《精细有机合成化学及工艺学》第8章 重氮化和重氮盐的反应

重氮基被醛基置换
NH2 Cl Cl
H C N OH Cl Cl
NaNO 2/HCl
N2+Cl Cl Cl
CHO Cl Cl
+H2C=N-OH -N2, -HCl Cu +催 化 ， 低 温
+H2O -NH2OH 盐 酸 中 水 解
8.2.6

重氮盐的偶合反应
定义
重氮盐与芳环、杂环或具有活泼亚甲基 的化合物反应，生成偶氮化合物的反应叫做 偶合反应。
酸的作用:
①溶解芳胺:
ArNH2 + HCl ArNH3+ClHNO2 + NaCl
(重氮氨基化合物)
②产生HNO2：HCl + NaNO2 ③维持反应介质强酸性
ArN2+ + ArNH2
Ar N
+
Ar-N=N-NHAr
N OH
OHH
+
pH＜6 重氮盐
N
OHH
+
Ar
N
重氮酸
Ar
N
N
pH＝7～11
O-
Ar N N Cl - + Ar'_NH2
_
+
.
Ar_N=N_Ar'_NH2 + HX
Ar N N X - + Ar'_OH
_
+
.
Ar_N=N_Ar'_OH + HX

偶合组分
（1）酚类：pH 4-7
OH OH OH CONH
2-羟基-3-萘甲酰胺
R
（2）胺类 pH 7-10
NH2 NH2
（3）氨基萘酚磺酸
NHNH2 Cl SO3H
Cl
SO3H
NHNH2
H2C C CH3 O C O NH2 (OC2H5)
(1) H2O (2) NH3 ( C2H5OH)
H2C C CH3 O C N N
8.2.2

重氮基被氢置——脱氨基反应
反应式 自由基机理
Ar_H + CH3CHO + HX + N2
Ar_N2+ X - + CH3CH2OH
ArO > ArNR2 > ArNHR > ArNH2 > ArOR > ArNH3
NH 2
NH 2
NH 2
Cl
NH 2 Cl
NH 2
NH 2 Cl
NH 2 Cl
NH 2
＜
CH 3
＜
OCH 3
＜
Cl
＜
＜
SO3H NO 2
＜
NO 2
还原
Ar-NHNH2
重氮基转化
ArY Y=F, Cl, Br, I, CN, OH, H等
8.1.2 反应历程

稀盐酸
NaNO2 + HCl → ON－OH + NaCl ON－OH + HCl ON－Cl + H2O
活性质点
亚硝酰氯
Cl
ArNH2
N O
Cl
慢
H [ Ar N N O ] H
H [ Ar N N O ] H
ArN2+X
Na2SO3
-NaX
ArN N SO3Na
重氮-N-磺酸钠
NaHSO3
Ar N NH SO3Na SO3Na 芳肼-N,N’-磺酸钠
+H2O -NaHSO4
+HCl+H2O ArNHNH SO3Na -NaHSO4 芳肼磺酸钠
ArNHNH2 HCl
芳肼盐酸盐
NHNH2
NHNH2
NHNH2 Cl
I I
Ar_N N.Cl - + KI
I I
;
COOH NH2
;
I OH
;
COOH
H2SO4,NaNO2 10 C以下
o
COOH N2+ HSO4
KI
COOH I
8.2.4.3
重氮基被氟置换
（1）希曼反应 (Schiemann reaction)
Ar N N.Cl - + HBF4
_
_
+
Ar N N_BF4- + HCl
HO3S
HO3S
8.1.5.5 氨基酚类的重氮化

芳胺特点 在稀盐酸和稀硫酸中容易被氧化成醌亚胺型化合 物

重氮化方法 在中性到弱酸性介质中进行；
需加入少量硫酸铜
8.1.5.6 二胺类的重氮化

芳胺特点 重氮化时先是一个氨基被重氮化，容易与邻位或 迫位的氨基生成偶氮亚氨基杂环化合物。
NH 2 NH 2 NaNO 2/HCl + N NH 2 NCl HCl N N N H

重氮盐对光不稳定，在光照下易分解
8.1.4
一般反应条件
（1）反应温度： 低温反应：0～10℃
HNO2
Ar N N OH
H2O+NO
Ar N2 OH
（2）无机酸的用量和浓度 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
还原剂：乙醇、丙醇、次磷酸 催化剂：KMnO4、CuSO4、FeSO4或Cu

COOH 溴化 NH2 Br
COOH Br NH2 Br
重氮化 Br
COOH Br N2+ Br
次磷酸 H3PO3 Br
COOH Br
Br
8.2.5
_
重氮基被羟基置换 ——重氮盐的水解
Ar_OH + H2SO4 + N2
NH2 NO2
CH3 NO2 NH2
NH2 Cl Cl
8.1.5.3
碱性很弱的芳伯胺的重氮化
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 NO2 NH2 NO2 NO2 H3CO
Cl
S N
H2SO4
N2
H2O
（4）重氮化试剂的配制 稀盐酸或稀硫酸中： 质量分数30～40%的亚硝酸钠水溶液 浓硫酸中 ：将干燥的粉状亚硝酸钠慢慢加入 到浓硫酸中 加料温度不宜超过60℃

8.1.5 重氮化方法
8.1.5.1 碱性较强的芳伯胺的重氮化
特点：带供电基，铵盐稳定，不易水解为游离胺
铵盐溶于水：慢速顺法
OH OCH3
Ar N N.HSO4 - + H2O
OH OH
+
;
Cl Cl
;
NO2
H2SO4,HNO3 硝化 NO2
NO2
Na2S2 部分还原 NO2
NH2
H2SO4,NaNO2 重氮化 NO2
N2+ HSO4
H+,H2O, 水解 NO2
OH
8.2.4 重氮基被卤原子置换
8.2.4.1
ArNH2
第8章 重氮化和重氮盐的 反应
(Diazotization)

重氮化 (Diazotization)

重氮基的反应
8.1 重氮化反应

定义 重氮化试剂的活性质点和反应历程


重氮盐的溶解性
重氮盐的稳定性

重氮化方法
8.1.1 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
CH3 NO2 氯化 Cl2,Fe SO3H Cl
CH3 NO2 H+,水解 Cl
CH3 NO2
SO3H
CH3 还原 H2,Ni Cl NH2 NaNO2,HCl 重氮化 Cl
CH3
N2+Cl
CH3 Cu2Cl2,HCl Cl 转化 Cl
8.2.4.2
+
重氮基被碘置换
Ar_I + KCl + N2
快
ArN2
H2O

氢溴酸（稀盐酸＋溴化钠或溴化钾）
NaBr + HCl → NaCl + HBr
活性质点
亚硝酰溴
Br
ON－OH + HBr
ON－Br + H2O
ArNH2
N O
慢 Br
H [ Ar N N O ] H
H [ Ar N N O ] H
快
ArN2
H2O

稀硫酸
2ON－OH ON－NO2 + H2O
顺式重氮酸盐
OH H
-
+
Ar
N
N
O-
OHpH＞12
Ar
N
亚硝胺
NO
反式重氮酸盐
（3）亚硝酸钠的用量：NaNO2微过量
Ar-N=N-NH-Ar
2HNO2 2KI
O H2N C NH2
2H2O
0.5～2秒
I2
2KCl
2H2O 2NO
使淀粉碘化 钾试纸变蓝
HNO2
CO2
N2
3H2O
H2NSO3H
HNO2
ArCl
HBr,Cu2Br2 Sandmeyer反应
ArBr
ArN2+
KI（直接加）
ArI
Na2Cu(CN)4NH3（四氰氨络铜钠盐） ArCN Na[Cu(CN)2]（氰化亚铜络盐）
BF4 ArN2+ BF4 Schiemann反应
ArF
H3PO3(或C2H5OH)还原剂 ArH 脱氨基反应
(1)H2O ArOH (2)H2O,CuSO4催化
SH COOH
HOOC

硫醚的制备
NH 2 NaNO 2/HCl N2 Cl
+ -
SCH 3 NaSCH 3

芳磺酰氯的制备
2CuCl2 + SO2 + 2H2O → CuCl2 + H2SO4 + 2HCl
NH2 Cl NaNO 2/HCl
N2 Cl
+
-
Cl
SO2/Cu 2Cl/Cl 2
SO2Cl Cl
慢 H [ Ar N N O ] H
活性质点
亚硝酸酐
NO2
ArNH2
N O N O O
H [ Ar N N O ] H
快
ArN2
H2O

浓硫酸
活性质点
亚硝基正离子
ON－OH + 2HSO4
ON+ + 2HSO4- + H3O+
H [ Ar N N O ] H
ArNH2
N O
慢
H [ Ar N N O ] H
快
ArN2
H2O
重氮化的反应历程 ：N-亚硝化-脱水
ON+ > ON－Br > ON－Cl > ON－NO2 > ON－OH
8.1.3
8.1.3.1

重氮盐的性质
溶解性
一般可溶于水，不溶于有机溶剂 水中溶解度很低的内盐：
+
N N
SO3-
8.1.3.2

重氮盐的稳定性
水溶液中，低温比较稳定 干燥的芳重氮盐不稳定
Cl
重氮基被氯或溴置换 配合物历程 （Sandmeyer reaction)
Ar N
_+
NaNO2/HCl
Cl
N.Cl Br
CuCl/HCl Ar_Cl + N 2
Br Br
SO3H
;
OH Br Br
;
CH3
;
CH3
;
OH
;
Br COOH
Fra Baidu bibliotek
OH
;
Br
;
NO2
CH3 磺化 H2SO4
CH3 硝化 混酸 SO3H
ArN2
+
ROH, 干燥的重氮盐与醇共热
ArOR
NaOH,Ar'H Gomberg反应
Ar Ar'
Ar SH
+ KSSCOC2H5 Ar SCSOC2H5 KOH Ar SK H 乙基黄原酸钾
8.2.1 重氮盐还原为芳肼
在亚硫酸盐和亚硫酸氢盐1:1的混合物 的作用下，重氮盐可以还原芳肼。
ArN2+X Na2SO3:NaHSO3(1:1) ArNHNH2
NH2 NH2 OCH3 NH2 CH3 NH2 CH3 CH3
方法：
铵盐不溶于水：快速顺法
NH2 H2N NH2
重氮化终点确定
2HNO2 + 2KI + 2HCl I2 + 2KCl + 2H2O + 2NO
8.1.5.2
碱性较弱的芳伯胺的重氮化
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

重氮化方法 乙酸介质中的亚硝酰硫酸法
8.1.6 重氮化设备

间歇操作 （1）反应器容积：10～20m3
（2）材质：衬耐酸砖的钢槽、塑料重氮化槽

连续操作
串联反应器或槽式-管式串联法
8.2 重氮基的反应
δ+
N
N X
1 2
Nu
R
①保留氮的重氮基转化反应 ②放出氮的重氮基转化反应
N N Nu
Nu
HCl,Cu2Cl2 Sandmeyer反应
HX＝HCl、HBr、浓H2SO4、稀H2SO4 、HNO3等
RNH2 HCl NaNO2 ROH N2 NaCl

用途
Ar-N2+X- + Ar’-NH2
Ar-N2+X- + Ar’-OH
偶合 偶合
Ar-N=N-Ar’-NH2
Ar-N=N-Ar’-OH
Ar-N2 ArN2 X-
+X-
NaSO3, NaHSO3
NH2
8.1.5.4

氨基芳磺酸和氨基芳羧酸的重氮化
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
NH2 H2N SO3H SO3H
氨基偶氮化合物 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
CN Cl ; COOH
CuCl + 2NaCN
+ Ar N N. Cl - + Na[Cu(CN)2]
_
CN ; CH3 Cl
CN
重氮基被含硫基置换

硫酚的制备
NH2 COOH 2
S S COOH Fe/HCl 或 H2/Ni 2
NaNO 2/HCl 2
N2+Cl COOH
Na 2S2-NaOH
NH2OH HO3S SO3H OH HO3S OH NH2 HO3S NH2
H酸
J酸
γ酸

偶合反应历程：
O [ Ar N N H O ] H+ Ar N N O
ArN2+
ArN2+
NH2
[ Ar N N H
+ NH2] H
Ar N N
NH2

反应影响因素 （1）偶合组分性质 （2）重氮组分性质
_
+
+ Ar N N_BF4- 加热分解 Ar_F + N2 + BF3
F CH3 F I Br Cl Cl F
;
CH3
;
;
CH3
（2）无水氟化氢法
（3）水介质铜粉催化分解氟化法
8.2.5
重氮基被氰基置换 (Sandmeyer reaction)
Na[Cu(CN)2] + NaCl
Ar_CN + CuCN + NaCl + N2