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第九章 含氮化合物


p 10
m N 0 11
pm N
107.3° 107.3°
H H
H
H
H
m m N 7pm N 4 7p m N m N pm N 7p p H p 47 1 14 C H H147 H 47 14 1 105° H105° 105° H C 1 H3C H3CH3 1 C 3C H3C H3C 112.9° 112.9° 3 108° 108° 112.9°
(二) 命名:
首先注意氨、胺、铵三个字的区别。
氨:ammonia. 表示NH3以及由氨衍生的基团 NHCH3 N(CH3)2 NH2 NH3
氨 氨基 甲氨基 二甲氨基
胺:amine. 表示 NH3 的烃基衍生物
H2N CH3 甲胺
NH(CH3)2 二甲胺
N(CH3)3 三甲胺
铵:ammonium. 表示季铵及氨、胺的盐 N 与4个原子或基团相连,N 原子带正电荷。
NH2
碱性序:脂肪胺 > 氨 > 芳香胺
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胺的碱性强弱是电子效应、立体效应和溶剂化 效应共同综合作用的结果。
1. 电性效应
脂肪胺中的烷基是供电子基, 它使 N 上的电子云密度增大, 而且连接的烃基越多, 电子云密度就越高, 碱性增强。
芳胺 N 原子上的孤电子对与苯环共轭,电子离域到 苯环, 结果使 N 原子的电子云密度减少, 故碱性减弱。
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第九章 含氮化合物 第二节 胺(一、分类和命名)
2. N上连有脂肪烃基的芳香仲、叔胺的命名
以芳香胺为母体,在脂肪烃基名称前标上 “N”。也可按类似方法命名脂肪仲、叔胺。
CH3 N(CH3)2 N(CH3)2
N-甲基-对-甲基苯胺
N-methyl-p-methylaniline
N,N-二甲基苯胺
N,N-dimethylaniline
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问题: 对脂肪胺而言, 相对分子质量相同的伯、仲、
叔三类胺,其沸点和水溶度顺序均为: 伯胺 > 仲胺 > 叔胺。试加以解释?
答:沸点:R-NH2、R2NH 分子间形成氢键
的能力依次 减弱,R3N 分子间不能形成氢键。
R' R N H R' R N H 氢键 N H R' R
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N H R' R
CH3CH2NH2 HCl OHCH3CH2NH3 Cl- (或写成 CH3CH2 HCl )
氯化乙铵 乙胺盐酸盐
+
NH2
HCl OH-
NH3 Cl- (或写成
氯化苯铵
+
NH2 HCl )
苯胺盐酸盐
实验室中常常利用胺的盐易溶于水而遇强碱又重新游离 析出的性质来分离和提纯胺。 胺(特别是芳胺)易被氧化,而胺的盐则很稳定. 医药上常将 难溶于水的胺类药物制成盐,以增加其水溶性和稳定性。
CH3-NH2 CH3-CO-NH2
N N ClN N
N H N N N
+
Ar—N=N—Ar
NH N
氨基酸; 腈; 亚硝酸酯: 硝酸酯; 等
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第九章 含氮化合物 第二节 胺(一、分类和命名)
9.2
一、分类和命名 (一) 分类

氨分子中 1个、2个 或 3个 H 原子被烃基取代, 分别生成 伯胺(一级胺,1°)、 仲胺(二级胺, 2°)和叔胺(三级胺, 3°)。
R’’ NH3 R—NH2
伯胺
R—NH—R’
仲胺
R—N—R’
叔胺
伯、仲、叔胺中分别含有氨基(-NH2)、 亚氨基( N )和次氨基( N ) H
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第九章 含氮化合物 第二节 胺(一、分类和命名)
脂肪胺:
CH3NH2
CH2NHCH3
CH2CH3 CH3-N CH2CH3
CH3 N(CH3)2
季铵碱的碱性即为 OH- 的碱性, 为有机强碱。
季铵碱与酸作用生成季铵盐:
R4N+OH- + HCl
季铵碱
R4N+Cl- + H2O
季铵盐
R4N+Cl- 是强碱强酸盐,与强碱作用后不会 游离出季铵碱,而是建立如下平衡:
R4N+ X- + NaOH
R4N+OH- + NaX
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胺类一般为弱碱, 可与酸成盐, 但遇强碱又重新游离析出:
第九章 含氮化合物 第一节 胺
一 分类 命名 二 胺的结构 四 化学性质
三 物理性质
第二节 重氮盐和偶氮化合物 第三节 生物碱
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第九章
硝基化合物 胺 酰胺 重氮盐
偶氮化合物 含氮杂环 生物碱
N N CH3
含氮化合物
NO2
含氮有机化合物的类型主要有:
CH3—NO2
R—NH2 R-CO-NH2 Ar—N+ X2
N(CH3)2
NH
pKb
9.40
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9.60
9.62
13.8
水溶液中胺的碱性强弱是多种因素共同影响的 结果。各类胺的碱性强弱大致表现出如下顺序:
脂肪仲胺 > 脂肪 伯胺 > 芳香伯胺 > 芳香仲胺 >芳香叔胺 叔胺
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季铵化合物分子中的氮原子已连接四个烃基并带 正电荷,再也不能接受质子,这类化合物的碱性由与 季铵正离子结合的负离子来决定。
单一的电性效应使胺的碱性由强至弱顺序为:
R3N > R2NH > R→NH2 > NH3 >> 芳香胺
pKb 3~5 4.75
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>9
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2. 水的溶剂化效应
溶剂化程度越大,銨正离子越稳定,其碱性越强(OH-浓度越高)
RNH2 + H2O
H O H
RNH3+ + OHH O H
H R N H H
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第九章 含氮化合物 第二节 胺(二、结构)
如果有某种因素阻碍氮原子通过平面型 过渡态相互快速转化,则可拆分出对映异构 体。如某些氮原子位于环上的胺类:
N H3C N CH3 H3C N N CH3
Troger(朝格尔) 氏碱的对映异构
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第九章 含氮化合物 第二节 胺(二、结构)
CH3 (a) CH3-C-CH3 (b) CH3-CH-CH3 Cl OH CH3 (c) CH3-C-CH3 NH2
(d)
N-CH3
+
(e)
-NH-CH3
(f) CH2=CHN(CH3)3 Br上页 下页 首页
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第九章 含氮化合物 第二节 胺(二、结构)
二、胺的结构
N 以不等性 sp3 杂化形成三棱锥型分子。
NH4+
- (CH ) N+ OHOH 3 4
HOCH2CH2N(CH3)3 OH-
氢氧化铵
氢氧化羟乙基三甲基铵 tetramethylammonium (胆碱,choline)
hydroxide
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氢氧化四甲铵
第九章 含氮化合物 第二节 胺(一、分类和命名)
课堂练习: 将下列化合物按伯仲叔季分类并命名。
叔丁基氯
CH3 CH3—C—NH2 CH3
叔丁基胺
(叔醇)
(叔卤代烃)
?
(伯胺)
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第九章 含氮化合物 第二节 胺(一、分类和命名)
相应于氢氧化铵和铵盐的四烃基取代物, 分别称 为季铵碱和季铵盐(quaternary ammonium ion)。
CH3
+ -
CH3 CH3-N-CH2CH2OH OH CH3
R' R N H
水溶度: 伯仲叔3类胺与水形成氢键的能力依次减弱。
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9.2.2 胺的化学性质
胺分子中氮原子上具有的孤电子对使胺具有 碱性和亲核性。由于p-π供电子共轭效应,芳香胺 具有较高的亲电取代反应活性。 1. 碱性 2. 亲核性
—NH2
3. 芳胺亲电取代 反应活性增高
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2-amino-4-methylpentane
(CH3)2N
CHO
4-二甲氨基苯甲醛
4-dimethylaminobenzaldehyde
CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH3 CH2NH2 NHCH3
3-氨甲基-6-甲氨基辛烷
3-aminomethyl-6-methylaminooctane
+
H O H O H H
R R
N H
O H H
+
H
R + R N H R
H O H
单一溶剂化效应使其碱性强弱顺序为:伯胺>仲胺>叔胺
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3. 空间效应
N 原子上连接的基团越多越大,对 N 上孤对电子的屏蔽 作用越大, N 上孤对电子与 H+ 结合就越难, 碱性就越弱。
NH2
NHCH3
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9.2.2.2 芳胺N原子上H的取代反应
(1)烷基化
胺和氨一样可作为亲核试剂与卤代烃发生 SN2 反应,产物是高一级的胺,最终生成季铵盐。
RNH2 + R'X 伯胺
R'
NH
R'X R'
N 叔胺
R'
R'X
R 仲胺
R
R' + R' N R' XR 季铵盐
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