芳胺会和重氮盐作用生成自我偶合反应。
亚硝酸钠溶液常配成30％的浓度使用．因为在这种浓度下即使在－15℃也不会结冰。
反应时检定亚硝酸过量的方法是用碘化钾淀粉试纸试验，一滴过量亚硝酸液的存在可使碘化钾淀粉试纸变蓝色。
由于空气在酸性条件下也可位碘化钾淀粉试纸氧化变色，所以试验的时间以0.5-2s内显色为准。
亚硝酸过量对下一步偶合反应不利，所以过量的亚硝酸常加入尿素或氨基磺酸以消耗过量亚硝酸。
亚硝酸过量时，也可以加入少量原料芳伯胺，和过量的亚硝酸作用而除去。
编辑本段三、反应温度重氮化反应一般在0-5℃进行，这是因为大部分重氮盐在低温下较稳定，在较高温度下重氮盐分解速度加快的结果。
另外亚硝酸在较高温度下也容易分解。
重氮化反应温度常取决于重氮盐的稳定性，对-氨基苯磺酸重氮盐稳定性高，重氮化温度可在10-15℃进行；1-氨基萘-4-磺酸重氮盐稳定性更高，重氮化温度可在35℃进行。
重氮化反应一般在较低温度下进行这一原则不是绝对的，在间歇反应锅中重氮反应时间长，保持较低的反应温度是正确的，但在管道中进行重氮化时，反应中生成的重氮盐会很快转化，因此重氮化反应可在较高温度下进行。
用途：重氮盐的用途很广，其反应分为两大类：一是用适当试剂处理，重氮基被-H、-OH、-X、-CN、-NO2等基团取代，生成相应的方向化合物，因此芳基重氮盐被称为芳香族的“Grignard”试剂；二是保留氮的反应，即与相应的芳胺或酚起偶联反应，生成偶氮染料（或指示剂），如常用的酸碱指示剂甲基橙、甲基红、刚果红，常用染料坚固红A，锥虫蓝等。
编辑本段四、重氮化方法重氮化方法有顺法和逆法两种。
顺法1、顺法就是在色基中先加适量水调合，再加入规定量盐酸，在低温和不断搅拌下缓缓加入亚硝酸钠，使重氮化反应完成。
色基大红G、色基橙GC与色基紫酱GBC都可采用顺法。
重氮化温度为5～10℃，时间约10min，温度过高、时间过短，都不能得到较好的重氮化结果。
为使重氮化反应完全，还需将色基重氮化溶液放置15min左右，临用前加适量的醋酸和醋酸钠。
大多数溶于稀无机酸的芳伯胺采用此法重氮化。
逆法2、逆法重氮化是将色基与亚硝酸钠和适量的冷水调成均匀糊状并加冰冷却，然后将它缓慢倾入不断搅拌的冰盐酸溶液中，使反应完成，色基红B等就是采用逆法重氮化的。
在稀酸中难溶解的氨基芳磺酸等用此法重氮化。
亚硝酰硫酸法3、亚硝酰硫酸法。
用于在稀酸中难溶解的芳伯胺（碱性极弱）重氮化,即先将芳伯胺溶于浓硫酸或冰醋酸中,再向其中加入亚硝酰硫酸溶液。