第八章+含氮及杂环化合物

+ HBr
制取单卤代物，可将氨基转变为乙酰氨基， 制取单卤代物，可将氨基转变为乙酰氨基，降低氨基定位的致活能力
NH2 (CH3CO)2O NHCOCH3 Br2 干乙酸 Br NHCOCH3 H+ △ Br NH2
第二节 胺
2） 磺化反应
NH2 发烟H2SO4 NH3 OSO3H 磺化 NH2 保护氨基 SO3H NHSO3H 重排 －H2O SO3H NH2 (主要是对位产物) 主
硝基存在 N=O双键 双键 还原反应
硝基强吸电子 的-I和-C降低芳 和 降低芳 环电子云密度 芳环亲核取代 反应
第一节 硝基化合物
三、硝基化合物化学性质 1. α-H的酸性 具有α-H的硝基化合物有较强的酸性： 具有 的硝基化合物有较强的酸性： 的硝基化合物有较强的酸性 CH3NO2(pKa=10.2)，CH3CH2NO2(pKa=8.5)， CH3CH2CH2NO2(pKa=7.8) ， ， 硝基烷烃能跟NaOH作用生成盐： 作用生成盐： 硝基烷烃能跟 作用生成盐
第二节 胺
时产物以 【注意】当氧化胺的一个烃基上有两种 】当氧化胺的一个烃基上有两种β-H时产物以 时产物 霍夫曼产物为主
应用：叔胺的氧化和 消除反应结合起来， 端链) 应用：叔胺的氧化和Cope消除反应结合起来，可用于叔胺制备烯烃 端链 消除反应结合起来 可用于叔胺制备烯烃(端链
第二节 胺
3) 与亚硝酸的反应——鉴别 °、2°、3°脂肪胺 鉴别1° ° 鉴别 °
August Wilhelm von Hofmann (1818–1892) 德国化学家
R3N + CH3I
R3NCH3I 季铵盐
第二节 胺
② Hofmann消除反应
N(CH3)3 OH CHCH2CH3 CH3
(CH3)3N
+
Ch3CH2CH=CH2 95%
+
H3CHC CHCH3 5%
Hofmann规则：具有几种β-H季铵碱的热分解产物 规则：具有几种 规则 季铵碱的热分解产物 主要消除含氢较多 消除含氢较多的 主要消除含氢较多的β-H
HNO3 N(CH3)2 CH3COOH
N(CH3)2 + NO2
N(CH3)2 NO2
第二节 胺
4）付-克反应 ） 一级芳胺、二级芳胺由于N上有氢 直接酰化时，芳核和N 上有氢， 一级芳胺、二级芳胺由于 上有氢，直接酰化时，芳核和 上都会发生酰基化。所以，必须将NH2保护。 保护。 上都会发生酰基化。所以，必须将
NH2 O CH3CCl NHCOCH3 O CH3CH2CH2CCl AlCl3，CS2 NHCOCH3
COCH2CH2CH3 NH2
H + ，H 2 O
COCH2CH2CH3
【注意】三级芳胺氮上没有 ，可直接进行傅氏酰化反应 】三级芳胺氮上没有H，
(CH3)2N O AlCl3 + CH3CCl O (CH3)2N CCH3
N(CH3)3 t-Bu H H
④Hofmann消除反应可测定胺基结构 消除反应可测定胺基结构
H t-Bu H N(CH3)3
第二节 胺
练习题
完成下例反应？
第二节 胺
2) 酰基化反应(重点) 二级胺能象氨一样，作为亲核试剂跟酰氯、酸酐、 一、二级胺能象氨一样，作为亲核试剂跟酰氯、酸酐、酯作用生产 酰胺
O R C Cl O R C O C R + R''NH2 O R C NHR'' + HCl RCOOH R'OH
O O R C OR'
三级胺氮原子上没有氢原子， 三级胺氮原子上没有氢原子，所以不能生产酰胺
RNH2 R' O O R' O R2NH R3 N R'CONHR R'CONR2 无反应
NH2
O + (CH3 C)2O
非那西丁(Phenacetin) 非那西丁
OCH3
OCH3
第二节 胺
3) 胺的鉴定和区别 胺的鉴定和区别——兴斯堡 兴斯堡(Hinsberg)反应 鉴别伯、仲、叔胺) 反应(鉴别伯 叔胺) 兴斯堡 反应 鉴别伯、
NaOH RNH2 R2NH R3N + SO2Cl NaOH NaOH
邻对位硝基 邻对位硝基 越多， 越多，氯原 子活泼性越 强，越容易 发生亲核取 发生亲核取 代
第二节 胺
第二节 胺
一、分类和命名
类型 伯胺 脂肪族胺 仲胺 叔胺
所含氢数目 2 1 0
实例 CH3CH2NH2 C2H5NHC2H5 C3H7CN(CH3)2 Ph-NH2
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命名 乙胺 二乙胺 N,N’-二甲基丙 二甲基丙 胺 苯胺
H2 O XRNH2 R2NH R3N NaNO2+HX RN2+X重氮盐 不稳定 R2N NO N2 + R+ －H 重排
ROH RX 烯烃 R'
重 氮 化 反 应
N－亚硝基胺 (黄色油状或固体) R3NH+XR3N不与HNO2反应，只形成可溶性盐
第二节 胺
鉴别芳香族1 鉴别芳香族 o、2o、3o胺
NO2 (NH4) 2S NO2
NH2
NO2
第一节 硝基化合物
4)当苯环上有醛基等易被还原的基团时，应选择较温和的条件将硝基 当苯环上有醛基等易被还原的基团时， 当苯环上有醛基等易被还原的基团时 还原为氨基
O C H
NO2
FeSO4, NH3,H2O O
NH2 C H (69~ 75 %)
5) 硝基化合物还可采用催化加氢还原
RNH2 + HCl RNH3Cl ( 晶体)
2) 碱性强弱比较 水溶液中，胺的碱性强弱次序为： 水溶液中，胺的碱性强弱次序为： 脂肪胺（2°>1°>3°）>氨>芳香胺 脂肪胺（ ° ° ° 氨 芳香胺 【注意】氮原子上孤对电子电子云密度越大，碱性越强
第二节 胺
杂环胺的碱性
3) 应用——分离提纯胺类化合物 分离提纯胺类化合物
NH2 H N R或 H N NR2 NaNO2+ HX
N2 X 重氮盐 NO N R或 ON NO N 黄色固体
NR2 绿色片叶状固体
第二节 胺
重氮化反应
第三节 重氮化合物
一、结构
NH2 NaNO2 ,HX 0~5oC N NX
重氮盐
化学性质：1. 放出氮的取代反应 2. 保留氮的偶联反应
第三节 重氮化合物
CH3CH2CH2N(CH3)2
+
CH2 CH2
主要产物
碳原子上是芳基时， 规则不适用！ ② β碳原子上是芳基时， Hofmann规则不适用！ 碳原子上是芳基时 规则不适用
CH3 N CH2CH3 OH CH3
CH2CH2
CH CH2 + CH2 CH2 94% 6%
第二节 胺
消除反应的立体化学——反式消除 ③ Hofmann消除反应的立体化学 消除反应的立体化学 反式消除
_ RNSO2— _ R2NSO2— (不反应) 不
Na+
(溶于NaOH) 溶
(不溶于NaOH) 不
【注意】该鉴定方法只对六碳以下的胺适用 该鉴定方法只对六碳以下的胺适用
第二节 胺
3.亲电取代反应 1） 卤代反应——定性及定量分析 定性及定量分析
NH2 + 3Br2 Br NH2 Br Br 白色
RCH2NO2 + NaOH
[RCHNO2]Na+ + H2O
应用：鉴定含有 的伯、 应用：鉴定含有α-H的伯、仲硝基化合物和叔硝基化合物 的伯
第一节 硝基化合物
2. 还原反应(重点)——制备苯胺方法之一
NaOH , As2O 3, H2O N N O Fe Fe , NaOH , H2O H2O2 N N Zn,NaOH NaOBr Zn, NaOH ,C 2H5OH Fe, 稀HCl NHHN 或 SnCl2 ＋ HCl NH2
第二节 胺
4. 氧化反应 1)
NH2 MnO2, H2SO4 O O
NH2 NH2 Ca(OCl)2 (漂白粉) 漂 OH NH2 Ca(OCl)2 (漂白粉) 漂 O O NCl N NH2
紫色
应用： 应用：检验苯胺
第二节 胺
2) 过氧化物氧化——Cope消除反应
Cope消除反应机理
Arthur C. Cope (1909–1966) 美国化学家
Chapter 8 含氮及杂环 化合物
第八章 含氮及杂环化合物 一、硝基化合物 二、胺(重点) 三、重氮化合物(重点) 四、含氮有机化合物的制备 五、杂环化合物
第一节 硝基化合物
一、分类和命名
类型 伯硝基化合 物 仲硝基化合 物 叔硝基化合 物
所含烃 基 1o烃基 2o烃基 3o烃基 芳基
实例 CH3CH2NO2 (CH3)2CHNO2 (CH3)3CNO2 Ph-NO2
3） 硝化反应——需将氨基保护！ 需将氨基保护！ 需将氨基保护
NH2 (CH3CO)2O NHCOCH3 HNO3，H2SO4 NHCOCH3 H+ △ NO2 NO2 NH2
第二节 胺
NH2 NH3OSO3H HNO3 NH3OSO3H NO2 NH2 NO2
H2SO4
NaOH
【注意】三级胺可直接硝化： 三级胺可直接硝化： 三级胺可直接硝化
【注意】胺的烷基化反应，往往得到一级、二级、三级胺 】胺的烷基化反应，往往得到一级、二级、 和季铵盐的混合物，实验室合成意义不大。 和季铵盐的混合物，实验室合成意义不大。
第二节 胺
相转移催化剂
第二节 胺
第二节 胺
季铵碱——Hofmann消除反应(重点) ① 季铵碱的制备
彻底甲基化
Ag2O R3NRCH3OH + AgI 季铵碱
NO2
Zn , NH 4Cl , H2O Na2Cr2O7 H2SO4 Zn , H2O
NH OH 电还原 NO
第一节 硝基化合物
【注意】1) 酸性条件下，硝基苯单分子还原成苯胺 】 酸性条件下， 2) 碱性条件下，硝基苯双分子还原成偶氮苯及其衍生物 碱性条件下， 3)多硝基化合物选择性还原一个硝基为氨基，可采用NH4HS、 多硝基化合物选择性还原一个硝基为氨基，可采用 多硝基化合物选择性还原一个硝基为氨基 、 (NH4)2S或多硫化铵等 或多硫化铵等
第二节 胺
Hofmann消除反应机理——E2
第二节 胺
原子上连有两个以上可变为烯烃的基团时， 【注意】① 当季铵碱的 原子上连有两个以上可变为烯烃的基团时，主要 ① 当季铵碱的N原子上连有两个以上可变为烯烃的基团时 生成分子量较小的烯烃 分子量较小的烯烃。 生成分子量较小的烯烃。
CH3 CH3CH2CH2 N CH2CH3 OH CH3
命名 硝基乙烷 2-硝基丙烷 硝基丙烷 2-甲基 硝基丙 甲基-2-硝基丙 甲基 烷 硝基苯
脂肪族硝 基 化合物
芳香族硝 基化合物
第一节 硝基化合物
二、硝基结构
O R N O R N
O
O
结构 特点 反应 特性
氮原子电负性(3.0)大于碳原 大于碳原 氮原子电负性 子(2.5),硝基的吸电子诱导效 硝基的吸电子诱导效 应大于羰基 α-H反应 反应
第二节 胺
应用： 氨基的保护(小结 小结) 应用：1) 氨基的保护 小结
O NHCCH3 其 它反 应 O NHCCH3 H3O+ R
NH2
O + (CH3 C)2O
NH2
R
2) 药物合成
NH2
O + (CH3 C)2O
O NHCCH3
扑热息痛(Paraspen) 扑热息痛
OH O NHCCH3
OH
OH
RNH2 + HCl
RNH3Cl
RNH2 + Cl + H2O
第二节 胺
2. 亲核取代反应 1) 烷基化反应——季铵化合物
CH3NH2 + RBr CH3NHR + RBr CH3NR2 + RBr
CH3NH2R Br CH3NHR2 Br CH3NR3 Br 季 铵盐
CH3NHR + H2O + Br CH3NR2 + H2O + Br
NO 2 H 2，Cu 温度, 压力
NH2
第一节 硝基化合物
3. 硝基对苯环上邻对位卤素的影响——亲核取代
Cl 10 % NaOH, Cu 400℃, 20MPa ℃ Cl NO2 10 % NaOH 130~160℃, 0.2~0.6MPa ℃ Cl NO2 10 % NaOH 90~105℃, 常压 ℃ NO2 Cl O2N NO2 Na2CO3稀水溶液 60℃ ℃ NO2 NO2 O2N NO2 OH NO2 OH NO2 OH NO2 OH
芳香族胺
第二节 胺
二、胺的结构
N CH3 CH3 CH3 N
结构 特点 反应 特性
氮原子上孤对电子 碱性和亲核 取代反应
胺中氮原子 的氧化数低 氧化反应
胺基强给电子的+C 胺基强给电子的 增加芳环电子云密度 芳环亲电取代反应
第二节 胺
三、胺的化学性质 1. 碱性 胺具有孤电子对, 使OH-浓度增加, 有较强的酸性： 胺具有孤电子对 浓度增加 有较强的酸性： 1) 反应