2019精细有机合成12 重氮化反应

H2N
SO3H
NH2 SO3H
反法（芳胺+ 亚硝酸钠加 入到盐酸中）
• 容易被氧化的氨基酚类的重氮化
• 邻位、对位氨基苯酚及其硝基、氯基衍生物。 2-氨基 -4,6-二硝基苯酚，其重氮化是先将其溶于苛性钠水溶 液中，然后加盐酸以细颗粒形式析出，再加亚硝酸钠 进行重氮化。l-氨基-2-萘酚-4-磺酸的重氮化是在中性 水溶液中加入少量硫酸铜作催化剂来进行的：
ArF
-
CuCl+2NaCN
Na[Cu(CN)2]+NaCl
CuSO4+NH3+4KCN
K2Cu(CN)4NH3
ArN2+
H3PO3(或C2H5OH)还原剂 脱氨基反应
ArH
(1)H2O (2)H2O,CuSO4催化
ArOH
ROH, 干燥的重氮盐与醇共热
ArOR
NaOH,Ar'H Gomberg反应
方法：以浓H2SO4或CH3COOH为介质； 亚硝基硫酸为重氮化剂（NO+HSO4-)。
NH2 NO2 Cl
NO2
NH2 NO2
H3CO NO2
S NH2
N
• 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：先制成钠盐（先把芳胺溶于碳酸钠或氢氧 化钠水溶液中，然后酸析，再加入亚硝酸钠。
• 酚类: 弱碱性 （pH=9~10）
图 pH值对酚和芳胺偶合速度的影响
12.2.1.2 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
ArN2+X Na2SO3 -NaX ArN N SO3Na NaHSO3 Ar N NH SO3Na
ArN2X
NH2(OH)
Ar N N
NH2(OH)
重氮组分
偶合组分
• 偶合反应历程： 亲电取代
ArN2+ ArN2+
O NH2
[Ar N N H
[Ar N N H
O ] H+ Ar N N NH2] H+ Ar N N
O NH2
• 偶合组分
（1）酚类：
OH
（2）胺类
OH OH CONH R
2-羟基-3-萘甲酰胺
12 重氮化和重氮基的转化
重氮化反应 (Diazotization) 重氮基的转化反应
12.1 重氮化反应
• 概述 • 重氮化反应动力学 • 重氮化反应历程 • 重氮化反应影响因素 • 重氮化方法
12.1.1 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
CH3
CH3
Cl
N2+Cl Cu2Cl2,HCl Cl
Cl
转化
COOH NH2
H2SO4,NaNO2 10 oC以下
COOH N2+
HSO4-
KI
COOH I
• 对二胺类：该类化合物用正法重氮化可顺利地 将其中一个氨基重氮化，得到对氨基重氮苯。
12.2 重氮基的转化反应
δ+ N N X R
1
2
①保留氮的重氮基转化反应
Nu
N N Nu
②放出氮的重氮基转化反应
Nu
12.2.1 保留氮的重氮基转化反应
12.2.1.1 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。
+H2O -NaHSO4
重氮-N-磺酸钠
ArNHNH
SO3Na
+HCl+H2O -NaHSO4
芳肼磺酸钠
SO3Na
芳肼-N,N’-磺酸 ArNHNH2钠 HCl
芳肼盐酸盐
NHNH2 NHNH2 NHNH2
NHNH2 Cl
Cl
Cl
SO3H
SO3H
12.2.2 放出氮的重氮基转化反应
HCl,Cu2Cl2 Sandmeyer反应
H2SO4,NaNO2 重氮化
N2+ HSO4 NO2
H+,H2O, 水解
OH NO2
CH3 磺化 H2SO4
CH3 硝化 混酸
SO3H
CH3 NO2 氯化 Cl
SO3H
Cl2,Fe
CH3 NO2 H+,水解 Cl
SO3H
CH3 NO2
还原 Cl H2,Ni
CH3 NH2
NaNO2,HCl 重氮化
12.1.5 重氮化方法
• 碱性较强的芳胺
• 特点：不含吸电基，铵盐稳定，难水解为游离胺 • 方法：铵盐溶于水：慢速，正法 • 芳胺溶于稀的无机酸溶液，冷却并于搅拌下慢慢加入亚
硝酸钠水溶液
NH2 NH2 OCH3
H2N
NH2 CH3
NH2
NH2 CH3
CH3
NH2
• 碱性较弱的芳胺和多氯基芳胺 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：快速正法
芳胺溶于浓度高的热无机酸溶液，冷却析出极细 的芳胺沉淀后，迅速一次加入亚硝酸钠水溶液
NH2 NO2
CH3 NO2
NH2
NH2 Cl
Cl
• 弱碱性芳胺
特点：（1） 有两个或两个以上强吸电基； （2）不溶于稀酸而溶于浓酸。
碱性强：ArNH2 + HCl
ArNH3+Cl-
• 无机酸性质
表12.1 不同无机酸中重氮化亲电质点
无机酸 亲电质点
活性
浓H2SO4 NO+
HBr NOBr 大
HCl NOCl
小
稀H2SO4 N2O3
• 无机酸浓度
酸浓度较低时：芳胺变为铵盐而溶解，同时在水溶 液中又能水解为游离胺，有利于N-亚硝化反应。[HX] 增加：重氮化质点（亚硝酰氯）浓度增加，重氮化反 应速度加快；但[HX]过高时，铵盐不易水解成游离 胺，[ArNH2]降低，重氮化反应速度变慢。
HBr,Cu2Br2 Sandmeyer反应
ArCl ArBr
Gattermann反应：将铜 粉加入重氮盐的氢卤酸 溶液中反应。
ArN2+
KI（直接加） ArI
Na2Cu(CN)4NH3（四氰氨络铜钠盐） Na[Cu(CN)2]（氰化亚铜络盐） ArCN
HBBFF44
Schiemann反应
ArN2+ BF4
ArO > ArNR2 > ArNHR > ArNH2 > ArOR > ArNH3
（2）重氮组分性质
NH2
NH2
＜
＜
CH3
OCH3
NH2 Cl
＜
NH2 Cl
＜
Cl
NH2
＜
SO3H
NH 2 Cl
＜
NO 2
NH2
Cl
＜
NH2 NO2
NO2
NO2
（3）介质
偶合组分：
• 胺类: pH=4~6的醋酸 钠溶液中；
使淀粉碘化 钾试纸变蓝
去除：
O H2N C NH2 HNO2
CO2
2H2O 2NO
N2 3H2O
H2NSO3H HNO2
（3）低温反应：0～10℃
HNO2
Ar N N OH
（4）重氮盐不稳定
H2SO4
H2O+NO
Ar N2
N2 H2O
OH
12.1.2 重氮化反应历程
慢
H
ArNH2 N Cl
[ Ar N N O ] Cl
ArN2+X- NaX 2H2O
HX＝HCl、HBr、浓H2SO4、稀H2SO4 、HNO3等
RNH2 HCl NaNO2
ROH N2 NaCl
• 用途
Ar-N2+X- + Ar'-NH2 偶合 Ar-N=N-Ar'-NH2 Ar-N2+X- + Ar'-OH 偶合 Ar-N=N-Ar'-OH
Ar-N2+X-
Na2SO3, NaHSO3 还原
Ar-NHNH2
ArN2+X- 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
理论：n(HX):n(ArNH2)=2:1
实际: n(HX):n(ArNH2)=2.5～4 : 1
酸的作用:
2H2O
①溶解芳胺: ArNH2 + HCl
ArNH3+Cl-
②产生HNO2：HCl + NaNO2 ③维持反应介质强酸性
HNO2 + NaCl
酸量不足时：
ArN2+ + ArNH2
Ar-N=N-NHAr
(2) NaNO2微过量
否则：
Ar-N=N-NHAr
检验： 2HNO2 2KI 2H2O 0.5～2秒 I2 2KCl
Ar Ar'
KSSCOC2H5 乙基黄原酸钾
Ar SCSOC2H5 KOH
Ar SK
H+
Ar SH
COOH 溴化 Br
NH2
COOH Br 重氮化 Br
NH2 Br
COOH Br
N2+ Br
次磷酸 H3PO3 Br
COOH Br
Br
H2SO4,HNO3 硝化
NO2 Na2S2 部分还原
Baidu NhomakorabeaNO2
NH2 NO2
NH2 NH2
（3）氨基萘酚磺酸
NH2OH
HO3S
NH2
OH NH2
HO3S
SO3H
HO3S OH
H酸
J酸
γ酸
（4）含有活泼亚甲基的化合物
O
O
CH3 C CH2 C NH
R
CH2 C CH3
O
N N
CH3 CONH2 HO N O
乙酰乙酰芳胺
吡唑酮衍生物
吡啶酮衍生物
• 反应影响因素
（1）偶合组分性质
二胺类化合物的重氮化
• 邻二胺类：它和亚硝酸作用时一个氨基先被重 氮化，然后该重氮基又与未重氮化的氨基作用， 生成不具有偶合能力的三氮化合物。
• 间二胺类：该类化合物其特点是极易重氮化及 与重氮化合物偶合。例如，一个分子中的两个 氨基同时被重氮化，接着与未起作用的二胺发 生自身偶合，如俾士麦棕G偶氮染料的制备。
O
H
快
[ Ar N N O ]
H
ArN2
H2O
H
ArNH2
慢 N ON
H [ Ar N N O ]
NO2
OO
H
H
快
[ Ar N N O ]
ArN2 H2O
H
12.1.4 重氮化反应影响因素
• 芳胺碱性 碱性大有利于N-亚硝化，反应速度加快。
• 酸浓度低：芳胺碱性强，重氮化反应速度快；酸浓度高：铵盐水解难 易程度为主要影响因素，碱性弱的芳胺重氮化速度快。