盐酸克仑特罗

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OH
OH NO2
O2N
NO2
NO2
NO2
pKa
10.00
7.21
7.16
0.38
练习:P82问题1
第二节 胺 一、胺的分类和命名 1.分类 胺可看作氨的烃基衍生物。按烃基可分为: 脂肪胺和芳香胺。 根据NH3上H原子被取代的数目可分为: 一级胺(伯)RNH2 一个H原子被取代; 二级胺(仲)R2NH 二个H原子被取代; 三级胺(叔)R3N 三个H原子被取代。 根据氨基的数目可分为 一元胺、二元胺和 多元胺。 铵盐或氢氧化铵中的四个氢原子被四个烃基取 代生成的产物叫季铵盐和季铵碱。
(2) 硝基对取代基的影响 (i) 影响卤素的活泼性:在通常情况下,氯 苯很难发生亲核取代反应。但当氯苯的邻、对位 被硝基取代后,由于硝基的吸电子作用使与氯原 子相连的碳原子电子出现的几率密度大大降低, 有利于亲核试剂的进攻,从而容易发生双分子亲 核取代反应。
(ii)硝基影响酚的酸性 在苯酚的苯环上引入硝基,吸电子的硝基通 过共轭效应的传递,增加了羟基中的氢离解为H+ OH 的能力。 OH
NO2 Cl Cl
80% ~ 92%
(2)卤代反应 苯胺很容易发生卤代反应,但难控制在一元阶段。
如要制取一溴苯胺,则应先降低苯胺的活性, 再进行溴代,其方法有两种:
(3)磺化反应
NH2
发烟
NH2
H2SO4 高温 室
SO3H 邻、间、对混合物 NH2
+
NH3
以两性离子结构出现
-
浓 H2SO4

180℃
CH3 CH3
CH NH +
2
C4H9Li 丁基锂
无水醚
CH3 CH3
- + CH N Li
2
+
C4H1 0
二异丙基胺
二异丙基氨基锂 (LDA) pKa 35
=
Br H
+ + LiN(C2H5)2
N(C2H5)2
- LiBr
苯炔
HN(C2H5)2
苯炔是非常活泼的中间体,详见胺的制法和 苯炔。
3.烃基化反应 胺作为亲核试剂与卤代烃发生取代反应,生 成仲胺、叔胺和季铵盐。此反应可用于工业上生 产胺类。但往往得到的是混合物。
R1 R1
N C2H5 H
CH 3 H3C H
N C2H5
R2 R3 R3 R2
芳胺
N NH2
芳胺和脂肪胺的结构比较
脂肪胺R—NH2 芳胺 Ar—NH2
—NH2
是吸电基
是供电基
反应中心
在N原子的孤对电子上
不在N原子而在苯环上
碱 性
较 大
较 小
作业:P125-126习题 1 、 2 、 3。
四、 胺的化学性质 1.碱性 胺和氨相似,具有碱性,能与大多数酸作用 成盐。
H
N-H 0.1011 N-C 0.1474
甲胺的结构
三甲胺:键长/nm 键 角 ∠CNC 108°
N H3C
CH 3 CH 3
N-C 0.147
三甲胺的结构
解释: ① N原子是不等性的sp3杂化。 ② 四个杂化轨道,三杂化轨道用于成键,一 个杂化轨道中含有孤对电子。 特征: ① 形状为锥形 。 ② 具有孤对电子是亲核试剂。 ③ 若N原子上连有三个不同基团,是手性分 子,理论上应存在对映体。
⑤ 状态:甲胺、二甲胺、三甲胺是气体, 低级胺是液体。高级胺是固体。 ⑥ 芳胺是高沸点液体或低熔点固体。 2.光谱性质 ① 源自文库外光谱 N-H键:在3500~3600cm-1有伸缩吸收峰。叔 胺没有N-H键,所以在该区域没有吸收峰。C-N键: 1350~1000 cm-1有伸缩吸收峰。 ② 核磁共振谱 胺的核磁共特征类似于醇和醚,氮的电负性 比碳大,但比氧小,因此在胺分子中接近氮原子 的氢的化学位移,比在醇和醚中接近氧原子的氢 的化学位移小。
第十四章 含氮有机化合物 第一节 硝基化合物 一、 硝基化合物的命名与结构 分子中含有硝基(-NO2)的化合物称为硝基 化合物,通式RNO2或ArNO2。它和亚硝酸酯互为异 构体,亚硝酸酯(R-ONO)。 它的命名类似卤代烃,通常硝基作为取代基。 CH3NO2 CH3CHCH3 HOOC NO
NO2
2
硝基甲烷
O2N
OH
2-硝基丙烷
NO2
对硝基苯甲酸
CH3 O2N NO2
NO2
NO2
2,4,6-三硝基苯酚(苦味酸)
2,4,6-三硝基甲苯(T N T)
根据硝基化合物具有较高的偶极矩,键 长测定两个氧原子和氮原子之间的距离相 等,从价键理论观点看,氮原子的sp2杂化 轨道形成三个共平面的σ键,未参加杂化 的一对电子的p轨道与每个氧原子的p轨道 形成共轭体系,因此,硝基化合物的分子 结构可以表示如下:
(4) 与羰基化合物缩合:
三羟甲基硝基甲烷
三羟甲基硝基甲烷经还原生成相应的三羟甲基 甲胺,后者在生物化学中被广泛用作缓冲剂。 (5) 和亚硝酸的反应(可用来区别三种硝基烷)
R3CNO2无α-H,与亚硝酸不反应。 3、芳香族硝基化合物的化学性质 芳香族硝基化合物没有α-H ,它的性质与脂肪 族硝基化合物有许多不同的地方。 (1) 还原反应 在酸性介质中, 若选用适当的还原剂,在不同的条件下可以使硝 基苯生成各种不同的还原产物,又在一定的条件下相 互转变。
H2SO4
+
SO3H
重排

SO2O
对氨基苯磺酸形成内盐。
N H3H SO4
H
O C
C
N(CH3)2
+
C
C
+
(CH3)2NOH
该反应具有立体专一性。
7.芳胺的特性 (1)氧化反应 新的纯苯胺为无色,但在空气中很快变为 黄色 ,然后变为红棕色 。
NH2
Na 2Cr2O7-H 2SO4 或 MnO2-H2SO4
O
[O]
黑色苯胺黑
O
NH2 Cl Cl
O
CF 3COOH CH 2CCl 2
在水溶液中,碱性的强弱决定于电子效应、 溶剂化效应等。 溶剂化效应--铵正离子与水的溶剂化作用 (胺的氮原子上的氢与水形成氢键的作用)。 胺的氮原子上的氢越多,溶剂化作用越大, 铵正离子越稳定,胺的碱性越强。
芳胺的碱性 ArNH2 > Ar2NH > Ar3N 对取代芳胺,苯环上连供电子基时,碱性略有 增强;连有吸电子基时,碱性则降低。
叔胺在同样条件下,与HNO2不发生类似的反应。 因而,胺与亚硝酸的反应可以区别伯、仲、叔胺。 芳胺与亚硝酸的反应:
此反应称为重氮化反应。
芳香族仲胺与亚硝酸反应,生成棕色油状和黄 色固体的亚硝基胺。芳香族叔胺与亚硝酸反应, 亚硝基上到苯环,生成对亚硝基胺。芳胺与亚硝 酸的反应也可用来区别芳香族伯、仲、叔胺。
液NH3
-33℃
+ Br -
Cl O2N NO2 NO2
+ NH3
4、酰基化反应
伯胺、仲胺易与酰氯或酸酐等酰基化剂作用 生成酰胺。
酰胺是具有一定熔点的固体,在强酸或强碱的 水溶液中加热易水解生成胺。因此,此反应在有 机合成上常用来保护氨基。
5、磺酰化反应(兴斯堡--Hinsberg反应) 胺与磺酰化试剂反应生成磺酰胺的反应叫做 磺酰化反应。 常用的磺酰化试剂是苯磺酰氯和对甲基苯磺 酰氯。
胺的碱性较弱,其盐与氢氧化钠溶液作用时, 释放出游离胺。
胺的碱性强弱,可用Kb或pKb表示:
碱性: 脂肪胺 > 氨 > 芳香胺 pKb < 4.70 4.75 >8.40 见P89表14-2 脂肪胺 在气态时碱性为: (CH3)3N > (CH3)2NH > CH3NH2 > NH3 在水溶液中碱性为: (CH3)2NH > CH3NH2 > (CH3)3N > NH3 原因:气态时,仅有烷基的供电子效应,烷基越 多,供电子效应越大,故碱性次序如上。
CH3CH2NH2
H2O2
H2O2
H CH3CH2N-OH
CH3CH2NO CH3CH2NO2
H CH3CH2N-OH
R2NH
H2O2
R2NOH
(2)脱氢 具有β-H的氨氧化,加热时发生消除反应, 产生烯烃。(称为科普消除反应)
H O160℃ CH2N(CH3)2 98% CH2
+ (CH3)2NOH
仲胺
N H
+
HNO2
NO N
N-亚硝基二苯胺 (黄色固体)
+ H2O
N CH3 + HNO2 H
CH3
叔胺
NO 亚硝基甲苯胺 N CH3 N(棕色油状)
NMe2
N CH3
+ HNO2 NO
对亚硝基-N,N-二甲基苯胺 (绿色叶片状)
6.氧化反应 胺极易氧化,有两种氧化方式: (1)加氧
CH3CH2NH2
NH3 R NH2 R2 NH R3 N
Cl
+ R-Br + R-Br +
R-Br
R NH3 R2 NH2 R3 NH
+ + +
+
OH OH OH -
R NH2 R2 NH R3 N
第一胺 第二胺 第三胺 季胺盐
+ R-Br
+ NH3
R4 NBr
(-)
O2N
Br
NH2
+
NH2 NO2 NO2
-
NH2
重氮盐,极不稳定
+
+
-
NaNO2
+
HX
+
CH3CH2CH2
+
X - + N2↑
H 2O
CH3CH2CH2
+
X
-H
-
+
重排
CH3CH2CH2X CH3CH=CH 2
CH3CHCH3 OH
CH 3CH2CH2OH
所以,伯胺与亚硝酸的反应在有机合成上用 途不大。
仲胺与HNO2反应,生成黄色油状或固体的N亚硝基化合物。
2.命名 简单胺的命名是在烃基名称后加胺字,称为某 胺。如: CH3NH2 甲胺 (CH3)2CHNH2 异丙胺 CH3NHCH3 二甲胺 (CH3)3N 三甲胺 H2N CH2CH2NH2 乙二胺
复杂结构的胺是将氨基和烷基作为取代基来 命名。
CH3CHCH2CHCH3
CH3 NH2 2-氨基-4-甲基戊烷
共振结构式:
二、硝基化合物的性质 1.物理性质 (1)硝基是一个强极性基,硝基化合物的偶 极矩较大。 (2)沸点比相应的卤代烃高。 (3)多硝基化合物具有爆炸性。 (4)液体硝基化合物是良好的有机溶剂。 (5)有毒。 (6)比重大于1。 2.脂肪族硝基化合物的化学性质 (1) 还原:Fe、Zn、Sn和盐酸或催化氢化可 得一级胺。 Ni
R NO2 + 3H2 R NH2
(2) 酸性:脂肪族硝基化合物中,硝基的α 碳原子上有氢原子时,能产生互变异构现象。
R CH2 N = O O R CH = N OH O
硝基式
酸式
和硝基相连的碳原子上的氢原子(α-氢), 在硝基的影响下,容易失去α-氢显酸性,能和氢 氧化钠作用生成盐,这种盐的溶液酸化后生成一 种不稳定的硝基甲烷异构体,具有强的酸性,称 作酸式,后者缓慢的转变成较稳定的硝基式(即 假酸式)。 硝基化合物的酸式-假酸式互变显然与羰基化 合物的酮式-烯醇式互变异构现象相似,两者主要 的差别是酸式存在得时间较烯醇式要长。 (3) 与卤代烃作用:
三、胺的立体化学
问题的提出:N原子的电子构型: 1S 2S 2P³, 键角应是90°。 实验事实:氨和胺分子具有四面体棱锥形结构。
N H H H
N-H 0.1008 ∠HNH 107.3° 氨:键长/nm 键 角
2
2
氨的结构
甲胺:键长/nm 键 角
∠HNH 105.9° ∠HNC 112.9°
N H3C H
兴斯堡反应可用于鉴别、分离纯化伯、仲、叔胺。
练习P91问题3、4。 5.与亚硝酸反应 亚硝酸(HNO2 )不稳定, 反应时由亚硝酸 钠与盐酸或硫酸作用而得。 脂肪族伯胺与亚硝酸的反应:
生成的碳正离子可以发生各种不同的反应生成 烯烃、醇和卤代烃。 例如:
伯胺 H3CH2CH2C NH2
H3CH2CH2C N NX
CH3CH2CHCH3
N(CH2CH3)2 2-二乙氨基丁烷
季铵盐或季铵碱的命名是将其看作铵的衍生 物来命名。 季铵碱: Me4N+ OH - 氢氧化四甲铵 -氯化三甲基乙基铵 季铵盐: [Me3NEt]+ Cl + Me2NH2I- 碘化二甲铵
注意:胺、氨、铵的意义。 练习:P83问题2。
二、胺的物理性质和光谱性质 1.物理性质 ① 沸点:比相应的醇、酸低,并伯胺 〉仲 胺 〉叔胺 伯仲叔胺的沸点差异,主要决定于它们分子间 是否能形成氢键,和形成氢键能力的大小。显然, 叔胺没有N-H键,因此不能形成氢键,沸点较低。 ② 水溶性:低级易溶于水,随烃基的增大, 水溶解度降低。 而所有的三类胺都能与水形成氢键,因此能 溶于水,但随着相对分子量的增加,其溶解迅速 降低。 ③ 气味:有氨的刺激性气味及腥臭味。
2、酸性 伯胺和仲胺的氮原子上还有氢,能失去一个 质子而显酸性。
CH3NH2 + Na
Fe
+ NaNH CH3 + H2
若碱金属的烷基氨基化合物,其烷基是叔烷基 或仲烷基,如N,N-二异丙氨基锂,氮原子的空间 位阻大,它只能与质子作用但不能发生其他的亲核 反应,这种能夺取活泼氢而又不起亲核反应的强碱 性试剂,称为不亲核碱。这种试剂在有机合成上特 别有用。如:
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