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含氮化合物有机化学


其结构简式为:
+
CH 3
CH2 N C12H25 Br -
CH 3
在人体中存在着一种季铵碱,因最初是在胆汁中发
现的,而且有碱性,故称胆碱。
其结构简式为;
CH 3
+
_
HO CH2 CH2 N CH3 OH
CH 3
胆碱广泛分布于生物体内,脑组织和蛋黄内含量
较高。胆碱是卵磷脂的组成部分。在人体内与脂肪代
H3C N CH 3
+ HONO
N,N-二甲基苯胺
H3C N
NO
CH 3
对-亚硝基-N,N-二甲基苯胺
综上所述,根据脂肪族和芳香族伯、仲、 叔胺与亚硝酸反应的不同, 可以鉴别三种胺。
6、氧化反应
胺有还原性,易被氧化。芳香族胺更易被氧化, 空气中氧即可将苯胺氧化。如苯胺可被氧化生成对苯 醌,因此在有机合成中,如果要氧化芳胺环上其它基 团,必须首先要保护氨基。
SO2Cl
NHCOCH3
NH2
H2O(H+或 OH- )
水解
SO2NH2
SO2NH2
四、 季铵盐和季铵碱
氮原子上连有4个烃基的化合物称为季铵化合物。 季铵化合物中的四个烃基可以是相同的,也可是不同 的,分为季铵盐(quaternary ammonium salts)和季铵碱 (quaternary ammonium base)。
与羰基化合物类似,含有α-氢的硝基化合物, 在强碱的作用下,可与醛酮发生缩合反应。
11 含氮有机化合物
11.2
一、分类
胺(amine)
氨、NH3 铵NH4Cl
烃基的数目 伯胺 RNH2 仲胺 R2NH
叔胺 R3N
季铵 R4N+
烃基的不同 脂肪胺、芳香胺 芳氨基脂的数目 一元胺、二元胺等
、胺的命名 1、简单的胺命名时,以胺为母体,根据烃基的
11 含氮有机化合物
11.1 硝基化合物
由硝酸和亚硝酸可导出四类含氮的有机物。
硝酸 HO-NO2
硝酸酯
硝基化合物
R—ONO2
R—NO2
亚硝酸 亚硝酸酯 亚硝基化合物
HO—NO
R-ONO
R—NO
OH
O2N
NO2
NO2
CH3
O2N
NO2
硝酸酯和芳香
族多硝基化合物都
NO2
有爆炸性,常被用
苦味酸
TNT 作炸药。
N + CH3CH2Cl CH3
N+ Cl CH3 CH2CH3
11 含氮有机化合物
3、酰基化(保护氨基)
NH2
NH2
转化
NH2 O
CH3C Cl
O
NHCCH3
HNO3
O
NO2
NHCCH3
NH2
H2O/OH-
4、磺酰化反应
NO2
NO2
(鉴别、分离提纯伯、仲、叔胺) Hinsberg反应
RNH2 R2NH R3N
季铵盐和季铵碱的性质
叔胺与卤代烷作用生成铵盐,称为季铵
盐。
R3N +RCl
R4N+Cl-
季铵盐的结构和性质与胺有很大的差别。
季铵盐是白色的晶体,具有盐的性质,溶于水
、不溶于有机溶剂;熔点高,加热到熔点时即
分解,生成叔胺和卤代烷。
R4N+Cl-
R3N +RCl
11 含氮有机化合物
季铵盐与强碱作用则得不到游离的胺, 而是得到含有季铵碱的平衡混合物。
综合电子效应、空间效应的影响,各类胺碱性顺序为:
O
R2NH > RNH2,R3N > NH3 >
NH2 >
NH
> RC NH2
取代基对碱性的影响:供电子基, ; 吸电子基, 。
11 含氮有机化合物
2 、烷基化
R-Cl + NH3
RNH2 + HCl
R-Cl + RNH2
R2NH + HCl
R2NH RCl R3N RCl R4N+Cl-
SO2Cl
RNHO2S R2NO2S
不反应
NaOH NaOH
Na+
RNO2S
不溶
伯、仲、叔胺加入苯磺酰氯的NaOH溶液,叔胺 分层,仲胺有沉淀,伯胺形成均匀的溶液。
(1) 伯胺与亚硝酸的反应:
R CH2NH2 NaNO 2,HCl
0~5℃ 脂肪胺
RCH 2N+ NCl 脂肪胺重氮盐 (极不稳定)
N2 + R CH2OH
NH2
Br H2O OH-
Br
COOH
COOH
11 含氮有机化合物

KMnO4
CH3
Br NH2
Br
Br
CH3
COOH
Br2
H2O
HNO3 H2SO4
COOH
NO2 HCl
Fe
COOH
NH2 COOH
11 含氮有机化合物
③ 磺化
NH2
H2SO4
NH3+ HSO4-
180 ~ 190 0C
NH2 SO3H
CH3 NCH2CH3
甲乙氨基
H2NCH2CH2CH2CH2CH2NH2 H2N
NH2
NH
1,5-戊二胺(尸胺)
HN
NH
1,4-苯二胺
O2N
NH
二苯胺 NO2
N,N’-二苯基对苯二胺
4,4‘-二硝基二苯胺
CH3
N(CH3)2 N,N-二甲基对甲苯胺
11 含氮有机化合物
二 、胺的结构
NH3
N
H
H
H
N原子的价电子结构为:2s22p3。N成键时,轨道 sp3杂化,形成4个sp3杂化轨道,其中3个轨道和H或R 形成3个σ键,未共用电子对占居第4个轨道,呈棱锥形 结构,单键的键角约为109°。
NH 2
NaNO 2,HCl 0~5℃
N+ NCl-
室温
N2 +
OH
遇β 苯-胺萘酚的氢氧化钠芳溶香重液氮生盐 成橙红色的化合物苯酚
此反芳应香伯常胺用于芳香伯(胺低药温下物稳定的)鉴别。

(2) 仲胺与亚硝酸反应:
H
C2H5 N C2H5 + HO NO 二乙胺
C2H5 C2H5 N NO
N-甲基-N-乙基苯胺
2、二元胺称为某二胺 例如:
H2N—CH2—CH2—CH2—CH2—NH2
1,4-丁二胺(腐胺)
H2N(CH2)5NH2
1,5-戊二胺(尸胺)
3、对于结构较复杂的胺,以烃为母体,氨基
为取代基命名。 例如:

CH 3 H3C CH CH CH2 CH3
NH2
N2+
H2O,H+
OH + N2
CuX HX
X + N2
CuCN KCN
CN + N2
11 含氮有机化合物
R4N+X- + KOH
R4N+OH- + KX
用湿的Ag2O代替KOH,由于生成AgX沉淀, 可得到季铵碱。季铵碱是强碱,其碱性强度
与NaOH相当。 R4N+X- + Ag2O H2O R4N+OH- + AgX
季铵碱受热(100~1500C)发生分解。
不含β-H的季铵碱分解时,发生反应如
下。 + (CH3)3N
第十一章 含氮有机化合物
含氮的有机化合物种类较多,例如:胺 、硝基化合物、重氮化合物、偶氮化合 物等。
11.1 硝基化合物
11.2 胺
11.3 重氮和偶氮化合物

含氮化合物是烃的含氮衍生物。他们存
在于许多复杂的生命物质中,这些物质对生
命是十分重要的。
在人体代谢过程中,蛋白质的水解产物、 氨基酸脱羧生成胺。临床上某些药物如普鲁 卡因、青霉素等也是胺或酰胺的的衍生物。 具有明显生理活性的生物碱中也有胺的结构 泳衣品牌 。
NH2
NO2
NHCOCH3
NHCOCH3
SO3H
NHCOCH3 NO2
SO3H
NH2
NH3+ HSO4-
H2SO4
HNO3
NH3+ HSO4-
H2O OH-
NO2
NH2 NO2
11 含氮有机化合物
NH2

CH3
NH2 Br
COOH
NHCOCH3
KMnO4
CH3
NHCOCH3
Br2
COOH
NHCOCH3
N-亚硝基二乙胺
H3C NH
+ HO NO
H3C N NO
N-甲基苯胺
N-甲基-N-亚硝基苯胺
N-亚硝基化合物通常为黄色油状物(或固 体化合物),有明显的致癌作用。
(3) 叔胺与亚硝酸的反应:
CH 3
H3C N + HNO 2
CH 3
三甲胺 亚硝酸
CH 3 H3C N H
CH 3
+
- NO 2
亚硝酸三甲铵
3.酸性
硝基化合物中,当硝基连在伯、仲碳原子上时, 由于有共轭效应,使α-氢原子活性增强,能产 生类似酮-烯醇式的互变异构现象存在,烯醇 式中的氧原子上的氢较活泼,有质子化的倾向, 能与碱作用,称假酸式,所以含有α-氢原子的 硝基化合物可溶解在强碱溶液中,无α-氢原的 硝基化合物不溶于强碱,这可用于两种硝基化 合物的分离。
通式为:
+
R
-
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