第八章重氮化

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。
8.2.4 重氮化方法
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。
（4）过量的亚硝酸去除方法：加入氨基磺 酸或尿素将过量的亚硝酸分解；也可以加入 少量的芳胺，使之与过量的亚硝酸作用。 H2N-SO3H + HNO2→H2SO4+N2↑+ H2O H2N-CO-NH2+2HNO2→CO2↑+2N2↑+3H2O （5）反应的设备要有良好的传热措施。 （6）防止重氮化合物受热和强光照射，并 保持生产环境的潮湿。



反应温度



重反应温度常在低温0～10℃进行，在该温度 范围内，亚硝酸的溶解度较大，而且生成的重 氮盐也不致分解。 为保持此适宜温度范围，可采取直接加冰冷却 或冷冻氯化钙水溶液或冷冻盐水间接冷却。 芳伯胺的碱性愈强，重氮化的适宜温度愈低， 若生成的重氮盐较稳定，亦可在较高的温度下 进行重氮化。
在水介质中重氮盐的结构转变
Ar N N
pH＜6 重氮盐
-
+
OHH
+
Ar N N OH
重氮酸
OHH
+
Ar
N
N
pH＝7～11
O-
OH H
+
Ar
N
N
O
-
顺式重氮酸盐
OHpH＞12
Ar N NO
亚硝胺
反式重氮酸盐

3．★重氮盐的性质




（1）重氮盐具有类似铵盐的性质，一般可溶于水，不溶 于有机溶剂。重氮化后溶液是否澄清可作为反应正常与否 的标志。 （2）干燥的重氮盐极不稳定，受热爆炸。 （3）重氮盐在低温水溶液中比稳定且具有高反应活性。 生产中常不必分离出重氮盐结晶，而用其水溶液进行下一 步反应。 （4）重氮盐可发生两类反应：一类是重氮基转化为偶氮 基（偶合）或肼基（还原），非脱落氮原子的反应；另一 类是重氮基被其他取代基所置换，同时脱落两个氮原子放 出氮气的反应。 （5）重氮盐性质活泼，本身价值不高，但通过上述两类 重氮盐的反应，可制得一系列重要的有机中间体。
Ar-NHNH2
NaSO3, NaHSO3
还原
重氮基转化
ArY Y=F, Cl, Br, I, CN, OH, H等
特点 （1）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
NH2 H2N SO3H SO3H
氨基氨基酚类 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。

N N
NH2
H
NH N
NH
HO3S
HO3S

二胺类 特点：一个氨基重氮化后与另一个氨基反应生 成偶氮亚氨基杂环化合物。 方法：碱性或中性条件下， 亚硝基硫酸法（NO+HSO4-)。
2. 重氮化反应在有机合成中的应用：


用来合成与亲电取代反应相悖的化合物，尤其是 各种偶氮染料、有机颜料的重要的基本的方法， 在精细有机合成中被广泛应用。 如：间氯甲苯的合成。
8.2.1 重氮化反应历程
ArNH2 N O Cl 慢 H [ Ar N N O ] H Cl
H [ Ar N N O ] H
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

无机酸浓度 [HX]增加：重氮化质点浓度增加 [ArNH2]降低； [HX]降低：[ArNH2]增加 重氮化质点浓度降低。
NaNO2微过量


（1）亚硝酸制备：通常新鲜亚硝酸是由亚 硝酸钠与无机酸（盐酸或硫酸等）作用而得。 （2）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，加料速度不能 太快，防止产生“黄烟”即NO2。
8.2.6 重氮盐的结构

1.重氮盐的制备 重氮盐是通过重氮化反应来制备的。如：
重氮化反应的机理可能是铵盐和亚硝酸先生成 N-亚硝基化合物，然后经过重排、脱水而成重 氮盐：

2．重氮盐的结构
在芳香重氮正离子中， 键呈线形结构， 键中的 π 轨道与苯环上的 π 轨道形成共轭体系，电子离域， 使重氮盐在低温、强酸介质中能稳定存在。

（2）安全生产




重氮盐性质活泼易爆炸，在进行重氮化反应时，要注意设 备及附近环境的清洗，防止设备、器皿、工作环境等处残 留的重氮盐干燥后发生爆炸事故。 重氮化反应中的酸有较强腐蚀性，特别是浓硫酸。应严格 按工艺规程操作，避免灼伤、腐蚀等严重生产事故。 重氮化反应中，过量亚硝酸钠会使反应系统逸出NO、Cl2 等有毒有害的刺激性气体。参加反应的芳伯胺亦具有毒性， 特别是活泼的芳伯胺，毒性更强。所以反应设备应密闭， 要求设备、环境、通风要有保证，以保障生产和环境的安 全。 特别需要注意的是，通风管道中若残留干燥的胺，遇氮的 氧化物也能重氮化并自动发热而自燃，因此要经常清理、 冲刷通风管道。

由于亚硝酰硫酸放出亚硝酰正离子（NO+） 较慢，可加入冰醋酸或磷酸以加快亚硝酰正 离子的释放而使反应加速。如：
NO2 NH2 NO2 NO2
+ N2 HSO4
NaNO2
H2 SO4
HOwenku.baidu.comc
10～ 20℃
NO2

（5）亚硝酸酯法

本法是将芳伯胺盐溶于醇、冰醋酸或其他有机溶 剂（如DMF、丙酮等）中，用亚硝酸酯进行重氮 化。常用的亚硝酸酯有亚硝酸戊酯、亚硝酸丁酯 等。此法制成的重氮盐，可在反应结束后加入大 量乙醚，使其从有机溶剂中析出，再用水溶解， 可得到纯度很高的重氮盐。
NH2 NANO2/HCl NH2
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
8.1

概述
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

用途
Ar-N2+X- + Ar’-NH2
偶合 偶合
Ar-N=N-Ar’-NH2
Ar-N2+X- + Ar’-OH
Ar-N2+XArN2 X-
Ar-N=N-Ar’-OH
快
ArN2
H2O
ArNH2
N O N O O
慢
H [ Ar N N O ] H
NO2
H [ Ar N N O ] H
快
ArN2
H2O
不同无机酸中重氮化亲电质点
无机酸
浓H2SO4
HBr
HCl
稀H2SO4
亲电质点
NO+
NOBr
NOCl
N2O3
活性
大
小
8.2.2 重氮化反应影响因素

反应温度
无机酸用量等 亚硝酸钠的用量 试剂的配
酸的作用:
①溶解芳胺:
ArNH2 + HCl ArNH3+ClHNO2 + NaCl
②产生HNO2：HCl + NaNO2 ③维持反应介质强酸性
ArN2+ + ArNH2
Ar N N
pH＜6 重氮盐
-
Ar-N=N-NHAr
OHH
+
(重氮氨基化合物)
+
OHH
+
Ar N N OH
重氮酸
Ar
N
N
pH＝7～11

（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。


（2）连续操作法
本法适用于碱性较强芳伯胺的重氮化。由于反应过程 的连续性，可较大地提高重氮化反应的温度以增加反 应速率。 重氮化反应一般在低温下进行，目的是为避免生成的 重氮盐发生分解和破坏。连续操作可以利用反应产生 的热量提高温度，加快反应速度，缩短反应时间，适 合于大规模生产。例如，由苯胺制备苯肼就是采用连 续重氮化法，重氮化温度可提高到50～60℃。
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 NH2 CH3 CH3
铵盐不溶于水：快速顺法
NH2 H2N NH2

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。 方法：加热溶解，冷却析出；快速顺法

2. 重氮化操作方法

（1）直接法 本法适用于碱性较强的芳胺，即为含有给电子基 团的芳胺，这些胺类可与无机酸生成易溶于水， 但难以水解的稳定铵盐。 其操作方法是：将计算量（或稍过量）的亚硝酸 钠水溶液在冷却搅拌下，先快后慢的滴加到芳胺 的稀酸水溶液中，进行重氮化，直到亚硝酸钠稍 微过量为止。此法亦称正加法，应用最为普遍。 反应温度一般在0～10℃进行。盐酸用量一般为 芳伯胺的3～4mol为宜。水的用量一般应控制在 到反应结束时，反应液总体积为胺量的10～12 倍。应控制亚硝酸钠的加料速度，以确保反应正 常进行。
第一组
李园 刘庆河 魏书强 赵斌 李秀花 王发 符小良 方龙 白银鸽 马明有马生辉 董春林
第8章 重氮化和重氮盐的反应

8.1 概述 8.2 重氮化 8.3 重氮盐的反应
主要内容

重氮化反应的定义、影响因素（掌握）。 重氮化的反应 重氮化反应历程，不同介质下的活泼质点及活泼顺序。(重点) 重氮化的反应条件、重氮化的方法(主要了解碱性较强的正重 氮化法和反重氮化法)、重氮化的设备及重氮盐的结构。 重氮盐的反应 重氮基还原成肼基（简介） 重氮基被氢置换 — 脱氨基反应（简介） 重氮基被羟基置换—重氮盐的水解（简介） 重氮基被卤原子置换(重点Sandeyer反应，希曼反应及实例) 重氮基被氰基置换(重点Sandeyer反应及实例) 重氮基被含硫基置换（简介） 重氮基被含羰基置换 (掌握Gattmann反应) 重氮盐的偶合反应(了解偶合反应的机理，适用范围，反应难 易等)
3．重氮化反应设备及安全生 产

1）重氮化反应设备

重氮化一般采用间歇操作，选择釜式反应器。反 应器不宜直接使用金属材料。大型重氮反应器通 常为内衬耐酸砖的钢槽或直接选用塑料制反应器。 小型重氮设备通常为钢制加内衬。用稀硫酸重氮 化时，可用搪铅设备，其原因是铅与硫酸可形成 硫酸铅保护模；若用浓硫酸，可用钢制反应器； 若用盐酸，因其对金属腐蚀性较强，一般用搪玻 璃设备。
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）


（3）倒加料法


本法适用于一些两性化合物，即含－SO3H、－ COOH等吸电子基团的芳伯胺，如对氨基苯磺酸 和对氨基苯甲酸等，还适用于一些易于偶合的芳 伯胺重氮化。此类胺盐在酸液中生成两性离子的 内盐沉淀，故不溶于酸中，因而很难重氮化。 其操作方法是：将这类化合物先与碱作用制成钠 盐以增加溶解度，并溶于水中，再加入需要量的 NaNO2，然后将此混合液加入到预先经冷却的稀 酸中进行重氮化。