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大学有机化学---胺与酰胺


N,N-二甲基甲酰胺(DMF)
N-甲基乙酰苯胺
邻苯二甲酰亚胺
§3.2 酰胺的物理性质
室温下,除甲酰胺是液体外,其它酰胺多为无色 晶体。酰胺分子间能形成氢键,由于酰胺分子间氢 键缔合能力较强,因此其熔点、沸点甚至比分子量 相近的羧酸还高。当酰胺中氮原子上的氢被烷基取 代后,缔合程度减小,熔点和沸点则降低。脂肪族 N-烷基取代酰胺一般为液体。 低级酰胺易溶于水,随着相对分子质量的增大, 溶解度逐渐减小。液体酰胺不但可以溶解有机物, 而且也可以溶解许多无机物,是良好的溶剂。
O R C N H2 + Na O X OH
R -NH 2 + Na 2 C O 3 + Na X + H 2 O
O CH
3
N aO C l CH
3
CH
2
CH CH
3
C NH
2
CH
2
CH CH
3
NH
2
OH
6、脱水反应
RCONH
2
+P
2O 5
RCN + HPO 2
3
酰胺与铵盐和腈的关系如下:
NH RCOOH HCl
乙烯 三乙胺
氢氧化四乙铵
5、与亚硝酸的反应
伯、仲、叔胺与亚硝酸反应时,产物各不 相同,借此可区别三种胺。
脂肪伯胺
芳香伯胺
重氮盐 氯化重氮苯
反应胺
O
反应式
NaNO2,HCl
+
现象
-
R N N Cl 脂肪1 胺 RNH2 0~5OC -N2 得醇、烯、卤代 R+ 烃等混合物
NaNO2,HCl
放出气体
4、季铵盐和季铵碱的生成
叔胺和卤代烷反应生成季铵盐:
RNHR’ 仲胺
R ’X
X
R R ’2N 叔胺
R ’X
R R ’3N +X 季铵盐
季铵盐为强酸强盐。卤化季铵盐的水溶液用 氧化银处理时则生成季铵碱。
R 4N Cl
+
H 2O
+
A g2O
R 4 N +O H
+ AgC l
季铵碱为强碱,其碱性与氢氧化钠或氢氧化钾相 当。加热时则分解成叔胺和烯烃:
3、酰化、Hinsberg反应
伯胺、仲胺易与酰氯或酸酐等酰基化剂作用生 成酰胺。
R ’C O C l RNH2 (Ar ) R2 N H NHCH o r ( R ' C2O ) R ’C O C l C H3 COCl
3
R N H CO R'
R 2 N C O R' NCOCH 3 CH
3
R ’C O C l R3N (Ar ) o r ( R ' C2O )
C H3 N C H2C H3
甲(基)乙(基)环丙胺
复杂的胺:作为烃类的衍生物来命名 季铵化合物:作为铵的衍生物来命名
氢氧化四甲铵
溴化四乙铵
胺盐:
C H 3 N H 2. H C l
( C 6 H 5 N H 2) 2 . H 2 S O 4
C H 3 C H 2 N H 2. C H 3 C O O H
Br
NaNO H 2 SO
N 2 HSO
2 4
4
Br
Br
NO
2
NO COOH
2
CN CuCN KCN NO
2
Br
Br
H 3O
Br
Br
Fe HCl
NaNO HCl
2
H 3 PO H 2O
2
NO
2
4、 偶联反应
重氮盐 + 芳胺(或酚)
中性,弱酸,或弱碱液
偶氮化合物
该反应一般在对位发生,若对位占据,则邻位。 (1)与酚偶联(弱碱性条件,pH=8~10)
对 甲 基 苯 磺 酰 氯 (T sC l) 对 甲 基 苯 磺 酰 氯 (T sC l)
RNH
2
SO 2 NHR SO 2 Cl 白色固体 SO 2 NR 白色固体
NaOH
SO 2 N-R 溶于碱
Na
R 2 NH
NaOH
2
不溶于碱,仍为固体
R 3N
无反应
兴斯堡反应可用于鉴别、分离纯化伯、仲、叔胺。
N2定量,可测尿素含量。
3、成盐
尿素分子中有两个氨基,其中一个氨基可与强 酸成盐,故呈弱碱性。
可用于从尿中分离脲
4、缩二脲反应
脲在加强热时,分解成氨和二氧化碳,将脲缓缓加热 至熔点以上(约150一160℃),则两分子尿素间失去一分子 氨,生成缩二脲(或称二缩脲)。 缩二脲以及分子中含有两个以上酰胺键-CO-NH- 的有 机化合物(如多肽、蛋白质等),在碱性溶液中与极稀的硫 酸铜作用,能生成紫红色或紫色,这个颜色反应叫做缩 二脲反应,常用于有机物的分析鉴定。
难水解酰胺可用此法水解。N-取代酰胺无此反应。
4、还原反应
酰胺不易被还原,在高温高压下催化氢化 才还原为胺,但所得为混合物。强还原剂氢化 锂铝可将其还原为胺(伯胺、仲胺、叔胺)。
O R C N R' R '' L i A l 4H R CH2 N R' R''
5、霍夫曼降级反应
酰胺与次卤酸钠的碱溶液作用,脱去羧基 生成比原料少一个碳的胺的反应,称为霍夫曼 降级反应。
§3.3 酰胺的化学性质
1、酸碱性 氨,胺显碱性 酰胺中性 酰亚胺显弱酸性
O NH O + N aO H O O N Na + H 2O
2、水解
3、与亚硝酸反应
酰胺与亚硝酸作用N生成相应的羧酸,并放出氮气。
O R -C -N H 2 + H O N O O R -C -O H + N 2 ↑ + H 2 O
(3)芳胺:phNH2 > ph2NH > ph3N
(4)取代胺:
苯环上连供电子基时,碱性略有增强; 取代基为吸电子基,碱性减弱。
如:(F3C)3N几乎无碱性。
2、烷基化反应
胺 + 卤代烃 RNH2 伯胺
R’X SN2 R’X
铵盐 RR’2N 叔胺
R’X
RNHR’ 仲胺
RR’3N+X季铵盐
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。 烷基化后,碱性增强,再次烷基化容易。
§1.4 胺的化学性质
1、 碱性
胺中的氮原子和氨中一样,有一对未共 用电子对。能接受质子,因此胺具有碱性。
铵盐多为结晶形固体,易溶于水。胺为弱碱, 它们的盐与强碱(如NaOH)作用时,能使胺游 离出这来。利用胺的碱性及胺盐在不同溶剂中的 溶解性,可以分离和提纯胺。
比较碱性(给电子能力):
(1)芳胺 < NH3 < 脂肪胺 (2)脂肪胺: 气态:NH3<CH3NH2<(CH3)2NH<(CH3)3N 水溶液: NH3< (CH3)3N < CH3NH2 <(CH3)2NH (诱导效应与溶剂化作用) 非质子溶剂中:与气态顺序相同(无氢键)
甲胺盐酸盐 苯胺硫酸盐 乙胺醋酸盐
注:
氨:作为取代基时称“氨基” 胺:作为官能团时称“胺” 铵:氮上带有正电荷时称“铵”
§1.2 胺的结构
氨和胺分子呈角锥型,N:sp3 杂化
苯胺:N:接近sp3 杂化,形成p-π共轭体系
§1.3 胺的物理性质
低级脂胺是气体或易挥发的液体,具有难闻的 臭味。高级胺为固体。胺的沸点比分子量相近的烃 类高,但比醇或羧酸的沸点低。叔胺氮原子上无氢 原子,分子间不能形成氢键,因此沸点比其异构体 的伯、仲胺低。伯、仲、叔胺都能与水分子形成氢 键,低级的胺易溶于水。胺的溶解度随分子量的增 加而迅速降低,从6个碳原子的胺开始就难溶于水。 一般胺能溶于醚、醇、苯等有机溶剂。 芳香胺为高沸点的液体或低熔点的固体,具有 特殊气味,难溶于水,易溶于有机溶剂。芳香胺具 有一定的毒性,如苯胺可以通过消化道、呼吸道或 经皮肤吸收而引起中毒;联苯胺等有致癌作用。
×
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。(先把芳胺酰化, 把氨基保护起来,再进行其他反应,然后使酰胺 水解再变为胺)。 NHCOCH
3
NH
2
HNO
NH
2
3
OH / H
2O
NHCOCH (CH 3 CO)
2O
3
在乙酸中 NO
2
NO
2
(主要产物) NHCOCH HNO
3 3
NH OH / H
2O
2
NO
2
NO
2
在乙酸酐中 (主要产物)
Hinsberg反应: 胺与磺酰化试剂反应生成磺酰胺的反应。
常用的磺酰化试剂是苯磺酰氯和对甲基苯磺酰氯
SO Cl S O 2C l 2 苯磺酰氯 苯磺酰氯
CH3
CH3
SO Cl S O 2C l 2
羧基中的羟基被氨基或烃氨基(-NHR或-NR2 )
取代而成的化合物;也可看作是氨或胺分子中氮 原子上的氢被酰基取代而成的化合物。 酰胺根据其结构可分为:酰胺、酰亚胺、内 酰胺、N-取代酰胺。
酰胺的命名是根据相应的酰基名称,并在 后面加上“胺”或“某胺”,称为“某酰胺” 或“某酰某胺”。
2-甲基丁酰胺
应用
芳香1 胺 ArNH2 0~5OC
O
NaNO2,HCl
+
Ar
N
N Cl
-
芳香2O胺
与脂肪2O胺类似
HNO 2
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