十一 含氮类化合物-胺类化合物

N+(CH3)2 O-
氧化胺为四面体构型。氮原子上连不同取代基时：
O-
N+ C6H5 H3C C2H5
O-
N+ H5C2CH3 C6H5
5.芳环上的亲电取代
(1) 卤化
NH2 + Br2
NH2
Br
Br
+ HBr
Br
2,4,6-三溴苯胺
如何合成单溴取代?
NH2 (CH3CO)2O
NHCOCH3
Br2
(用于氨基的定量测定)
NH2 + NaNO2 + 2HCl 0-5oC
R
+
N
N Cl-
+ NaCl + 2H2O
(重氮化反应)
Ar(R)NH(或R2NH) + HONO 2o胺
Ar(R)N NO(或R2N NO) N-亚硝基胺
(致癌剂)
4. 胺的氧化
NH2 O
NHOH O
NO O
NO2
N(CH3)2 + H2O2
O + CH3CH2CCl
五. 季胺盐与季胺碱 1. 季胺盐
季铵盐制备
R3N + R'I
R3N+R I-
CH2Cl + (CH3)3N
CH2N+(CH3)3Cl-
季铵盐易溶于水、熔点高 季铵盐的用途
① 作表面活性剂 : 亲油基(烃基)和亲水基(正离子部分)
C12H25N+(CH3)3Cl-
② 作相转移催化剂
十一 有机含氮化合物
有机中把含有氮原子的化合物称为含氮化合物 本章重点讨论胺类、硝基化合物, 重氮及偶氮化合物
R NH2 R NO2
+
RN N
RN NR
第一节 胺类化合物
生物碱是一类胺类化合物, 存在于植物体内, 具有强烈生理效能
CH3 H NHCH3 H OH D-(-)麻黄碱
ph
RO
O
CH3 N
O
OH O
CH2N(CH3)2 O
OH O
用苯及不超过三个碳的有机物合成：
C6H5CH2 OCOCH3 C
C6H5 CHCH2N(CH3)2
CH3
C6H5CH2 OH C
C6H5 CHCH2N(CH3)2
CH3
CH2MgCl
O CCHCH2N(CH3)2
CH3
CH2Cl O CCH2CH3 HCHO NH(CH3)2
（B）
CH3 N H
洪莜坤《有机化学习题集》
11-1: (1) (2) (4) (6) (7) (8) (9) (10)
11-2: (1)-(5) (7)-(8) (9) 11-4: (1)-(5) 11-8:(1)(2)(4) (5) 11-9: (2)(3) 11-11: (1)-(4) (6-8) (12)-(15) 11-12:(1) (2) (3) 11-16. 11-23. 11-26 (3) (5)
H3C
CH3 N
CH2CH3
N-甲基-N-乙基对甲苯胺
【复杂胺】 以烃或其它官能团为母体, 氨作取代基.
CH3CH2CHCH2CH2CH2CH3 NHCH2CH3
CH3CH2CHCHNHCH3 H3C CH3
3-(N-乙氨基)庚烷
3-甲基-2-(N-甲氨基)戊烷
【季铵化合物】 用铵为母体,将负离子名称放最前, 氮上取代基按 “顺序规则”先大后小列出.
N
H 107o
H
H
➢ 简单手性胺无旋光性, 易发生对映体的互相转变
N
C2H5
H
CH3
快
H C2H5
N
CH3
E = 25.104kJ/mol
➢ 环状手性胺或手性季铵化合物具有旋光性
CH3
N
CH3
H2C CH2 CH2 N
N
CH3
H2C H2C CH2 N
CH3
CH3
+
N C2H5
= CH2 CHCH2 C6H5
CO CH2COOH
-2H2O
H2
Ni
NCH3 O
COOH
- CO2
NCH3C O COOH
【例】
HO O
HO OH O
【步骤】
CH2N(CH3)2 HCl HO
O
HO OH O
HO O
HO OH O
HO 浓HCl
HO
HO
+ HCHO + HN(CH3)2 CH3OH
HO CH2N(CH3)2 HCl
O COH COH O
O
C NCH2CH2CH3
OH- or H+
CH3CH2CH2NH2 +
C
O
盖布瑞尔(Gabriel,s.)法
• 磺酰化: 磺酰基取代胺氮原子上氢的反应
O 磺酰基：(Ar)R S
O
N
NH2 + H2N
N
SO2Cl
兴斯堡(Hinsberg)反应 用途: 分离鉴别一级、二级、三级胺
-H2O
+ H C NR2
H
+ H C NR2
H
O
-H+
R C CHCH2NR2
R'
【例】
O
O
H
H+
+ H C H + N(CH3)2
O CH2N(CH3)2
Mannich反应在医药和生物碱 合成中具有广泛的应用价值。
14步 O
NCH3 OH
颠茄醇
CH2COOH
CH2CHO CH2CHO
+
H2NCH3 +
R4N+OH- + KI
H2O
R4N+OH - + AgX
2 季铵碱性质
加热分解
+
(CH3)3N CH3OH-
N(CH3)3 + CH3OH
+
OH-
(CH3)3N CH2 CH2 H
H2C CH2 + N(CH3)3
E2消除
霍夫曼（Hofmann）消除
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。
10 胺、20胺能形成分子间氢键, (N-H···N)弱于(O-H···O)
(2) 思 考 题
试推测相同分子量的伯、仲、叔胺：
① 沸点顺序 ② 水中的溶解度顺序
RR RNHNHNH
HHH RNH H
三、 胺的结构
NHOH N H OH2
2p 2s 基态
2p
杂化 激发
2s
激发态
sp3 杂化态
孤对电子
H
H OH -
CH3CH2CH CH CH2
+N(CH3)3
CH3CH2CH2CH=CH2 + (CH3)3N + H2O
【应用】 除了制备烯烃，还可测定胺的结构
1. 如果一个胺经两次彻底甲基化，转变成季铵碱后消除得到
化合物：
CH3 试判断原胺的结构是 (A) 还是 (B) 。
（A）
N H CH3
H2N
N SO2NH
N
磺胺嘧啶
RNH2 R2NH R3N
SO2Cl
SO2NHR NaOH
SO2N- RNa+
SO2NR2 （不溶于NaOH水溶液）
不反应
3. 与亚硝酸反应
CH3CH2CH2NH2
NaNO2 HCl
+
CH3CH2CH2N
NCl-
+
CH3CH2CH2
+Cl-
+N2
重氮盐（不稳定）
醇、烯、卤代烃等
N CH3
O N N 咖啡碱
CH3
O R'O
H N
H
R=R'=H
CH3 R=CH3, R'=H, R=R'=COCH3
吗啡 可待因
海洛因
一、 胺的命名
NH3 氨
RNH2 1o胺
R2NH 2o胺
R3N 3o胺
R4N+X季铵盐
R4N+OH季铵碱
【简单胺】以胺为母体, 胺上取代基以N定位.
CH2NH
N-苯基苯甲胺
OH RC CHR'
+
O HCH
+ H3C
H
N
H+
CH3
OH
RC C CH2N CH3
R'
CH3
曼氏碱
活泼氢被胺甲基取代——胺甲基化反应
活泼氢化合物：醛酮、酯、硝基α-H、苯酚邻位H
【机理】
O
HCH + HNR2
O R C CH R'
H+
H
OH
H+
H C NR2
H
OH R C CH R'
+ OH2 H C NR2 H
CH3
+N C6H5
C2H5
= CH2CH CH2
四. 胺的化学性质
1 碱性与成盐 RNH2 + H2O
RNH3+ + OH-
下列化合物R-NH2、NH3 、Ar-NH2的碱性强度
R NH2 NH3
NH2
分析胺接受质子的能力或铵正离子的稳定性
➢ 脂肪胺的碱性顺序： 气相中: C2H5NH2< (C2H5)2N< (C2H5)3N 水相中: (C2H5)2N > (C2H5)3N, C2H5NH2
CH3COOH
NHCOCH3 H+,H2O
Br
NH2 Br
(2) 硝化
NH2
【步骤】
NH2 +
NO2
NH2 NO2
NH2
(CH3CO)2O
NHCOCH3 90%HNO3
-20oC
NHCOCH3 +
NO2
NH2 水解
回流
+
NO2
NH2 NO2
NHCOCH3 NO2
６. 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。
R NH + R" X
R
R" RN
R'
+ R"' X
R N+ H2XR' R"
R N+HX-
R'
R-NH2
-HX
R-NH2
-HX
R" R N+R'"X-
R'
R NH R'
R" RN
R'
如何合成一级胺?
O C
O + NH3 C O
O C
NH C O
KOH C2H5OH
O
C N-K+
C
O
BrCH2CH2CH3 DMF
CH3(CH2)7CH CH2 KMnO4/C6H6/H2O CH3(CH2)7COOH + HCOOH 氯化甲基三正辛基铵
③ 某些低碳链的季铵盐具有生理活性
[(CH3)3NCH2CH2OH]+Cl- (氯化胆碱 )
CH3 N+(CH3)3 I-
矮壮素(一种植物生长调节剂)
④ 制备季胺碱
R4N+I- + KOH R4N+ X - + Ag2O
CH2CH3 CH2CH2 N＋ CH2CH3 Br-
CH2CH3
溴化四乙铵
CH3 H3C N＋ CH3 OH-
CHຫໍສະໝຸດ BaiduCH3
氢氧化乙基三甲基铵
二、 物理性质
(1) 比较同分子量的胺,醚,醇的沸点
CH3CH2OCH2CH3 34.5oC
(CH3CH2)2NH 56oC
CH3CH2CH2CH2OH 117oC
成盐反应
RNH2 + HX
RNH3+X- OH- RNH2
（应用于胺类化合物的分离纯化与保存）
O
+
(C2H5)2NCH2CH2OC H
普鲁卡因
NH2 Cl-
O
NN
N
S
HH
HCl
NO2
盐酸雷尼替丁
2. 亲核取代
(1) 烃基化反应
CH3NH2 + 3CH3I
CH2N+ (CH3)3I-
R NH2 + R' X
① 电子效应 ； ② 溶剂化效应 ；③ 空间效应
H OH2 CH3 N+ H OH2 > CH3
H OH2
CH3
CH3
N+ H OH2 > CH3 N+ H
H OH2
CH3
OH2
电子效应和溶剂效应和空间效应综合的结果
➢ 芳香胺的碱性
NH2
NH2
NH2
OCH3
+C > -I
N OO
-C , -I
芳香上基团具给电子效应使胺碱性增强，反之减弱