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有机化学 14第14章_含氮有机化合物
O
NHCCH3 + CH3COOH
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②兴斯堡(Hinsberg O)反应
1° RNH2 + C6H5SO2Cl
NaOH
C6H5SO2NHR
固体
[ C6 H5SO2 NR ] Na+
可溶于碱液
-
H
+
RNH2
2° R2NH + C6H5SO2Cl
NaOH ( —)
C6H5SO2NR
固体
H
+
R2 NH
+
+ NaX + 2 H2O
芳香族重氮盐
H 2° N
NO
+ HNO2
N
黄色固体
+
H 2O
H N CH3 + HNO2 N N O CH3
棕色油状
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N(CH3)2 3° N(CH3)2
+ HNO2
NO
对亚硝基胺 (绿色叶片状)
用途: ①重氮盐用于有机合成; ②亚硝酸反应区别1°胺、2 °胺、3 °胺
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2. 结构
偶极矩高 2个N—O键长均等 ① N:sp2杂化,其孤对 电子所在的p轨道与O的p 轨道形成共轭体系。
② 电负性: O>N
仍用右式表示:
O N O
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• 共振式表示硝基结构:
R N
+
O O
R N
+
O O
• 硝基化合物与亚硝酸酯互为异构体:
硝基化合物
亚硝酸酯
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二、性质
NH2 (CH3CO)2O NHCOCH3 Br2
NHCOCH3 NHCOCH3 Br
+
Br
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③ 溶剂不同,产物不同
NHCOCH3 Br 2 NHCOCH3 CH 3COOH
(CH 3CO)2O H+ O 3
NH2
Br Br 2
(CH 3CO)2O
Br NH2 Br
NH2
NHCOCH3 + H 3O Br
> (CH3)3N > NH3
3°
Kb ×105
59.5
42.5
6.73
1.8
(原因见下页)
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水溶液相不同的原因:
H O H O H H
a.主要因素:溶剂化效应,水合铵离子的稳定性
(CH3)2 N
+
H H
>
(CH3)3 N
+
H
O
H H
b.次要因素:空间效应 因此,胺的碱性强弱由电子效应、溶剂化效 应和空间效应所决定。
+
1°胺
OH
CH3NHR + RBr
-
胺 2°
CH3NHR + H2O
2°胺 CH3NHR2 + Br 3°胺 OH CH3NR2 + H2O
CH3 NR3 OH
+
CH3 NR2
+ RBr
+
+ Br -
3°胺 季 铵 盐 + 铵 碱 CH3 NR3 OH 季
NH3或RNH2的烷基化产物为混合物。
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+
H2SO4
NH3HSO4Br 2
NH3 HSO4
NH2 NaOH Br
Br
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(3)磺化
NH2
+ + H2SO4
NH3 HSO4
脱水
NH2
+
NH3
内盐,熔点高
SO3 H
SO3-
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(4)硝化
NH2
(CH 3CO)2O
溶剂不同,结果不同 保护与否,结果不同
NHCOCH3 H+ O 3 NO2
+
+ R + X + N2
H
2° R2 NH + HNO2
+
R2NH
精制2°胺
定量
R2 N N O + H 2O
黄色油状或固体,N-亚硝基化合物
3° 不反 应
用途:
①鉴别1°胺、2 °胺、3 °胺; ③定量测定1°胺。 ②精制2 °胺;
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(2)芳香胺
1° NH2
+ NaNO2+ HX
0-5℃
NX N
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2.芳香族硝基化合物的化学性质
⑴ 还原:产物与介质酸碱性有关
Fe/HCl NH2 NHOH
苯胺 苯胲 氢化偶氮苯
NO2
Zn/NH4Cl
Zn/NaOH
NHNH
Fe/NaOH
N N
偶氮苯
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⑵芳环上的亲核取代反应
芳环的特征反应是亲电取代反应 邻位或对位被硝基取代的芳香卤代物, 由于强吸电子基硝基的影响,使苯环 上的电子云密度降低,不利于亲电试 剂的进攻,容易发生亲核取代反应。
易在空气中氧化:
NH2
MnO2 H2SO4 10℃
O
O
当苯环上有吸电子基,如—X,—NO2,—CN 等时,氨基被氧化为硝基:
X NH2 X CF3COOOH CH2Cl2 X NO2 X
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(2)卤代
① 活性大,难停留在一元取代阶段:
NH2 H2O Br NH2 Br
+ 3 Br 2
Br
②芳胺乙酰化,降低活性,可一元取代:
NHCOCH3 NO2 H+O 3
NH2
HNO3
NHCOCH3 CH3COOH
NO2
NH2
HNO3 (CH3CO)2O
NO2
NH2 H2SO4
+
NH3 HSO4 HNO3
NH3 HSO4
NaOH
NH2 NO2
NO2
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8. 季铵盐和季铵碱
(1)季铵盐和相转移催化
R3 N + RX
C12 H25 N(CH3)3Cl
· ·
N CH3
H5C2 H N
CH3
· ·
两个对映体间的能垒差很低,室温下迅速转化, 目前尚未能分离。
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当氮连接四个不同基团时,两对映体不能转 换:
CH3 C 6 H5CH2 CH2=CHCH2 N CH3
+
C 6 H5 C 6 H5
+N
CH2C 6 H5 CH2CH=CH2
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四、胺的化学性质
· ·
H3C 108° H C 3 N CH3
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1.氮的杂化态
· · · ·
· · ·
N H H 113.9°
·
苯胺:H—N—H平面与苯环平面夹角38°, 但仍可p-π共轭。
氮上有一对孤对电子,具有亲核性和碱性。
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2. 手性氮
当氮上连接三个不同基团时,为手性氮:
· ·
H3C N H C2H5 C2H5 H
1.碱性和成盐
H
· · RNH +
2
HCl
R
N H Cl
+
-
H 强酸弱碱盐
RNH3Cl
+
-
+ NaOH
RNH2 + NaCl
+ H2O
用途:提纯胺
含杂质的胺溶于干燥的Et2O中,通过干燥的HCl, 生成胺的盐酸盐沉淀,分离后用碱将其析出。
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胺的水溶液呈碱性:
+ + NH4
-
NH3 + H2O
OH
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2. 胺的命名
简单胺: 某(基)胺
NH2
环己胺 cyclohexylamine 三甲胺 trimethylamine
己二胺 hexanediamine N,N-二甲基苯胺 N,N-dimethylaniline
(CH3)3 N
H2N(CH2)6NH2
N(CH3)2
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2. 胺的命名
复杂胺:
OMe d
碱性 :d>a >c >b
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2. 酸性
酸性较弱,但在强碱作用下可成盐:
CH3 NH2 + Na
(C2H5)2NH + C6H5Li
Fe
Na NHCH3 +
Et2O
+ -
H2
Li N(C2 H5)2 + C6H6
+ -
-
NHR、 NR2是强碱试剂。
-
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3. 烃基化
CH3NH2 + RBr CH3NH2R + Br
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第一节 硝基化合物
烃分子中的氢原子被硝基取代的化合物。 自然界存在量少,主要为人工合成。
多硝基化合物的性质:爆炸性,强烈的香味
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一、命名和结构
1.命名
原则与卤代烃相似,—NO2作取代基
CH3CHCH3 NO2
2-硝基丙烷 2-nitropropane
NO2 NO2
1,3-二硝基苯(或:间二硝基苯) 1,3-dinitrobenzene
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(2)1H NMR 胺 α-H δ2.2 ~ 2.8 N—Hδ0.6 ~ 5 醇 α-H δ≈4 O—Hδ1 ~ 5.5
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三、胺的立体化学
1.氮的杂化态
N:1s2,2s22p3 脂肪胺:4个sp3杂化轨道、一对孤对电子,具 有亲核性和碱性
· ·
H 107.3° H N H
· ·