章含氮有机化合物
有机化学课件(李景宁主编)第14章_含氮有机化合物
NO2
100 o
NO2 OH
NO2 NO2 NO2
硝基对苯酚酸性的影响
苯酚是一弱酸,比碳酸还弱,但当苯环上引入硝基后,使酸性增强。
OH OH OH NO2 NO2 NO2 NO2 NO2 OH OH NO2 O2N OH NO2
pKa: 10
8.739
7.22
7.15
4.09
0.25
胺类广泛存在于生物界,具有极重要的生 理作用。因此,绝大多数药物都含有胺的 官能团——氨基。蛋白质、核酸、许多激 素、抗生素和生物碱,都含有氨基,是胺 的复杂衍生物,掌握胺的性质和合成方法 是研究这些复杂天然产物的基础。
R CH2 N O R CH N OH NaOH R CH N O O Na
O 假酸式 (主)
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。
Fe(orSn)+HCl
NH2
Æ« ª©
Zn+NH4Cl+H2O
NHOH
N-Æƪ© Æù Æ«
NO2
As2O3+NaOH
N=N+ ON=N
ÆÆÆƪ Æ
Fe(orSn)+HCl Æ« ª©
Zn+NaOH
NH2
Æƪ Æ Zn+NaOH
NH-NH
ÆÆÆƪ Æ
选择性还原:多硝基苯用碱金属的硫化物、多硫化物、硫
NMR:
胺的核磁共振特征也类似于醇和醚,氮的电负性比碳大, 但比氧小,因此在胺分子中接近氮原子的氢的化学位移, 比在醇和醚中接近氧原子的化学位移小。
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
有机化学第十章含氮化合物
有机化学第⼗章含氮化合物第⼀节胺⼀、分类和命名1.定义:氨分⼦中的氢原⼦被氨基取代后所得到的化合物。
2.分类:根据氨分⼦中的⼀个、⼆个和三个氢原⼦被烃基取代分成伯胺(10胺)、仲胺(20胺)和叔胺(30胺)。
相当于氢氧化铵NH 4OH 和卤化铵NH 4X 的四个氢全被烃基取代所成的化合物叫做季铵碱和季铵盐。
根据氨基所连的烃基不同可分为脂肪胺(R-NH 2)和芳⾹胺(Ar-NH 2)。
根据氨基的数⽬⼜可分成⼀元胺和多元胺。
应当注意的是:NH 3 → R -NH 2 伯胺→ R 2NH 仲胺→ R 3N 叔胺NH 4OH → R 4NOH 季铵碱NH 4X → R 4NX 季铵盐伯、仲、叔胺与伯、仲、叔醇的分级依据不同。
胺的分级着眼于氮原⼦上烃基的数⽬;醇的分级⽴⾜于羟基所连的碳原⼦的级别。
例如叔丁醇是叔醇⽽叔丁胺属于伯胺。
叔丁醇 (30醇) 叔丁胺(10胺)要掌握氨、胺和铵的⽤法。
氨是NH 3氨分⼦从形式上去掉⼀个氢原⼦,剩余部分叫做氨基-NH 2,(去掉⼆个氢原⼦叫亚氨基=NH)。
氨分⼦中氢原⼦被烃基取代⽣成有机化合物的胺。
季铵类的名称⽤铵,表⽰它与NH 4的关系。
3.命名:对于简单的胺,命名时在“胺”字之前加上烃基的名称即可。
仲胺和叔胺中,当烃基相同时,在烃基名称之前加词头“⼆”或“三”。
例如:CH 3NH 2 甲胺 (CH 3)2NH ⼆甲胺 OH CH 3CH3CH 3C CH 3CH 3CH 3C NH 2(CH3)3N 三甲胺C6H5NH2苯胺(C6H5)2NH ⼆苯胺(C6H5)3N 三苯胺⽽仲胺或叔胺分⼦中烃基不同时,命名时选最复杂的烃基作为母体伯胺,⼩烃基作为取代基,并在前⾯冠以“N”,突出它是连在氮原⼦上。
例如:CH3CH2CH2N(CH3)CH2CH3N-甲基-N-⼄基丙胺(或甲⼄丙胺)C6H5CH(CH3)NHCH3N-甲基-1-苯基⼄胺C6H5N(CH3)2N,N-⼆甲基苯胺季铵盐和季铵碱,如4个烃基相同时,其命名与卤化铵和氢氧化铵的命名相似,称为卤化四某铵和氢氧化四某铵;若烃基不同时,烃基名称由⼩到⼤依次排列。
医用化学第十六章 含氮有机化合物
一、杂环化合物的分类和命名 二、单杂环化合物的结构和芳香性 在所有的杂环母核中,凡是具有共轭双键体系的五元 环和六元环,都具有芳香性。现以单杂环化合物为例,来
分析它们的结构和芳香性的关系。
呋喃
噻吩
呋喃、噻吩、吡咯的轨道结构示意图
吡咯
这个p-π共轭体系中,五个原子分享六个π电子,电子离域 使环上各碳原子的电子云密度相对升高,因此,这类杂环进 行亲电性取代
二、胺的结构 脂肪胺具有类似氨的结构,是一个棱锥体结构。 胺的孤对电子位于棱锥体的顶端,决定了胺的某些化学性质, 例如碱性和亲核性。
氨、甲胺和三甲胺的结构
三、胺的性质 1.胺的碱性和成盐反应
R NH2 + H
RNH2 + HCl
NH2 + HCl
当铵盐与碱溶液作用时,可重新游离出原来的胺,说明胺 的碱性较弱。
O H N1 6 O
5 2 3 4
O C2H5 C2H5 O O H N N H C2H5 (CH2)4CH3 O
N
H
巴比妥
O H N O N H C2H5 C6H5 O
戊巴比妥
O H N O N H C2H5 CH3 CH2CH2CH CH3 O
苯巴比妥(鲁米那)
异戊巴比妥
四、磺胺及磺胺类药物 磺胺类药物是一类重要的抗菌药物,自上世纪三十年代 开始使用,至今仍为临床所采用。
N H2N SO 2NH N
H2N N N NH2 CH2 OCH3 OCH3 OCH3
磺胺嘧啶(SD)
三甲氧基苄氨嘧啶(TMP)
N
H2N
SO 2NH
O CH3
磺胺甲基异噁唑(SMZ)
第三节 杂环化合物
由碳原子和其它原子构成的环状结构称为杂环。 碳以外的原子称杂原子,常见的杂原子为氮、氧、 硫等。含有杂环结构的一类化合物称为杂环化合物。 环醚、内酯、交酯、环状酸酐、内酰胺等化合 物都不属于杂环化合物。 杂环化合物通常是指环系较为稳定,具有一定 程度芳香性的一类化合物,即芳杂环化合物。这类 化合物在结构上与芳香环相似,是一个闭合的共轭 体系,一般都符合4n+2规则。
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)。
第十三章 含氮有机化合物ppt课件
3.了解 重要的胺、酰胺及其衍生物。
4.能力要求 用化学方法鉴别伯胺、仲胺和叔胺。
5.素质要求 理解胺、酰胺类化合物在医学上的应用。
第十三章 含氮有机化合物
第十三章 含氮有机化合物
1
2 3
第一节 胺 第二节 酰胺
基础与临床
学习要点
4
第一节 胺
一、胺的概念、分类与命名
二、胺的结构 三、胺的化学性质 四、重要的胺
第十三章 含氮有机化合物
第一节 胺
第一节 胺
3.叔胺与亚硝酸的反应 脂肪叔胺与亚硝酸作用生成易溶 于水的亚硝酸盐。该盐不稳定,遇强碱则重新析出叔胺。
R N + H N O 3 2 R N H N O 3 2
+
N a O H
R N + N a N O + H O 3 2 2
芳香叔胺与亚硝酸发生芳环上的亲电取代反应,生成C亚硝基类化合物,该取代反应发生在苯环的邻位和对位。
N H 2 + N a N O H C l 2+
0 ~ 5 ℃
+
N N C l + N a C l H O + 2
2.仲胺与亚硝酸的反应 脂肪仲胺和芳香仲胺与亚硝酸作 用均生成N-亚硝基胺。
( C H ) N H + H N O 3 2 2
N H C H 3 +H N O 2
( C H ) N N O + H O 3 2 2
二、胺的结构
胺具有棱锥形空间构型,氮原子为sp3不等性杂化,一对 孤对电子处于棱锥体的顶端,类似于第4个“基团”。
图13-1 氨、甲胺、三甲胺的结构示意图 第十三章 含氮有机化合物 第一节 胺
《有机化学》第十二章有机含氮化合物
(电子效应的影响)
:
:
:
:
:
2. 芳胺
NH3 >
NH2
N
H H
综上所述: 脂肪胺 > NH3 > 芳香胺>酰胺
NH2 >
NH
>
N
pkb 9.30
13.80
近乎中性
取代芳胺的碱性:
取代基对芳胺碱性的影响,与其对酚的酸性的影响刚好相反。
在芳胺分子中,当取代基处于氨基的对位或间位时, 给电子基团使碱性↑,而吸电子基团使碱性↓。且取代基 在对位时影响更显著。如:
RNH2 1°
R2NH 2°
R3N 3°
§12-1-2胺的制备方法 1. 氨或胺的烃基化 亲核试剂:NH3、RNH2(以1°胺为宜)。 烃基化试剂:卤代烃
RX + NH3
RNH3+X NH3 RNH2 + NH4+X
2. 腈和酰胺的还原
O
=
CH3
N C6H5
C
CH3
LiAlH4, 醚
CH3
N C6H5
的卤代烃还要高。 (2) 溶解性 硝基化合物的相对密度都大于1,不溶于水。硝基化
合物不仅溶于有机溶剂,而且还溶于浓硫酸。
(3) 多硝基化合物受热易分解而发生爆炸,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。如:
硝基中,氮原子和两个氧原子上的p轨道相互重叠, 形成包括O、N、O三个原子在内的共轭体系:
O RN
O
或
R N =O
O
:
由于键长的平均化,硝基中的两个氧原子是等同的
2、 物理性质 (1) b.p: 因-NO2是一个强极性基团,因此硝基化合物具有较
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 第12章 含氮化合物
NH2 对氨基苯磺酸
4.命名芳胺时,当氮上同时连有芳基和脂肪烃基时, 应在芳胺名称前冠以N– ,明确取代基位置。
NHCH3 N(CH3)2 CH3 NCH2CH3
N-甲基苯胺
N,N-二甲基苯胺
N-甲基-N-乙基苯胺
5.氨基连在侧链上的芳胺,一般以脂肪胺为母体来 命名
CH2CH2NH2 2-苯乙胺
(二)氨与醇或酚反应
Al2O3 350~400℃,0.5MPa
CH3OH + NH3
CH3NH2 + (CH3)2NH + (CH3)3N + H2O
OH
+ NH3
(NH4)2SO3 150℃,0.6MPa
NH2
+ H2O
二、由还原反应制胺
(一)硝基化合物的还原 这是制备芳胺常用的方法。 (二)醛和酮的还原氨化 醛和酮与氨或胺反应后,再进行催化氢化,称为醛 和酮的还原氨化。
NH2 MnO2,H2SO4 ~10℃ O O
§12—4 季铵盐和季铵碱
一、季铵盐 叔胺与卤代烷反应,生成季铵盐。 季铵盐是无色晶体,溶于水,不溶于非极性
有机溶剂。 季铵盐的最重要用途是用作阳离子表面活性 剂和相转移催化剂
二、相转移催化剂
(一)含义ຫໍສະໝຸດ 当两种反应物互不相溶时,就 构成了两相。由于反应物之间不容易接触, 反应较难进行,甚至不发生反应。若加入一 种催化剂使反应物之一由原来所在的一相, 穿过两相之间的界面,转移到另一相中,使 两种反应物在均相中反应,则反应较易进行。 这种催化剂叫做相转移催化剂。
(三)与叔胺反应 脂肪族叔胺在强酸性条件下,与亚硝酸形成盐。芳 香族叔胺与亚硝酸反应,生成氨基对位取代的亚硝 基化合物(芳环上的亲电取代反应)。
有机化学~10.含氮化合物
NaNO2, HCl
NaNO2, HCl
成盐(无现象)
ON
N(CH3)2
绿色固体
小结: 小结
①脂肪胺 RNH2 R2NH R3N
HNO2
RN2+ClR2N-N=O
R+ + N2 + Cl-
N-亚硝基化合物(黄色油状或固体) 亚硝基化合物(黄色油状或固体) 亚硝基化合物
R3N 不反应 用于鉴别三种不同结构的脂肪胺
氯化苯铵 氯化苯铵
2-
(C2H5NH3)2SO4
硫酸二乙铵 硫酸二乙铵 氢氧化三甲乙铵 氢氧化三甲乙铵
(CH3)3NCH2CH3OH
10.1.2 胺的结构
N原子: 1s22s22px12py12pz1 原子: 原子 氨或脂肪胺分子: 氨或脂肪胺分子: • 氮原子 sp3 杂化 • N-H 或 N-C σ–键的形成 - - 键的形成 • 孤对电子占有 一个 3 轨道 一个sp • 氨或胺分子的几何构型为 三角棱锥形,键角约为109.5° 三角棱锥形,键角约为 °
伯胺和仲胺结合一个质子后可分别形成3根 伯胺和仲胺结合一个质子后可分别形成 根和2根氢键 根氢键
•溶剂化程度与 溶剂化程度与 稳定性: 稳定性: R2NH + H2O R2N+H2 + OH•从电子效应考虑:烷基越多碱性越强; 从电子效应考虑:烷基越多碱性越强; 从电子效应考虑 •从溶剂化效应考虑:烷基越多碱性越弱。 从溶剂化效应考虑: 从溶剂化效应考虑 烷基越多碱性越弱。
N CH3
CHOHCHCH3 NHCH3
H OOCCH
l-麻黄碱 麻黄碱(1R,2S) 麻黄碱
阿托品
CH2OH
10.1.1 胺的分类和命名
有机化学第十五章 含氮有机物
OH O2N NO2 Na2S C2H5OH, NO2 O2N
OH NH2
NO2
在碱性介质中还原时,硝基苯被还原成两 分子缩合的产物。
O 葡萄糖,NaOH
NO2 2
N
N
100 ℃
氧化偶氮苯
Zn(2mol),NaOH CH3OH
N N 偶氮苯
Zn(3mol),NaOH CH3OH
LiAlH4,醚
工业上常采用高级脂肪酸经腈催化加氢的 方法高级脂肪伯胺。
C15H31COOH
H2,Ni
NH3, —H2O
O C15H31C NH2
—H2O
C15H31C
N
C15H31CH2NH2
H2O
3. 醛和酮的还原氨化
R (R') H C =O + NH3 R"NH2 C =NH (R') H NR" R
N H
N H
氢化偶氮苯
在化工生产中,常用Cu、Ni或Pt等催化剂, 采用催化加氢的方法,还原硝基化合物。实验室 中也可采用类似的方法。
NO2
H2,Cu,约300 ℃ 约95%
NH2
NHCOCH3 NO2
H2,Pt 醇
NHCOCH3 NH2
(二) 芳环上的亲电取代反应
NO2 Br2 Fe,140 ℃ NO2 发烟HNO3,浓H2SO4 95 ℃ NO2 发烟H2SO4 110 ℃ SO3H NO2 Br NO2
[R4N]+XR3N + RX
季铵盐与强碱作用,可以得到季铵碱。
[R4N] X + KOH
2[(CH3)4N]+I- + Ag2O H2O
有机化学 第十二章 含氮化合物
胺的化学性质(P374)
结 构 分 析
2014-12-28
18
1、 胺的碱性和成盐反应
1) 胺的碱性
胺的水溶液和氨一样发生解离反应而呈碱性:
Kb值愈大或pKb值愈小则碱性愈强;反之愈弱。
2014-12-28 19
一些胺的pKb值
2014-12-28
20
①
脂肪胺的碱性大于芳香胺
脂肪胺 氨
芳香胺
2014-12-28
6
12. 2. 1 胺的分类、命名和结构(P370)
1 、 胺的分类:
① RNH2:伯胺; R2NH:仲胺; R3N:叔胺 ② RNH2--脂肪胺; ArNH2 --芳香胺 ③ RNH2:一元胺; H2NRNH2:二元胺;多元胺
*注意: 伯、仲、叔胺与伯、仲、叔醇的不同涵义 叔碳
Hofmann 消除的取向
2014-12-28
33
比较:卤代烷的消除取向—Saytzeff 取向 (决定于产物的稳定性)
H H3C CH2 CH ' CH X
H CH2 NaOC2H5 H3C CH2 CH CH
H CH2
主要
主要产物为双键上取代基最多的烯烃。
2014-12-28 34
Hofmann消除取向的解释 (决定于反应物的结构) 从β-氢的位阻和酸性的差别分析
1 含氮化合物的还原 2 酰胺的降解制备 3 氨或胺的烃基化
2014-12-28
50
1、 含氮化合物的还原
(1)硝基化合物的还原
还原剂:H2-Ni(orPt)、Fe(orSn)+HCl、(NH4)2S……
NO2 + 3H 2 NO2
Fe+HCl Ni 常温常压
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。
含氮有机化合物和杂环
NO2
Fe / HCl 或Sn / HCl
NH2
12
2. 腈和酰胺的还原
RCN
H2 / Pt LiAlH4
RCH2NH2
O H3C C NH 2
H2/Ni
CH3CH2NH2
13
3. Hofmann降解反应
O R C NH2
Br2 / NaOH or Cl2 / NaOH
RNH2 + NaBr + Na2CO3
O
CH3CCl
NO 2
NHCOCH 3
HNO3 / H2SO4
NHCOCH 3
H2O / OH-
NH 2
NO 2
NO 2
21
4. 与亚硝酸反应
拓展
亚硝酸钠
亚硝酸钠是一种有毒的氧化剂,大量进入血液
后,将血红蛋白中的二价铁氧化为三价铁,形成高 铁血红蛋白血症,失去携氧能力,造成机体组织细 胞缺氧症状,严重影响中枢神经系统,可引起呼吸 困难、循环衰竭。在腌咸肉或加工熟食卤味时,有 时为了使肉色鲜红而加入亚硝酸盐,如加入过量, 同样会引起中毒。另外,食用富含亚硝酸盐的食物 还与一些肿瘤发生有关。据调查发现,食管癌高发 区居民食腌菜者较普遍,食管癌的发病率与食腌菜 量相关,在这些腌制的咸菜中含有大量的亚硝酸盐。
第十章 含氮有机化合物
1
胺
含
氮 重氮化合物、偶氮化合物
有
机 酰胺
化
合 物
含氮杂环
生物碱
2
第一节 胺 一. 胺的分类和命名
1.分类
3
名称 伯胺 仲胺 叔胺 季铵盐 季铵碱
分子式
RNH2 R2NH R3N R4N+XR4N+OH-
含氮化合物
1°使卤苯易水解、氨解、烷基化 卤素直接连接在苯环上很难被氨基、烷氧基取代,当苯环上有 硝基存在时,则卤代苯的氨化、烷基化在没有催化剂条件下即可 发生。 2°使酚的酸性增强
OH OH OH NO 2 NO 2 pKa 9.89 7.15 NO 2 4.09 O2N NO 2 0.38 OH NO 2
R NH3Cl + NaOH
RNH2 + Cl + H2O
胺的碱性强弱,可用Kb或pKb表示:
R NH 2 + H2O Kb = R NH 3 RNH2 Kb OH R NH 3 + OH pKb = logKb
碱性: 脂肪胺 > 氨 > 芳香胺 pKb < 4.70 4.75 >8.40
脂肪胺 在气态时碱性为: (CH3)3N > (CH3)2NH > CH3NH2 > NH3 在水溶液中碱性为: (CH3)2NH > CH3NH2 > (CH3)3N > NH3 原因:气态时,仅有烷基的供电子效应,烷基越多,供电子效应 越大,故碱性次序如上。
第十章
含氮有机化合物 (Nitrogen)
第一节 硝基化合物
一、分类、命名、结构
1. 硝基(NO2-)取代烃分子中的氢原子所成的化合物称为硝基 化合物。硝基是它的官能团。 按烃基的不同,硝基化合物可分为:脂肪族硝基化合物 (RNO2),例如:CH3NO2 硝基甲烷、CH3CH2NO2 硝基乙烷。芳香族 硝基化合物(Ar-NO2). 例如:
1、物理性质 脂肪族硝基化合物多数是油状液体,芳香族硝基化合物除了硝基苯 是高沸点液体外,其余多是淡黄色固体,有苦仁气味,味苦。不溶 于水,溶于有机溶剂和浓硫酸(形成 盐)。 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。
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
有机化学(杨红)第十一章 含氮有机化合物
腈
R-N=N-R
偶氮化合物
RNO2
硝基化合物
第一节
§1 胺的分类及命名 一、胺的分类
胺
根据胺中烃基种类的不同,可分为:
脂肪族胺
CH3CH2NH2 乙胺
芳香族胺
NH2 苯胺
混合胺
NHCH3 N-甲基苯胺
根据分子中氨基的数目分为:一元胺、二元胺、 多元胺。
CH3NH2 甲胺(一元胺) NH2CH2CH2NH2 乙二胺(二元胺)
NH2CONH2 + HNO3
NH2CONH 2·HNO
3
弱碱性
2.水解 水解
NH2CONH2 + H2O
酶
(NH4)2CO3
3.与HNO2反应 与
NH2CONH2 + 2HNO2
CO2 + 3H2O + 2N2
4.二缩脲反应
H2NCONH2 + H2NCONH2
H2NCONHCONH 2 + NH3 二缩脲 二缩脲的碱溶液中,加入很稀的CuSO4溶液时
N2 Cl
+ -
SnCl2 + HCl
NaOH
NHNH3+Cl-
NHNH2
强还原剂
N2 Cl
+ -
Zn+ HCl
NH2
§5 重要的胺类化合物 一、胆胺与胆碱 HO—CH2CH2—NH2 2-羟基乙胺或2-氨基乙醇 胆胺 (HO—CH2CH2—N+(CH3)3)OH氢氧化三甲基羟乙铵(胆碱)
第二节
N H H 氨的结构
107.7。
N
H
H H
.9。 112 甲胺的结构
CH3
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。
第十三章 有机含氮化合物
(六)氧化反应 Ø 芳香胺很易被氧化 ,且氧化过程复杂; Ø 苯胺在空气中放置也会被氧化; Ø 氧化产物因所用氧化剂和反应条件不同而异。
Ø 叔胺N上没有H 原子,不发生酰基化反应。
Ø 酰化反应常用于: a. 胺的结构鉴定(酰胺一般为晶体且有固定的 熔 点); b. 用于保护氨基(酰化后的氨基不易被氧化); c. 降低氨基的定位能力。
Ø 例:
NH2 + HNO3
H2SO4
NH2 NO2
CH3COOH / Zn
CH3CONH
HNO3 H2SO4
Ø 苯环上有取代基时,注意重排前后取代基的位置:
Ø 联苯胺重排机理:
Ø 对位有取代的氢化偶氮苯联苯胺重排发生在邻位:
Ø 思考题:
NO2 NaOH/Zn CH3 (?) H+ (?)
4、多硝基苯的部分还原 多硝基化合物在钠或铵的硫化物、硫氢化物 ( (NH 4 ) 2 S、
NH4HS、NaSH、Na2S) 等还原剂作用下,可进行选择性 (或部分)还原。
Ø 制备间溴代苯胺的方法:
(2) 硝化反应:先保护再硝化
易被氧化
Ø 合成邻硝基苯胺:
Ø 合成间硝基苯胺:
(3) 磺化反应:
苯胺磺酸 不稳定
内盐
Ø 苯胺氯磺化反应:
磺胺 在氨解时以其它胺类(RNH2)代替NH3就得到各种磺胺药物。
(4) 傅-克反应: Ø 先保护氨基:
Ø 叔胺在温和条件下可直接反应:
(二) 还原反应
(1)酸性条件 (H+) a. Fe 、Zn / HCl
硝基化合物
胺
b. SnCl2 + HCl 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 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
• 季铵碱制备
R 4N +X - +A g2O H 2O R4N+OH- +AgX 强碱
不 不 不 反 反 反 应 应 应
分离鉴别一级、二级、三级胺
4. 胺与亚硝酸反应
CH3CH2CH2NH2 NaNO2CH3CH2CH2N+ NCl-
1o胺
HCl
重氮盐
CH3CH2CH2++Cl- + N2 醇、烯、卤代烃等
用于氨基的定量测定
N H 2+N a N O 2+H C l O ~ 5 o C
R C H 2N O 2 H O N O RC
NOH NO2 + H2O
硝肟酸 溶于NaOH,为红色溶液
H O N O
NO
R 2C H N O 2
R2C NO2 + H2O
假硝醇 溶于NaOH,为兰色溶液
R3CNO2 HONO
4. 芳香族硝基化合物对取代基的影响
1). 影响卤素的活泼性
Cl
2). 影响酚的酸性
胺的氮原子上有孤对电子,能结合水中的质子
R N H 2 + H X
R N H 3 + X - O H - R N H 2
分离提纯
CH3NH2 (CH3)2NH (CH3)3N NH3
pKb 3.38
3.27
4.21 4.76
O2N
NH2 CH3
NH2
13.0
8.92
碱性强度:脂肪胺 > 氨 > 芳香胺
1.烷烃的硝化 2.亚硝酸盐的烃化 C H 3 ( C H 2 ) 4 B r + A g N O 2
3.芳烃的硝化
C H 3(C H 2)4N O 2+C H 3(C H 2)4O N O
75~ 80%
14%
二、硝基化合物的化学性质
1.还原
[H ]
RN O 2
R N H 2
NO2
NO
NHOH
NH2
NH2 9.37
N
碱性强度: 二甲胺 > 甲胺 > 三甲胺 (在水溶液中) 三甲胺 > 二甲胺 > 甲胺 (在气体状态)
影响碱性强弱的因素:
电子效应:
3o胺 > 2o胺 > 1o胺
溶剂化效应: NH3 > 1o胺 > 2o胺 > 3o胺
H OH2
CH3
CH3
CH3 N+ H OH2 > CH3 N+ H OH2 > CH3 N+ H OH2
N2+Cl-
重氮化反应
Ar(R)NH(或 R2NH)+HONO A r(R )NN O (或 R 2NN O )
2o胺
N -亚 硝 基 胺
致癌剂
R3N + HNO2
[R3NH]+NO2-
N(CH3)2 +HONO 3o胺
O N
N (C H 3)2(绿 色 结 晶 )
5. 芳核亲电取代反应
1). 卤代
N-苯基苯甲胺
系统命名
[较复杂胺]
C H 3
C H 3 C H 2 C H C H N H C H 33-甲基-2-甲氨基戊烷
H 3 C C H 3
[季铵化合物] 季铵化合物可看作铵的衍生物来命名
[(CH3)2CH]4N+I-
碘化四异丙铵
CH2CH2OH CH3 N+ CH3 OH-
CH3
氢氧化(2-羟乙基)三甲铵 (俗名胆碱)
H OH2
H OH2
CH3
空间效应: 1o胺 > 2o胺 > 3o胺
2. 烷基化
NH3
RX SN2
RNH2
R
X
R
R2NH
X
R3N
R X R4N+X-
3. 酰化与磺酰化
OO
NH3 氢氧化钠
RRCCCCll++RR''NNH 2H 2 或吡啶
R’2NH
O
RCCl + R'3N
O
RCNH2 + HCl O
二、 胺的结构
sp3
N
105.9o
H3C 112.9oH H
孤电子对使胺具有亲核性、碱性;
CH3
H5C2
N+ ph CH2CH=CH2
R3
N R2
R1
CH3 N+ ph C2H5 CH2=CHCH2
R3
N R2
R1
三、 胺的化学性质
1. 碱性
R N H 2 + H 2 O
R N H 3 + + O H -
NH2
NH2
+ 3Br2 H2O Br
Br + 3HBr
NH2
(CH3CO)2O
NHCOCH3
Br2 无水CH3COOH
Br
NHCOCH3
H+ or OH-
Br
NH2 Br
2). 磺化
NH2
浓H2SO4
3). 硝化
N +H3O SO 3H
180~2000C H2O
NHSO3H
重排
NH2 SO 3H
O P81
N O
O
HO
N
O
第二节 胺
一、 胺的分类和命名
NH3 氨
N H 4+X -
铵盐
R N H 2 R 2N H R 3N
10胺
20胺
30胺
R 4N +X 季铵盐
NH4OH
R 4N +O H 季铵碱
季铵化合物:氮原子上连有四个烃基的衍生物
普通命名法 [简单胺]
CH3CH2NH2
乙胺
CH2NH
6. 季铵盐与季铵碱 R 3 N+R 'I
R3N+R I-
C H 2 C l+ (C H 3 )3 N
CH2N+(CH3)3Cl-
• 季铵盐的用途
作表面活性剂 亲油基(烃基)和亲水基(正离子部分)
作相转移催化剂
C12H25N+(CH3)3Cl-
能把反应物从一相转移到另一相的 催化剂称为相转移催化剂。
第一节 硝基化合物
硝基化合物
CH3CH2NO2
硝基乙烷
R NO2
CH3
N O 2 2-硝基甲苯
亚硝酸酯 R ONO
CH3 +N
1
O -2
1
O- 2
两个氮氧键等长=0.121nm
NO0 .1 3 7n m NO 0 .1 2 2n m
O
O
RN
+
或R N
O
O
亚硝酸酯结构 RONO
一、硝基化合物的制备
RCNHR+' HCl O
RCNR2' + HCl
兴斯堡反应
R R R N N N H H H 2 2 2 R R R 2 2 2N N N H H H R R R 3 3 3N N N
S S SO O O 2 2 2C C C lll
S S SO O O 2 2 2N N N H H H R R RN N N a a aO O O H H H
S S SO O O 2 2 2N N N ---R R R N N N a a a + + +
S S SO O O 2 2 2N N N R R R 2 2 2( ( ( 不 不 不 溶 溶 溶 于 于 于 N N N a a aO O O H H H 水 水 水 溶 溶 溶 液 液 液 ) ) )
P80
[H ]
[H ]
[H ]
2.酸性
H
O
R CH N
O
硝基式
(or 假酸式)
R
CH N
OHNaOH [R
CH N
O ]
O
O
酸式
3. 与羰基化合物的反应
3H C H O+C H 3N O 2 O H HOCH2
CH2OH C NO2 CH2OH
类似羟醛缩合反应——Henry反应
4.与亚硝酸反应