10含氮化合物
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。
10-含氮有机化合物解析
CH3 H3C C OH
CH3 叔丁醇
叔醇
CH3 H3C C NH2
CH3 叔丁胺
伯胺
2、氨、胺、铵三字的用法不同
氨气、氨基
氨的烃基 衍生物
一般指离子 型化合物
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11
3 构型
R1
N R3 R2
Ⅰ
特点： a.含有孤对电子；
R1
N
R3 R2
Ⅱ
b.Ⅰ与Ⅱ为对映体，但翻转很快，无法分离。
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（二）胺的命名
1、简单胺的命名
（1）以胺为母体，在“胺”字前加烃基数目及名称。
(CH3CH2)2 NH
二乙胺
CH3CHCH2NH2 CH3
异丁胺（2-甲基丙胺）
H2NCH2CH2NH2 乙二胺
(CH3)2 NCH2CH3
2,4,6-三硝基甲苯（TNT）
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3
硝酸酯和芳香多硝基化合物都有爆炸性，常被用作炸药。
C H3
CH2 ONO2 CH ONO2 CH2 ONO2
三硝酸甘油酯（硝化甘油、硝酸甘油）
O2N 6
2 NO2
4
NO2
2,4,6 - 三硝基甲苯 （TNT，最常用的军用炸药。）
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CH3
氢氧化四甲铵
CH3
+
H3C N CH3 Cl
CH2CH3
氯化三甲乙铵
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二、胺的物理性质
胺与氨一样是极性分子，能与水产生氢键，溶解度 随相对分子质量的增大而降低。
沸点比同分子量醇低。低分子量胺溶于水。
低级脂肪胺有特殊气味，如腐烂鱼的恶臭是由于 三甲胺的存在。
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）。
10含氮化合物
R'' N +
当N原子上连有4个 不同基团时，能分离 R 得到到两种对映体
R'
苯胺的结构
不等性ＳＰ3杂化
Ｐ成分更多些，可与苯环 大π键形成P- π共轭体系
· ·
··
N H H
··
NH2
· ·
三、胺的物理性质
状态和气味：低级胺为气体或易挥发的液体，有 与氨相似的气味；高级胺为固体， 近乎无味；二甲胺和三甲胺有鱼 腥味。 溶解度：胺与水能形成氢键，因此低级胺较易 溶于水；随着碳原子数的增加胺在水中 的溶解性逐渐下降。
（4）季铵碱和季铵盐
2、胺的命名
（1）简单的胺可根据其烃基来命名，即在胺字前写出
烃基的数目及名称。
(CH3CH2)2NH
N CH3 CH2CH3
CH3NHC2H5
甲乙胺
二乙胺
N（CH3）2
N-甲基-N-乙基环丙胺
（2）混合胺，以芳胺为母体，并在脂烃基前冠以“N”字。
H3C N CH(CH3)2 NO2
第十章 含氮有机化合物
学习要求：
1.掌握胺的分类及命名 2.熟练掌握硝基的还原、不同胺的碱性强弱比较 3. 掌握用不同的方法鉴别、分离伯、仲、叔胺 4.掌握保护芳氨基的方法 5.掌握重氮盐的反应和偶合反应在有机合成中的 应用。
第十章
含氮化合物
分子中含有氮元素的有机化合物统称为含氮化
合物。种类很多，范围也很广，它们的结构特征是含
NH 2
例2:
NH 2
NH 2
解
NH 2 CH3COCl NHCOCH 3
NO 2
H2SO4,HNO 3 CH3COOH
NHCOCH 3 OH H2O NO 2 NO 2 NH 2
第10章含氮有机化合物
19:46
2．偶联反应 ． 重氮盐与芳伯胺或酚类化合物作用， 生成颜色鲜艳的偶氮化合物的反应称为偶 联反应。
偶联反应总是优先发生在对位，若对位被占，则 在邻位上反应，间位不能发生偶联反应。
19:46
但碱性不能太大（pH不能大于10），因碱性太 强，重氮盐会转变为不活泼的苯基重氮酸或重 氮酸盐离子。而苯基重氮酸或重氮酸盐离子都 不能发生偶联反应。
NH O
O S
苄青霉素
H2 C
C
NH N
CH3 CH3 COONa
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（三） 尿素
结构: （ 1 ）结构
O H2N C NH2
（ 2 ）化学反应 a.弱碱性 弱碱性 c.与亚硝酸反应 与亚硝酸反应 b.水解反应 水解反应 d.缩二脲反应 缩二脲反应
19:46
缩二脲的生成： 缩二脲的生成： 的生成
b.芳香仲胺 芳香仲胺
N a N O 2+ H C l
H 3C N
H
NHCH3
ON
NO
NHCH3
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(3)叔胺 (3)叔胺
a.脂肪叔胺 a.脂肪叔胺
R R N + HO NO R NaOH
H
R R N H ONO R
+
亚硝酸盐
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b.芳香叔胺 b.芳香叔胺
H3C N CH3
+ HO-NO H
伯 胺 仲 胺 叔 胺
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季铵盐
• 氢氧化铵NH4OH分子中的四个氢全被 氢氧化铵NH OH分子中的四个氢全被 烃基取代所成的化合物叫做季铵盐
例1：新洁尔灭（溴化二甲基十二烷剂苄胺） ：新洁尔灭（溴化二甲基十二烷剂苄胺）
含氮有机化合物-重氮与偶氮
重氮与偶氮化合物第三部分1 结构与命名N=NCC PhNN X -偶氮化合物重氮化合物均含有－N 2－基团偶氮甲烷偶氮苯4-甲基-4'-羟基偶氮苯偶氮二异丁腈萘-2-偶氮苯N=N CH 3CH 3N=NN=NCH 3OHN=N (CH 3)2C C(CH 3)2CNCN 偶氮化合物N=N命名重氮化合物1 结构与命名CH 2N NN N CHCOOC 2H 5N NCNOHN NN N Cl -NHN N重氮甲烷重氮乙酸乙酯氰化重氮苯苯基重氮酸（氢氧化重氮苯）苯基重氮氨基苯氯化重氮苯（重氮苯盐酸盐）1 结构与命名ArNN XArN NXN NXNN R重氮盐的结构性质离子型化合物, 水溶性好, 稳定性差(光、热、振动)中性或碱性不稳定sp 2spπ-π共轭脂肪族重氮盐非常不稳定一旦生成，立刻分解!芳香族重氮盐也很活泼，但在0~5℃可稳定存在。
1 结构与命名----结构增加重氮盐稳定性几个因素N 2 ClWW = Cl, NO 2, SO 3H ArN 2 XArN 2 SHO 4ArN 2 BF 4O 3SN 2①环上有吸电子基②阴离子为③分子内重氮盐X , HSO 4 , BF 4（30－40o C 时仍稳定）(使苯正离子不易生成）ArN 2+X -易分解----取代反应(去氮反应）重氮正离子----亲电试剂-----偶联反应(保氮反应）结构→性质2 重氮化反应（重氮盐的制备）定义伯芳胺与亚硝酸作用，生成重氮盐的反应。
（低温和酸性条件）*1 碱性弱的芳香胺不易发生重氮化反应。
*2重氮化反应必须在低温下进行（温度高重氮盐易分解）*3重氮化反应必须保持在强酸性溶液中进行（1:1.5 ；弱酸条件下易发生偶联）*4 亚硝酸不能过量（亚硝酸有氧化性，不利于重氮盐的稳定）ArNH 2+NaNO 2+HX 0~5oCArN 2+ X-NaX重氮盐通常不从溶液中分离出来。
重氮盐的化学性质很活泼，主要发生两大类反应①放出N2的反应；（亲核取代反应）②保留N2的反应；（还原或偶联）重氮盐的水解桑德迈耳反应和加特曼反应 希曼反应重氮盐的还原偶合反应去氮反应保氮反应ArXAr HAr CNArOHArN 2 X重氮盐的取代反应将-NH 2转化为其它基团或脱去重氮盐的水解N N HSO 4+H 2O OH H++ N 2用重氮苯硫酸盐，不用盐酸盐，防止生成氯苯N N++H 2OOH 2+-H+OH机理可能的副反应偶联H 3CH 3CBr OH复习磺酸碱熔法制备酚环上不能含有卤素和硝基等基团Ar SO 3HNaOH300o CArH +OHH 3C BrSO 3H H 3C Br OH 1. NaOH/300o C 2. H +H 3C OHBr 2?H 3C Br OH H 3C Br N 2 SO 4H 通过重氮盐制备酚H 3C Br NH 2H 3C Br NO 2H 3C NO 2H 3C H 3C Br OH H 3C Br NH 2H 3C Br NO 2H 3C NO 2H 3C HNO 3H 2SO 4Br 2Fe FeHBr NaNO 2H 2SO 4H 2O / H H 3C Br N 2 SO 4H除去邻位产物制备特殊的酚应用3 重氮盐在合成上的应用----水解OHNO 2？NO 2NO 2NO 2NH 2浓硝酸浓硫酸Na 2SNO 2N 2HSO 4NaNO 2/H 2SO 4NO 2OH40~50% H 2SO 4合成路线被氢取代（去氨基化）N 2H 3PO 3HClN N Cl -H 3PO 2H*1. 用重氮盐的盐酸盐或硫酸盐均可。
含氮有机化合物和杂环汇总
CH3NHCH2CH3 甲乙胺 （仲胺） 甲基-乙基-环丙基 H 3C N CH2CH3 胺（叔胺）
6
NHCH 3
N-甲基苯胺
邻-甲基苯胺 N-甲基-N-乙基 苯胺
7
NH 2 CH3
N CH3 CH2CH3
CH2NH 2
+ NH 3 Cl
苯甲胺（苄胺） 氯化苯铵 溴化四甲铵
-
(CH3)4N Br
31
第二节 重氮化合物 和偶氮化合物
重氮化合物 R-N=N（Ar）
偶氮化合物
R-N=N-R’ （Ar）
32
重氮化合物的化学性质 1.重氮基取代反应（放氮反应）
33
OH
+
N2
H
+
3 PO 2+ H 2O
O H2
/ △
N2
N2
N) 2 C ( u 2 C N KC
+
Cu
2X 2
+H
X
CN N2
X
+
27
(3) 叔胺和亚硝酸反应
N(CH3)2
N(CH3)2
+ HNO2
N O
28
鉴别：
伯胺 脂 肪 族 仲胺
HNO2
N2 黄色油 状物
叔胺
溶解
29
五.与医学有关的胺类
苯胺
NH 2 + 3Br2(水）
Br Br NH 2 Br + HBr
白
30
ห้องสมุดไป่ตู้
拓展
“新洁尔灭”
溴化二甲基十二烷基苄基铵，又称苯扎溴 铵（C6H5CH2N+(CH3)2C12H25Br-），商品名为 “新洁尔灭”。它为季铵盐型阳离子表面活性 广谱杀菌剂，杀菌力和去垢效力强，对皮肤和 组织无刺激性，对金属、橡胶制品无腐蚀作用， 不污染衣服，性质稳定，易于保存，属消毒防 腐类药物。1:1000～2000的新洁尔灭溶液广泛 用于手、皮肤、粘膜、器械等的消毒。
医学有机化学--第十章含氮有机化合物
NH2 9.40 NH 13.80
(CH3)2NH CH3NH2 (CH3)3N pKb 3.27 3.38 4.21
NH3 4.76
CH3NH2 + HCl
CH3NH3Cl
HCl 或 CH3NH2
甲胺盐酸盐，盐酸甲胺 或
？ 想一想
NH2
由苯胺合成对硝基苯胺
O HNCCH3
HNO3, H2SO4 5~10C NO2 O HNCCH3
CH3C + CH3C
O O O
NH2
H2O H+
NO2
（3）磺化
NH2 浓H2SO4 NH3+HSO4180-1900C H2N SO3H
白色结晶 对氨基苯磺酸为白色结晶，是合成燃料的中间体，对氨基苯磺 酰胺是合成磺胺类药物的中间体
CH3NH3Cl 氯化甲铵
+
-
..
N H H H 。 107.3
..
N H3C H H 112.9。
H3C
..
N CH3
108。
CH3
N C2H5 H
CH3
H3C H
N C2H5
N N
N N
CH3
+
CH3
N+ N C6H5 C6H5 C2H5 C2H5 CH CH=CH CH =CHCH 2 2 2 2
基取代的化合物
NH4 X
R2
R1 N R4 X R3
季铵碱：氢氧化铵分子中铵根离子上的四个氢原 子被烃基取代的化合物
NH4OH
R2 R1 N R4 OH R3
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-
有机化学含氮有机化合物
10.3 重氮和偶氮化合物 N N
重氮化合物 R N N B (Cl,H,N…) 偶氮化合物 R N N R
NN 偶氮苯 N N NH
苯重氮氨基苯
+
N
N Cl-
NN
NHCH3
对甲氨基偶氮苯
N N NH
CH3
苯重氮氨基对甲苯
氯化重氮苯
10 含氮有机化合物
一、 重氮盐的反应及在合成中的应用
重氮盐的化学性质很活泼，能发生许多反应，一 般可分为两类：失去氮的反应和保留氮的反应。
NH2 HNO2
OH + N2
芳香族伯胺低温下与HNO2作用生成重氮盐，称为重氮化反应。
NH2 NaNO2 HCl
0~ 5 0C
N2+Cl-
OH + N2
芳香族重氮盐比脂肪族重氮盐稳定，在合成上有许多用途。
10 含氮有机化合物
仲胺
NHCH3
NaNO2 HCl 10 0C
NO NCH3
N-亚硝基-N-甲苯胺 黄色油状或固体
N2+Cl- +
OH
NN
OH
N2+Cl- + CH3
OH
OH NN
偶合反应的重要用途是合成偶氮染料。
CH3
10 含氮有机化合物
二、偶氮化合物
R、R′为脂肪族烃基的偶氮化合物，光照或加热时易分
解，放N2并产生自由基。可作自由基引发剂。 芳香族偶氮化合物都有颜色，许多芳香族偶氮化合物的衍
生物，是重要的合成染料。称为偶氮染料。
叔胺 R3N
季铵 R4N+
烃基的不同 脂肪胺、芳香胺 氨基的数目 一元胺、二元胺等
CH3CH2NH2 CH3CH2NHCH2CH2CH3 （CH3CH2)2NCH2CH2CH3
10-第十章-含氮有机化合物1
NH2 HNO3 H2SO4
NH3 + NO3 HNO3 H2SO4
NH3 + NO3 NO2
NH2
O CH3C-Cl
NHCOCH3
H2SO4 HNO3
NHCOCH3
H2O H+
NH2
NO2
NO2
3、也可以用酸酐。 3、也可以用酸酐。 4、与苯磺酰氯的反应。 、与苯磺酰氯的反应。
+
问题： 问题： 伯胺酸性条件下水解方程式？ 伯胺酸性条件下水解方程式？ 仲胺酸性条件下水解方程式？ 仲胺酸性条件下水解方程式？ 叔胺酸性条件下水解方程式？ 叔胺酸性条件下水解方程式？
（2）碱性条件下的水解
O CH3C NHCH3
NaOH H2O
O CH3C ONa + CH3 NH2
3、酰胺与亚硝酸的反应
H3C N C2H5 I-
碘化三甲基乙基铵
( CH3)4N OH
+
-
氢氧化四甲基铵
2.5 结构复杂时，氨基作为取代基。 结构复杂时，氨基作为取代基。 对氨基苯甲酸
H2N
COOH
or 4-氨基苯甲酸 氨基苯甲酸 2-氨基 丁醇 氨基-1-丁醇 氨基
CH3CH2CHCH2OH NH2
CH3NHCH(CH2)3CH3 2-（N-甲基氨基）己烷 甲基氨基） （ 甲基氨基
鉴别！ 鉴别！
R3N.HNO2
溶于水
N(CH3)2 N(CH3)2 HNO + 2 NO
+
H2O
绿色片状结晶
5、芳香胺的取代与氧化*** 、芳香胺的取代与氧化 （1） 卤代 ）
考查点10 生产生活中的含氮化合物
考查点10 生产生活中的含氮化合物教学目标1、 NO 2与H 2O 的反应，氮气与水、酸的反应，了解氨水的成分及氨水的不稳定性。
了解铵盐易溶于水，受热易分解，与碱反应等性质2、 硝酸的强氧化性，了解硝酸分别与Cu 、C 的反应，了解常温下铁、铝在浓硝酸中的钝化现象，认识工业上生产硝酸的反应原理教学重、难点氨气与铵盐的性质，硝酸的强氧化性教学过程一、氮气的分子结构和化学性质1、氮气是一种 色 气味的气体，密度比空气 __ ，氮气在水里的溶解度2、N 2的电子式 ，N N 键很牢固，因而N 2在通常情况下，化学性质 ，只有在一定条件（如高温、高压、放电等）下，才能跟H 2、O 2等物质发生化学反应。
（1）与氧气反应 ___________ ____ （2）工业合成氨 __________3、氮气的用途广泛，工业上，氮气是 、 的原料。
氮气还常被用作 ， 在医学上，常用液氮作二、氮的氧化物1、常见氮的氧化物有：NO 是 色 溶于水的有毒气体，大气污染物之一，极易在空气里被氧化成NO 2。
NO 2是 色 气味的有毒气体，易溶于水。
空气中的NO 2在一定条件下易形成光化学烟雾，并且对臭氧层中臭氧的分解起到催化作用。
2、空气中的NO 、NO 2主要来自石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气、制硝酸工厂的废气。
3、NO 2与H 2O 的反应方程式：___________________________________空气中的NO 2与水作用生成HNO 3，随雨水落下形成酸雨，工业制硝酸最后也是用水吸收生成的NO 2制得硝酸。
[例题]“雷雨发庄稼”222223O H O O N NO NO HNO −−−→−−→−−−→−−−→闪电土壤氮肥 写出其中常见的化学方程式：三、氨分子的结构和性质1、氨分子的电子式为 ，结构式为2、氨气的性质（1）氨是 色 气味的气体，密度比空气 ，易 ，极易溶于水， 实验室收集氨气的方法有：______________________________________________（2）氨与水、酸反应时显碱性①与水反应： 氨水中存在的分子有 ，存在的离子有 ____氨水越浓氨水的密度越 ，NH 3·H 2O 是一元弱碱。
含氮有机物
含氮有机化合物一、基本内容1、定义和分类分子中含有氮元素的有机化合物统称为含氮化合物，可看作烃类分子中的一或几个氢原子被各种含氮原子的官能团取代的生成物。
含氮化合物的类型很多，主要有如下类型的化合物：取代而成的化合物，其通式为R-NO2（1）硝基化合物：烃分子中的氢原子被-NO2或Ar-NO2，如硝基甲烷、硝基苯等，其中芳香族硝基化合物较为重要。
（2）胺：氨分子中的部分或全部氢原子被烃基取代而成的化合物称为胺，根据分子中氮原子上所连烃基的数目，可分为伯、仲和叔胺；根据分子中氨基的数目，可分为一元胺、二元胺和多元胺。
根据烃基的种类，可分为脂肪胺和芳香胺等。
伯、仲和叔胺的通式可表示如下：RNH2R1R2NH R1R2R3N伯胺仲胺叔胺（3）烯胺：氨基直接与双键碳原子相连（也称α,β-不饱和胺）。
烯胺分子中氮原子上有氢分子时，容易转变为亚胺；若烯胺分子中氮原子上的两个氢都被烃基取代，则是稳定的化合物，在合成上很有用途。
（4）重氮化合物和重氮盐：重氮化合物是分子中含有重氮基（=N≡N）的化合物。
脂肪族重氮化合物的通式为R2C=N2，如重氮甲烷CH2=N≡N；芳香族重氮化合物符合Ar-N=N-X，如苯基重氮酸C6H5-N=N-OH。
重氮盐是重氮化合物的一类，以芳香族重氮盐较为重要，可用通式Ar-N+≡NX-表示，如氯化重氮苯C6H5-N2+Cl-等。
（5）偶氮化合物：分子中含有偶氮基-N=N-，并与两个烃基相连的化合物，通式为R-N=N-R1，如偶氮苯C6H5-N=N-C6H5。
（6）叠氮化合物：叠氮化合物的通式为RN3，纯粹的叠氮化合物，特别是烷基叠氮化合物容易爆炸，但却是有用的合成中间体。
（7）肟、腙、缩氨脲和脎：醛或酮与羟胺作用生成的具有>C=N-OH结构的化合物称为肟，如乙醛肟CH3CH=N-OH；醛或酮与肼（或取代肼）作用生成的具有>C=N-NH2结构的化合物称为腙,如丙酮苯腙(CH3)2C=N-NHC6H5；缩氨脲为醛或酮与氨基脲作用生成的具有>C=N-NHCONH2结构的化合物，如甲醛缩氨脲HCH=N-NHCONH2等。
第十一章 含氮有机化合物.ppt
+
CH3(CH2)10CH2N
(CH3)3
Br-
(3)
H3C H
CH2NHCH3 H NH2
第三节 胺的物理性质与光谱性质
一、胺的物理性质
低级脂肪胺的沸点偏低，甲胺、二甲胺、 三甲胺和乙胺在室温下为气体，其它低级胺为 液体，某些胺如三甲胺有鱼腥味，芳香族胺为 高沸点液体或低熔点固体，有特殊的气味，芳 胺的毒性很大，苯胺通过吸入、食入或透过皮 肤均可引起中毒，氯代苯胺，β-萘胺、朕苯胺 是能引致恶性肿瘤的物质，所以使用或制备芳 胺时应特别注意，不要吸入或接触皮肤。
铵盐分子中四个氢原子都被烃基取代生成 的化合物称为季铵盐。
RNH2 伯胺
R2NH 仲胺
R3N 叔胺
R4N+X季铵盐
（一级胺） （二级胺） （三级胺）（四级铵盐）
例： CH3CH2N
H2
乙胺
(CH3CH2--) (CH3CH2)3 (CH3CH2)4
2NH
N
N+Br-
二乙胺 三乙胺 溴化四乙铵
不少胺类化合物如苯胺、乙二胺、己二胺
一、胺的结构
胺和氨一样，氮原子为sp3杂化，三个sp3杂化 轨道分别与氢或碳原子形成三个σ键，剩下一个sp3 杂化轨道被一对电子占据，实验证明，胺分子具有 棱锥形结构，键角为109°左右，例如甲胺、三甲 胺均为棱锥形结构, 苯胺中的氮原子则接近平面构 型.其杂化状态在sp3与sp2之间.
..
0.147nm N
具有α-氢的硝基化合物，α-碳带有部分负 电荷，故可以作为亲核试剂，能与醛、酮的羰 基发生亲核加成，发生类似于羟醛缩合的反应。 如硝基甲烷与苯甲醛发生缩合反应，生成α，β不饱和硝基化合物：
CHO + CH3NO2 戊胺
含氮的化合物-改
苯磺酰氯
+ R2NH NaOH
仲胺
SO2NR2
苯磺酰胺（不溶碱）
利用磺酰化反应可合成磺胺类药物;可用来分 利用磺酰化反应可合成磺胺类药物 可用来分 离和鉴别伯、 叔胺。例如： 离和鉴别伯、仲、叔胺。例如：
RNH2 N H N(CH3)2
Friday, August 06, 2010
SO2Cl
22
(1)卤化 卤化
NH2 NH2 Br2 Br Br
NH2
乙酐
Br
白色
+
HBr
NH CCH3 O Br2
乙酸
NH CCH3 O H2O/OHBr
NH2
(2) 磺化
NH2
浓 H2SO4
Br
NH2
NH2 H2SO4
H2O 180 ~ 190 ℃
Friday, August 06, 2010
SO3H
23
N N N H 吲哚 (indole) N S 苯并噻唑
(benzothiazole)
嘧啶 吡嗪 (pyrimidine) (pyrazine) N N N N H 嘌呤
N 喹啉
(quinoline)
N 异喹啉
(isoquinoline)
(purine)
2.系统命名法 系统命名法
适用于杂环衍生物的命名 (1) 选母体 与芳香族化合物命名原则类似， 当杂环上连有－R、－X、－OH、－NH2等取代基 时，以杂环为母体；如果连有－CHO、－COOH、 －SO3H等时，把杂环作为取代基 。 (2) 杂环编号 杂环上连有取代基时，需要给 杂环编号，编号规则如下。
白色 白色 不反应
NaOH/H2O
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
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产物复杂，无制备意义 用于伯胺的定量分析
- H+ CH3CH2CH CH2
(CH2)n
OH C
HNO2
CH2NH2
(CH2)n+1
CO
用于制备O5~rg9a元nic 环Ch酮em
ii. 仲胺
R2NH HNO2
R2N N O
Ph N H HONO Ph N NO
CH3
CH3
iii. 叔胺
R3N + HONO
(1) CH3
甲胺
SO2Cl CH3NH2 CH3
SO2NHCH3 HNO2
对甲苯磺酰氯
对甲苯磺酰胺
CH3
NaOH SO2NCH3
CH3
SO2ONa + CH2N2 +H2O
NO
对甲苯磺酸钠
O
O
(2) NH2 C NH2 + CH3NH2 HCl NaNO2 NH2 C N CH3
碳酰胺 尿素
甲胺盐酸盐
pKb
3—4.5 4.76 9—10
Organic Chem
a. 胺的碱性与酸性
在脂肪胺中： NH3< RNH2 ？ R2NH < R3N
Organic Chem
一些常见的胺的pKb值：
化合物 pKb(25℃)
NH3
4.75
CH3NH2 3.38
(CH3)2NH 3.27 (CH3)3N 4.21
MS:
(与溶剂的性质，溶液浓度，温度等影响氢键缔合的 因素有关，可用D2O交换判定）
R-NH2 M+ 小 Ar-NH2 M + 大
R' +.
RCN
R''
奇数个N ，M + 奇数
R' R. +
+
N
R''
m/z=30+14n
Organic Chem
3. 胺的化学性质
结构与反应性：
脂肪胺：
N
R H
H
棱锥形结构，SP3杂化，一对 未共用电子占据一个SP3轨道
(C2H5)3N 三乙胺
H2N(CH2)6NH2 己二胺
H3C
NH2
对甲苯胺
CH3 (CH3)2CH CH2 N
C2H5
N-甲基-N-乙基异丁胺
C2H5 NH
CH3
甲乙胺
比较复杂的胺，把胺 基当作取代基，烃基作为母体来命名
CH3CH CH2CH(CH3)2 NH2
2-氨基-4-甲基戊烷
CH3 N(C2H5)2 CH3CH2CH CHCH3 2-(N,N-二乙胺基)-3-甲基戊烷
易溶于有机溶剂
试剂优点 反应快，产率高
OCH3
本身就是指示剂
O CH3 C
CH2N2 CH2 COOC2H5
OCH3 CH3 C CH COOC2H5
Organic Chem
（2）重氮甲烷与酰氯的反应 Arndf-Eister反应
——使羧酸增加一个 C原子的重要方法
O R C Cl + CH2N2
O
H2O AgO
R C CHN2 + R'OH or hv
NH3
Organic Chem
c. 醛酮的还原胺化
RCHO + NH3 — H2O R2C=O + NH3 — H2O
[RCH=NH] H2/Ni [R2C=NH] H2/Ni
RCH2NH2 RCHR
NH2
CH3(CH2)5CHO O
NH3,H2/Ni CH3(CH2)5CH2NH2 60%
CH3(CH2)5C
H CH2N(CH3)2 [O]
H OCH2N+(CH3)2
160OC
CH2 + (CH3)2NOH
98%
Organic Chem
e. 与亚硝酸的反应
i. 伯胺
NaNO2 CH3CH2CH2CH2NH2 HCl
CH3CH2CH2CH2N2+Cl-
H2O Cl-
CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2Cl
二级胺亚硝酸盐
黄色油状或固体
强致癌物!
N(CH3)2 + HONO
ON
N(CH3)2
Organic Chem
4. 胺的制法
a. 氨的烷基化
NH3 + R X
RNH2 + NH4X
RX R2NH + NH4X
使用过量的氨， 可以得到伯胺为主的产物
RX R3N + NH4X
控制条件，也可以得到某一胺为主的产物 RX R4N+X
δN—H(面内)
一级胺 3300-3500 1590-1650
δN—H(面外) 652-900
νC—N
1030-1230
( 两个峰，尖、中） （强）
（宽、强）
二级胺 3300-3500
弱
（单峰）
700-750 （强）
Organic Chem
NMR：
δ
—CH2———CH2———NH2 1.1-1.7 2.2-2.8 0.5-5ppm
酸性
Organic Chem
a. 重氮盐的取代反应
——制取芳香取代产物的重要反应
HBF4
N+2BF4-
F + BF3
KI
I + N2
H2O
OH 用
N+2HSO4- ,避免Cl-取代OH-
N+2Cl-
HCl CuCl
Cl + N2
NaNO2 Cu
NO2
HBr CuBr KCN CuCN
Br
+ N2
Na2SO3 Cu
2NH 13.8
化合物 C2H5NH2 (C2H5)2NH (C2H5)3N
pKb(25℃) 3.36 3.06 3.25
NH2
9.4
CH3
NH2 8.0
NO2
NH2 14.3
Organic Chem
Organic Chem
ii. 酸性
伯、仲胺中N-H键可电离，
R2NH
R2N- + H+
酸性很弱。例如（C2H5）2NH，pKa=36
RX, R为1o,(2 o,3 o易消除)。活性：RI > RBr > RCl
CH3
CH2
CH
3
COOH + NH3
Br 合成氨基酸常用此法
CH3(CH2)3 CHCOOH NH2
Organic Chem
b. 含氮化合物的还原
i. 硝基化O2
NH2
脂肪族硝基化合物亦可：
HOCH2
H
N
H
具有较多p成份
而：
O
1.47A
CH3
N
H
N介于sp2～sp3杂化之间
H
142.5O
125O
Organic Chem
结构与反应性：
Organic Chem
a. 胺的碱性与酸性
i. 碱性
N上的未共用电子对能接受一个质子， 与大多数的无机酸成盐——呈碱性
R NH2 + HCl
R +NH3Cl
碱性强弱顺序：脂肪胺 > NH3 > 芳香胺
N2+ +
HAC,NaAC
NH2
N=N—NH
+ H+
HCl
N=N
NH2
N=N
NH
N2++
NHCH3 HAC,NaAC
N=N—N
+ H+
CH3
CH3
许多偶氮化合物是致癌物！
Organic Chem
三、重要的重氮化合物
1. 重氮甲烷： CH2N2
黄色气体，剧毒，易燃，不便贮存，重要的有机合成试剂。
制备：
CH3
NH3,H2/Ni CH3(CH2)5CHNH2
88---91% CH3
Organic Chem
5. 芳胺的重氮化及重氮盐的反应
0 ~ -5OC Ar NH2 + NaNO2 + 2 HCl
Ar N2+Cl- + NaCl + H2O
NH2 NaNO2
HCl -5OC
N+ NCl-
低温
在此条件下,重氮盐稳定
CN + N2
KSCN Cu
SO3 SCN
硫氰基苯
H3PO2 + H2O or HCHO + NaOH
+
N2
+ H3PO3 + HCl + HCOONa + NaCl + H2O
最早用C2H5OH，只有50~60%的产率
Organic Chem
b. 重氮盐的还原
+N2Cl Sn + HCl
NHNH2
CH3
CH3 N+ CH3 OH-
C2H5
氢氧化三甲乙胺
Organic Chem
2. 胺的物理性质
a. ①芳胺毒性大，（吸，食，透0.25mL，严重中毒） β-萘胺, 联苯胺——致癌物
②N-H氢键不如O-H的氢键强，b.p.较醇低。 N上的取代基使N-H键减少，2○，3○胺b.p.↓，水溶性↓
IR： νN—H
例： CH3CH2CHCH3 OH +N(CH3)3
CH3CH2CH CH2 + (CH3CH CHCH3)
主要 95%