有机化学课件14-含氮化合物
医用化学 第十四章 含氮有机化合物
易溶于水,不易溶于非极性溶剂。 季铵碱的命名和“碱”的命名相同。 [(CH3CH2)4N]+OH- 氢氧化四乙铵 [HO-CH2CH2-N(CH3)3]+OH氢氧化三甲基-2-羟基乙铵(胆碱)
化学工业出版社
第二节 酰胺
一、酰胺的结构和命名
CH2 NH2
苯胺
甲胺
乙胺 苯甲胺(苄胺)
化学工业出版社
2.氮原子上连有两个或三个烃基的胺, 在“胺”字前加上烃基的名称和数目。
(1)如果所连烃基相同,用数字“二” 或“三”表示烃基的数目。
CH3
NH
CH3CH2 NH CH2CH3
H3C N CH3
二苯胺
二乙胺
三甲胺
化学工业出版社
(2)如果所连烃基不同,则把简单的烃基名称 写在 前面,复杂的烃基名称写在后面。如
N-甲基-N-乙基苯胺 N,N-二甲基苯胺 3-甲基-N,N-二甲基苯胺
化学工业出版社
课堂练习
命名下列化合物
C2H5 N C2H5 C2H5
NHCH3
N(CH3) 2
CH3 NH2
CH3 N CH2CH3
化学工业出版社
(四) 胺的性质
1、 物理性质: 胺和氨一样是极性分子。伯胺、仲胺分子间都可 形成分子间氢键,沸点比分子量相近的烷烃高,比相 应的醇和羧酸低。低级胺能与水形成氢键而易溶于水, 随着相对分子量的增加,溶解度降低。 芳香胺是无色液体或固体,有特殊臭味,有毒, 使用时应予注意。
化学工业出版社
2、胺的化学性质
胺与氨相似,氮原子上都具有孤对
电子,所以它们的化学性质有相似之处。
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
第十四章含氮有机化合物
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(质的影响。
x、OH )性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・了解季鞍盐、季鞍碱的性质和应用,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。
简单讨含氮有机化合物种类很多,本章论硝基化合物,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-NO2 , Ar-NO 2 不能写成R-ONO (R・ONO表示硝酸酯)一、分类、命名、结构1 •分类(略)2 •命名(与卤代疑相次似)3 •硝基的结构一般表示为N: ; Q (由一个N=o和一个N TO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sp^杂化P- n共馳体系(N原子是以成键的,其结构表示如下:例如:R_CH2-N—OH NaOHR-CH =N[° | Na*R-CH ——N ___ ”- 01O- O- 假酸式(主) 酸式(较少)(3)与拨基化合物缩合有a ・H 的硝基化合物在碱性条件下能与某些拨基化合物起缩合反应。
o-OH HR-CH2 N°2+ RfH 一…RQ 1C -N °2空 R *_ C AAC -NO 2H R *(FT)HR ,_(FT)(R n )碳负离子再弓拨基化合其缩合过程是:硝基烷在碱的作用下脱去a・H 形成碳负离子,物发生缩合反应。
______________ NaOHR-CH-NO2 R —C —NO2 Na 十 1 1 NO NO 蓝色结晶 溢干NaOH 呈红危溶沛NaOHR2-C-NO2不溶于NaOH 蓝色不变NO 蓝色结晶第三硝基烷与亚硝酸不起反应。
课件有机化学第14章 含氮化合物
第十四章含氮化合物Nitrogen Compounds1CONTENT1 2 3 4 5 6硝基化合物 胺的结构和物理性质 胺的制备 胺的化学性质 季铵盐化合物 重氮与偶氮化合物214.1 硝基化合物硝基化合物的结构(了解)O R N O R NO O3α-H 的反应CH3(CH2)7CHO + CH3NO2 NaOH CH3CH2OH OH CH3(CH2)7CHCH2NO2O CH3NO2 NaOH CH2NO2 RCHORCHCH2NO2 CH3CH2OH OH RCHCH2NO24硝基化合物的还原反应CH 3 NO 2 CH 3 H 2/ Ni 87 ~ 90% NH 2CH(CH 3)2 CH 3 NO 2CH(CH 3)2 CH 3 NH 2Fe / HCl EtOH,常用 常用 Fe // HCl HCl Fe Zn // HCl HCl ZnNO 2 NO 2 SnCl2 浓 HCl CHO74% NH 3NH 2 NH 2 NaOH5CHOCHONa2S, NaSH, (NH4)2S, NH4SHNO2 NaSH EtOH, NO2 79 ~ 85% NH2 NO2 H2S, NH4OH EtOH, NO2 52 ~ 58% NO26NH2NO2 NH2 NH2ExampleCl 10% NaOH 135~160℃ NO2 Cl NO2 NO2 Na2CO3, H2O 100℃ NO2 Cl O2N NO2 H2O H+ O2N NO2 OH NO2 OH H+OH H+NO2NO2NO2714.2 胺的结构和物理性质SP3 N R1 R2 R3N H HROH R2O RNH2 R2NH R3N 胺8H2O NH3胺的命名和物理性质(自学)CH3 CH3 C OH CH3叔醇CH3 CH3 N CH3叔胺CH3 CH3 C NH2 CH3伯胺CH3NH2(CH3)2NH(CH3)3N伯胺(一级胺) 仲胺(二级胺) 叔胺(三级胺)914.3 胺的制备1. Gabriel 合成法O NH O O N R O H+ or OH H2O RNH2 + KOH EtOH NK O CO2H CO2H10O R X注意事项•重氮盐是无色晶体,在干燥条件下不稳定,爆炸性强•重氮盐一般不溶于有机溶剂,可溶于水,其水溶液呈中性,在水溶液中发生离子化,溶液具有导电性•重氮化反应要在酸性条件下进行,酸的用量一般为1:1.530作业•P315: 14.2•P318: 14.6•P323: 14.8•P324: 14.9习题•P342: 6(3)(6), 7 (3)(4)(5) , 13(3).38。
有机化学课件(李景宁主编)第14章-含氮有机化合物
硝基化合物的命名: 以烃为母体,硝基 作取代基
CH3
CH3CH2NO2
CH3 CH CH3
CH3 C NO2
硝基乙烷 nitroethane (1°,伯)
NO 2
2 –硝基丙烷
2-nitropropane (2 °,仲 )
CH3 2 –甲基-2-硝基丙烷 2-methyl-2-nitroprppane
Compounds CH3NO2
MW.
61
b.p.(℃)
101
CH3COCH3 CH3CH2CH2OH
58
60
56.5
97.2
芳香族硝基化合物:无色或淡黄色高沸点液体或固体; 有苦杏仁
味。不溶于水,溶于有机溶剂。
多硝基化合物:是黄色晶体,多硝基化合物通常具有爆炸性,
可用作炸药。叔丁基苯的某些多硝基化合物具有类似天然麝香的 气味,可用作香料
O R CH N
Na
O
O
酸式 (较少)
结论:脂肪族含有α-氢原子的伯或仲硝基化合物能逐渐溶 于NaOH溶液中而生成钠盐。
(3)与羰基化合物缩合
有α- H的硝基化合物在碱性条件下可以发生类似于羟醛缩 合、克莱森缩合等反应以及Michael反应。
O C H3NO 2 + 3 H C H HO
C H2O H
OH
卤原子邻对位有吸电子基团时,如硝基,对苯环的亲核取代
反应有活化作用:
Cl
OH
Na2CO3 H+
130o
NO2 Cl
NO2 OH
NO2 Na2CO3 H+
100 o
reflux NO2
Cl
NO2
NO2 OH
第十四章 有机含氮化合物
NH2
-
-CHO O NHC-CH3
-
H2 / Ni
NO2 NO2 -NO2 或(NH4)2S
NH4SH
NH2 NH2 -NO2
-
-
四、胺的物理性质和光谱性质
1. 物理性质
① 状态 甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺常温下为气态。 丙胺以上为液态。 ② 气味 低级胺有氨味或鱼腥味 如: 甲胺、二甲胺—— 氨味 三甲胺、乙胺—— 鱼腥味
NH 2
按氨基数目不同分
RNH2
一元胺
H2NRNH2
二元胺
2. 命名 NH3 -NH2 —— 氨 —— 氨基
R-NH2 、R2CHNH2 、 R3CNH2 ——胺 R-NH- 、R2N- ——胺基 含有四个R 或H 的胺正离子为铵
R4N Cl
+
-
简单胺 由简单烃基组成的胺,按其所有含烃基的名称命名为某胺
三、胺的制法
1. 氨或胺的烃基化
① 脂肪胺 NH3 + R-X R-NH3 + X OH R-NH2 + H2O + R-NH2-R + X OH R2-NH +H2O
+
-
R-NH2 + R-X 醇也可用作烷基化剂:
CH3 OH + H NH2
Al2O3
CH3NH2 + H2O
CH3OH Al2O3,
生理或药理作用。例如:
N CHOHCHCH3 NHCH3 H OOCCH CH2OH CH3
阿托品
麻黄碱
一、胺的分类与命名
1. 分类
按氨所连烃基数目分
R-NH2 R-N-H R
有机化学课件(李景宁主编)第14章_含氮有机化合物习题
浓 NaOH CHO + CHO + CH 3 KMnO 4 KOH N K COOH COOH N COOH COOH KMnO 4 N O CH 2OH 稀 OH
-
+ O COOH
CH 3COCH 3
O
CH=CH COCH 3
碳水化合物
一、三个单糖和过量苯肼作用后,得到同样晶形的脎,其中一个
CHO
3、化合物A(C8H17N)其NMR中无双峰,A与2molCH3I反应后再与 湿的Ag2O作用,并加热生成B(C10H21N),再重复以上反应则生成 三甲胺及1,4—辛二烯和1,5—辛二烯,给出A、B 的结构并写出有 关反应方程式。
4、化合物A(C6H13O2N)有旋光性,A与HNO2作用放出N2,与 NaHCO3作用放出CO2,A与HNO2的水溶液作用生成B(C6H12O3), B仍有旋光性,B与浓H2SO4作用于脱水生成C(C6H10O2),C能使 KMnO4溶液褪色,与酸性KMnO4作用并加热则生成草酸和2—甲基丙 酸,写出A、B各对映异构体的Fisher投影式,并用R/S命名法命名, 写出C的结构式。
A 伯胺
B 仲胺
C 叔胺
D 都可以
)
7、下列化合物能溶于稀盐酸的是( A 苯胺 B 苯酚 C 苯甲酸
D 乙酰苯胺
8、下列化合物碱性最强的是( ) A CH 3COO-+NH4 C CH3CONH2 A 5%盐酸水溶液 B CH3(CH2)3NH2 D H2NCH2COOH ) D银氨溶液 B 苯磺酰氯和NaOH C 乙酸酐
9、能区分苯胺和N-甲基苯胺的是(
10、反应C6H5NH2 + H2SO4(1mol) A
SO3H NH2
有机含氮化合物第14章
NH2
(HOCH2CH2)3N
¡¡¡© «
复杂的胺则以烃作为母体,氨基作为取代基。
CH3 NH2 CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH3
2-¡¡-4-©¡¡¡ ¬ù ªù é
CH3 CH3 CH3-CH-CH2-CH-N-CH2-CH3 CH2-CH3
2-¡¡-4-(¡¡©¡)¡¡ ¬ù ¡ ªù ì é
NaNO2 + HCl
HO-N=O + NaCl
亚硝酸
脂肪伯胺与HNO2反应生成极不稳定的脂肪重氮盐。
R-NH2 NaNO2 HCl
R N N Cl
脂肪重氮盐
+
-
N2 ↑ + R+ + Cl醇、烯、卤烃等混合物
该重氮盐即使在低温下也会立即分解放出氮气,并 有醇、烯及卤代烃等混合物的形成。
HO-N=O + H +
一 芳香族硝基化合物的化学性质
(1) 芳环的亲核取代反应
芳环上连有硝基时,不易进行亲电取代反应,但可 发生亲核取代反应。
OCH3 NO2 NO2
Cl NO2 NO2
(1) Na2CO3 , H2O, 100 C (2) H2O, H+
o
NHPh + PhNH2
180o C ~80%
NO2 NO2
R' 快速翻转 N R R' R" R N "R R' R" N R
对映关系,无旋光性
由于转化所需的活化能较低(约 25kJ/mol),简单的手性胺不能分离 得到其中某一个对映体:
R1 手性中心
N N 无法翻转,有旋光性 R4
N R2 R3 无法翻转,有旋光性
第十四章 含氮有机化合物
硝基乙烷
2-硝基丁烷
2-甲基-2-硝基丁烷
(伯硝基化合物,1°) (仲硝基化合物,2°) (叔硝基化合物,3°)
2、命名:以烃基为母体,硝基为取代基
14-3
一、硝基化合物的分类、命名和结构
3、结构
用物理方法测得有关硝基化合物的结构证明:
(1)硝基有对称结构;(2)两个N-O键相等(0.121nm);
Cl NO2 Na2CO3
OH NO2
Cl
OH
O2N
NO2 Na2CO3 O2N
NO2
130 oC
35 oC
NO2
NO2
随着邻对位-NO2数目的增加,反应所需的条件逐渐降低,即卤
素越来越容易取代。
Cl
OH
-NO2处于间位,则不能产生类
NO2 NaOH
NO2
似的活化效应。
Cl
Cl
14-13
(二)硝基对芳环影响
14-17
三、硝基化合物的化学性质
(三)硝基的还原反应
Fe(orSn)+HCl
Zn+NH4Cl+H2O
NO2
As2O3+NaOH
Zn+NaOH
NH2
苯胺
NHOH
N-羟基苯胺
N=N+ O- 氧化偶氮苯 Fe(orSn)+HCl
N=N
偶氮苯 Zn+NaOH
NH-NH
氢化偶氮苯
NH2
苯胺
14-18
第二节 胺 类
“二、三”等数字表示氨基的数目。
CH3CHCH2CH2CH2NH2 1,4-戊二胺 NH2
芳香胺的命名以苯胺为母体,将取代基的位 次及名称写在母体名称前。
有机化学第十四章含氮芳香化合物
H3C
N2 X
H3C
NH2
H3C
NO2
H3C
或
格氏试剂法
H3C
COOH
H3C
MgX +
CO2
•合成路线(重氮盐法)
HNO3 H2SO4 Fe HCl
H3C
H3C
NO2
H3C
NH2
除去邻位产物
NaNO2,HCl 0-5 C
o
H3C
N2Cl
CuCN
H3C
CN
H2O / H+
H3C
COOH
Br
例 3:
芳环 • 氨基的活化亲电 取代反应易进行 • 使苯环易被氧化
R
一.重氮盐(Diazonium salts)及其反应
重氮盐的制备
NaNO2 / HCl Ar NH2 0 5 C
o
Ar
N2 Cl
重氮盐
现制现用 • 温度升高易水解成酚 • 干燥时易爆炸
重氮盐的反应类型
• 取代(主要反应)
1. 重氮盐的取代反应
第十四章
含氮芳香化合物(1)
主要内容:
芳香族硝基化合物及其性质
三类含氮芳香族化合物
Ar N2 X
重氮盐
Diazonium salts
Ar NO2
芳香族硝 基化合物 Aryl nitro compoumds
Ar NH2
芳香胺 Arylamines
一. 芳香族硝基化合物
重要的化工原料
Ar
Br Br
间三溴苯
•直接溴代,得不到目标产物
Br2 Fe Br Br2 Fe Br Br Br + Br
有机化学课件第十四章
对氨基苯甲酸乙酯
氢氧化(2-羟乙基 三甲铵(俗名胆碱 俗名胆碱) 氢氧化 羟乙基) 三甲铵 俗名胆碱 羟乙基
§14—2 14—
1. 脂肪胺 脂肪胺: (1) )
胺的结构
sp3 N H3C
112.9 H
o
N为SP3杂化, 杂化, 为
105.9
o
不等性)杂化。 是(SP3不等性)杂化。
4. 季铵化合物:将负离子和取代基的名称放在“铵”字前 季铵化合物:将负离子和取代基的名称放在“ R4N+ X- 卤代四某铵;(CH3)4NCl 卤代四某铵;
[(CH3)2CH]4N+I-
氯代四甲铵 碘化四异丙铵
R4N+ OH- 氢氧化四某铵;(CH3)4NOH 氢氧化四甲铵 氢氧化四某铵;
H2NCH2CH2NH2
NH2 CH3CHCH2CHCH2NH2 CH3
CH3
H2NCH2CHCH2NH2
CH3 CH3
2-甲基 ,4-戊二胺; 甲基-1, 戊二胺 戊二胺; 甲基
CH3 CH3 N—CH2—N CH3 CH3
1,2-丙二胺; , 丙二胺 丙二胺;
1, 2, 3-苯三胺; 苯三胺; 苯三胺
N,N,N’,N’-四甲基甲二胺; 四甲基甲二胺; 四甲基甲二胺
季铵化合物: 季铵化合物:氮原子上连有四个不同基团的季铵化合物具 有旋光性, 有旋光性,
CH3 N H5C2
+
CH3 ph CH2=CHCH2 N+ C2H5
ph CH2CH=CH2
§14—3 14—
胺的物理性质
1.状态 甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺为气体。 状态: 甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺为气体。 状态 其它低级胺为液体。 其它低级胺为液体。 高级( > )胺为固体。 高级(C>12)胺为固体。 2. 气味:低级胺臭味。三甲胺为臭鱼味;丁二胺(腐胺)、戊胺 气味:低级胺臭味。三甲胺为臭鱼味;丁二胺(腐胺)、 )、戊胺 尸胺)是蛋白质腐败的气味。 (尸胺)是蛋白质腐败的气味。 3. 沸点: 沸点: 醇> 10 胺> 20胺> 30 胺 > 醚>烷
第十四章含氮有机化合物
第一胺
第二胺 第三胺
季胺盐
特点:a. 产物是混合物给分离提纯带来了困难。 b. 卤代烃一般用伯卤代烃。 c. 控制条件:使用过量的氨,则主要制得伯胺;
使用过量的卤代烃,则主要得叔胺和季铵盐。
4. 酰基化
O H3C C X +
RNH2
R2 NH R3 N
RNHCOCH3
R2NCOCH3
(-) H+
+
第十四章 含氮有机化合物
硝基化合物
分子中含有—NO2官能团的化合物统称为硝基化合物。 硝基化合物可看成是烃分子中的一个或几个氢原子被硝基 取代的结果。
一、分类
按烃基不同
脂肪族硝基化合物,如: CH3NO2
芳香族硝基化合物,如:
NO2
按硝基数目
一硝基化合物 多硝基化合物,如: O2N
CH3 NO2
一个杂化轨道中含有孤对电子。
N
H
H
H
氨的结构
氨:键长/nm N-H 0.1008
键角 ∠HNH 107.3°
N H
H3C H
甲胺的结构
甲胺:键长/nm
N-H 0.1011 N-C 0.1474
键角
∠HNH 105.9° ∠HNC 112.9°
N CH3 H3C CH3
三甲胺的结构
三甲胺:键长/nm N-C 0.147
键角 ∠CNC 108°
① 形状为锥形
② 具有孤对电子是亲核试剂 ③ 若N原子上连有三个不同基团,是手性分子, 理论上应存在对映体。
R1
N
N
CH3 H3C
C2H5 H
H C2H5
R2 R3
④芳胺
N
有机化学第十四章 有机含氮化合物
季铵盐的用途:
1. 作表面活性剂
2. 作相转移催化剂
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亲油基(烃基)和亲水基(正离子部分)。
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37
3. 某些低碳链的季铵盐具有生理活性。 • 季铵碱制备及Hofmann消除
季铵碱受热分解,无-H的季铵碱加热时发生SN2反应,有-H的季 铵碱发生 Hofmann消除反应(E2)。
Hofmann规则:在碱作用下,较少烷基取代的碳原子上的 氢优先被消除,生成双键碳上烷基取代较少的烯烃。
胺钠盐。b 、c的产物经过水解得到原来的胺。
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27
4. 与亚硝酸反应
注意:该反应用于氨基的定量测定。
重氮化反应:芳香伯胺与亚硝酸在低温下反应,生成重氮盐,称为重 氮化反应。
注意:干燥的重氮盐稳定性很差,只有在低温(0-5℃)较稳定。
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28
注意:N-亚硝基仲胺为中性黄色液体或固体,可用以鉴别仲胺。
35
6. 酰亚胺的烷基化(Gabriel 盖布瑞尔合成法 )
7. 曼尼希(mannich)反应 曼尼希(mannich)反应:含活泼氢的化合物与甲醛(或其它
醛)及胺类化合物的缩合反应。
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36
(五)季铵盐与季铵碱
三级胺与卤代烷加热形成四级铵盐即季铵盐。
季铵盐与氢氧化钠(钾)作用形成平衡体系:
注意:芳香叔胺与亚硝酸钠的作用为芳环上的亲电取代反应生成对位
产物,如对位被占据,则反应在邻位发生。
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29
5. 烯胺的烷基化和酰基化反应 伯胺的性质:
30
仲胺的性质:与羰基化合物发生亲核加成-消去反应.
含氮化合物ppt课件
O
H3C N O
H2C N O
O H2C N
O
生成的碳负离子可与羰基化物缩合。
CO H
CH3NO2 NaOH
CC HH
NO2
3 硝基对芳环的邻对位基团的影响
(1) 对邻对位卤素的影响
Cl
OH
O2N
NO2
Na2CO3 O2N
NO2
NO2 (2)对酚的酸性的影响
H2O
O2N
OH
NO2
OH
NO2
NO2
CH3
NH2 Br
CH3
磺化
NH2
H2SO4
硝化
NH3HSO4
H2O 180~1900C
NH2
重排
NH3
SO3H
SO3
(内盐)
N(CH3)2
HNO3 H2SO4
NH(CH3)2 NO2
NH(CH3)2
N(CH3)2
NaOH
NO2
NO2
(主产物)
N(CH3)2 NO2
多巴胺(Dopamine)
含氮有机化合物ppt课件
CH3CH2CH2NH2 CH 3CH 2NHCH 2CH 3 CH3CH2-N-CH 2CH2CH3 CH 3
丙胺
二乙胺
甲乙丙胺
2.对于氮原子上连接有脂肪烃基的芳香仲胺和叔胺,常 在脂肪烃基之前冠以“N-”或“N,N-”字:
NH CH3
CH 3 N CH3
N-甲基苯胺
N,N-二甲基苯胺
3.对于比较复杂的胺,常以烃为母体,把氨基作为取代 基来命名。例如:
O
O
N+OH-
OCH3
OCH3
学 习 结 束 !
(一)尿素
尿素简称脲,白色结晶,熔点为133℃,易溶于水和乙醇。
O H2N C NH2
1.弱碱性
尿素分子中含有两个氨基,呈弱碱性,可与强酸生成盐。
硝酸脲
2.水解反应
脲在酸或碱的催化下,加热时发生水解;在脲酶作用下, 水解反应在常温下就能进行。
CO(NH2)2 + H2O 脲酶 CO2 + 2NH3
O
CH3
H3C C O CH2 CH2 N+ CH3 OH-
CH3
(四) 肾上腺素和去甲肾上腺素
肾上腺素和去甲肾上腺素是肾上腺髓质分泌的激素。人工 合成的肾上腺素为白色结晶性粉末,无臭,味苦,极微溶于 水。肾上腺素分子中有酚羟基和甲氨基,具酸碱两性;具有 邻苯二酚结构,遇光和空气易氧化变质。
HO HO
CO(NH2)2 + 2NaOH Na2CO3 + 2NH3
CO(NH2)2 + H2O + 2HCl CO2 + 2NH4Cl
3.与亚硝酸反应
脲能与亚硝酸反应,生成氮气、二氧化碳和水
CO(NH2)2 + 2HNO2
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2. 分类
脂肪族硝基化合物,如:CH3NO2 l按烃基不同
芳香族硝基化合物,如:
NO2
一硝基化合物
CH3
l按硝基数目 多硝基化合物,如:O2N
NO2
NO2
l按硝基所连 碳原子类型
1º硝基化合物,如: 1-硝基丁烷 2º硝基化合物,如: 2-硝基丁烷 3º硝基化合物,如: 2-甲基-2-硝基丙烷
氢化偶氮苯
NN
偶氮苯
NO2
Zn, NH4Cl
NHOH
苯胲
NO2
Zn, H2O
NO
亚硝基苯
以上这些产物在Fe(或Sn)和盐酸的作用下均可 被还原为苯胺。
lSnCl2+HCl是一个选择性还原剂,当苯环上同时连有羰 基和硝基时,只还原硝基:
NO2
NH2
SnCl2 + HCl
CHO
CHO
l多硝基化合物在钠或铵的硫化物、硫氢化物等还原剂作
征是含有碳氮键(CN、CN、CN),有的还含有NN 、NN、NN、NO、NO及NH键等。但本章我们 只重点讨论硝基化合物(RNO2)、胺(RNH2)、重氮和偶 氮化合物。
重氮化合物:
N+ NCl-
偶氮化合物:RNNR
一、硝基化合物的命名、分类和结构
1. 命名
l硝基化合物从结构上可看作是烃的一个或多个氢原子
被硝基取代后生成的衍生物,通式为RNO2(或ArNO2) 。它的命名类似于卤代烃,以烃为母体,把硝基作为取
代基。
CH3NO2
硝基甲烷 nitromethane
CH3CHCH3 NO2
2-硝基丙烷 2-nitropropane
NO2
CH3
O2N
NO2
硝基苯 nitrobenzene
NO2
2,4,6-三硝基甲苯 2,4,6-trinitrotoluene
CH2OH HOCH2CNO2
CH2OH
三羟甲基硝基甲烷
(4) 和亚硝酸反应
l一级硝基烷与亚硝酸作用,生成结晶的硝肟酸,溶于氢
氧化钠溶液中生成 的溶液。
RCH2NO2 + HONO
NOH
RC
+ H2O
NO2
硝肟酸
l二级硝基烷与亚硝酸作用,生成结晶的假硝醇,溶于氢
氧化钠生成 溶液。
R2CHNO2 + HONO
(2) 硝基对苯环的影响-芳香亲核取代反应
l一级和二级硝基烷在碱影响下生成硝基烯醇式盐,它与
烯醇负离子一样,是一种
,可与羰基化合物发生
类似缩合的反应。
CH3CHO + CH3NO2 KOH CH3CHCH2NO2 OH O
C6H5COOC2H5 + CH3NO2 C2H5O- C6H5CCH2NO2 + C2H5OH
CH3NO2 + 3HCHO HO-
用下,可进行选择性(或部分)还原。
NO2
(NH4)2S
NO2
NO2
NH2
O2N
OH NO2
Na2S, CH3OH
△
O2N
OH NH2
NO2
NO2
NH2
NO2 H2S, NH4OH
C2H5OH, △
NO2
还原邻位
NH2 NH2
NO2
CH3 NO2 (NH4)2S △
CH3 NO2
NO2
还原对位 NH2
CH3
O2N
NO2
CH3
O2N
COCH3
(CH3)3C
CH3 (CH3)3C
CH3
NO2
NO2
二甲苯麝香
葵子麝香
CH3
O2N
NO2
OCH3 C(CH3)3
酮麝香
(4) 液体的硝基化合物是大多数有机物的良好溶剂,但 。
(1) 还原
l在 还原系统中(如Fe、Zn、Sn和盐酸)或催化加
氢(如H2和Ni),硝基化合物还原可以生成胺:
(2) 硝基化合物的相对密度都大于1,不溶于水,即使是 低分子量的一硝基烷在水中的溶解度也很小。硝基化合 物不仅溶于有机溶剂,而且还溶于浓硫酸。
(3) 芳香族一元硝基化合物为高沸点液体,二元和多元 芳香族硝基化合物是无色或黄色固体,且具有爆炸性, 如: TNT炸药、2,4,6-三硝基苯酚(俗称:苦味酸)。但有 的多硝基化合物具有类似天然麝香的香气,而被用作香 水、香皂和化妆品的定香剂。
NH2
亚硝基苯
N-羟基苯胺 (苯基羟胺)
其还原产物因反应条件不同而异
l在酸性介质(通常为HCl)中,以金属Fe、Zn或SnCl2为 还原剂,可将硝基化合物直接还原成相应的胺:
NO2
Zn, HCl
NH2
l不同的还原剂,或不同的反应条件,得到不同的还原 产物。
NO2
Zn, NaOH
NHNH
NO2
Fe, NaOH
RNO2
H2, Ni or Zn, HCl
RNH2
(2) 酸性 (-H)
RCH2NO2 + NaOH
[RCHNO2]-Na+ + H2O
O CH3N
O
硝基式(假酸式)
OH CH2N
O
酸式
NaOH
O-Na+
CH2N
+ H2O
O
硝基烯醇式盐
l不含-H的3º硝基化合物就不能与碱作用。
(3) 与羰基化合物的缩合反应
+O N
O-
+ ON的共
- 振式,结构是
O 对称的。
l硝基化合物中碳原子与氮原子直接相连,亚硝酸酯分子 中碳原子和氧原子相连,它们互为异构体。
O R(Ar)N
O
硝基化合物
R(Ar)ONO
亚硝酸酯 (nitrite)
二、硝基化合物的性质
1. 物理性质
(1) 沸点比相应的卤代烃高。原因是-NO2是一个强极性 基团,因此硝基化合物具有较大的偶极矩。偶极矩增 大,分子间的作用力增大,其分子具有较大的极性, 故其沸点比相应的卤代烃还要高。
NO
RC
+ H2O
NO2
假硝醇
l三级硝基烷由于没有-H,所以与亚硝酸不起反应。
l应用:区别三种硝基烷。
(1) 还原反应
l芳香族硝基化合物由于没有-H,它的性质与脂肪族硝
基化合物有许多不同的地方。硝基很容易被还原,芳香族
硝基化合物最重要的性质是
。
l还原一般经历以下过程,以硝基苯还原为例:
NO2
NO
NHOH
各种含氮化合物的分类、结构和命名; 各种含氮化合物的物理性质和化学性质; 芳香族重氮盐的性质和应用; 烯胺的结构、性质、制法和在合成中的应用; 常见的分子重排反应、历程和应用。
l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。含氮有机化合物的种类很多,范围也
很广,如前面学过的腈、酰胺、肼等。它们的结构特
3. 结构
O
l硝基化合物的构造式为:RN
或
+O RN
O
O-
l由此看来,硝基中的两个氮氧键的键长应该是不同的,
且氮氧双键(N=O)的键长应短些。然而,电子衍射法
证明:硝基中两个氮氧键的键长是完全相同的。
sp2杂化
·
O
··
R N· O
0.121nm
2个 sp2-2p键
1个
2p-2p
4 3
键
127º
l硝基的共振结构式: