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第十章含氮有机化合物Nitrogen教学案例

2、沸点:同分异构体的伯、仲、叔胺,其沸点依次降低。这 是因伯、仲胺分子之间可形成氢键,叔胺则不能。例如丙胺、甲 乙胺和三甲胺的沸点分别为48.7℃、36.5℃和2.5℃。
3、水溶性:低级的伯、仲、叔胺都有较好的水溶性。因为它们 都能与水形成氢键。随着分子量的增加,其水溶性迅速减小。
四、 胺的化学性质
原因:气态时,仅有烷基的供电子效应,烷基越多,供电子效应 越大,故碱性次序如上。
2.酰基化反应和磺酰化反应 (1)酰基化反应 伯胺、仲胺易与酰氯或酸酐等酰基化剂作用 生成酰胺。
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 易水解生成酰胺。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) (2)磺酰化反应(兴斯堡——Hinsberg反应) 胺与磺酰化试剂反应生成磺酰胺的反应叫做磺酰化反应。
二、胺的结构
胺分子中,N原子是以不等性sp3杂化成键的,其构型成棱锥形。
N
H
H
H
0.147nm
N H3C108° C3 H C3 H
NH H
故N原子上连有四个不同基团的化合物存在着对映体,可以分离 出左旋体和右旋体。
三、物理性质
1、状态:低级脂肪胺,如甲胺、二甲胺和三甲胺等,在常温下 是气体,丙胺以上是液体,十二胺以上为固体。芳香胺是无色高 沸点的液体或低熔点的固体,并有毒性。
(3)与羰基化合物缩合 有α- H的硝基化合物在碱性条件下能与某些羰基化合物起缩合反应
R C2N H 2O +RC 'O HOH RC O ' C H H N2O H 2 ORC ' CN2O
(R'' ) HR' (R'' )
HR' (R'' )
其缩合过程是:硝基烷在碱的作用下脱去α- H形成碳负离子,碳 负离子再与羰基化合物发生缩合反应。
(4)与亚硝酸的反应
RCH 2NO 2 +HONO
NaOH
RCHNO 2
RC NO 2 Na
NO
NO
蓝色结晶
溶于NaO呈 H 红色溶液
R2 CHNO 2 +HONO
R2 C NO 2 NaO不 H溶于NaO蓝 H色不变 NO
蓝色结晶
第三硝基烷与亚硝酸不起反应。此性质可用于区别三类硝基化合 物。
3.芳香族硝基化合物的化学性质 (1)还原反应 硝基苯在酸性条件下用Zn或Fe为还原剂还原,其最终产物是伯胺。
酰氯、酸酐是常用的酰化试剂 ,叔胺没有N-离子,不能发生酰化。
常用的磺酰化试剂是苯磺酰氯和对甲基苯磺酰氯
S2 O Cl 苯 磺 酰 氯
C3H
S2 O Cl
对 甲 基 苯 磺 酰 氯( TsCl )
兴斯堡反应可用于鉴别、分离纯化伯、仲、叔胺。
RN 2 H S2 O Cl R2NH R3N
S2 O NHR 水 蒸 气余 物过 滤
S2 O N2R 蒸 馏
HCl 滤 液 沉 淀HCl
无 反 应
馏 液 ( 叔 胺 )
5.与亚硝酸反应 亚硝酸(HNO2 )不稳定, 反应时由亚硝酸钠与盐酸或硫酸作 用而得。
N2O F e or Z n
N2H
HCl
若选用适当的还原剂,可使硝基苯还原成各种不同的中间还原产物,
这些中间产物又在一定的条件下互相转化。
(2)硝基对苯环上其它基团的影响
硝基同苯环相连后,对苯环呈现出强的吸电子诱导效应和吸电子 共轭效应,使苯环上的电子云密度大为降低,亲电取代反应变得 困难,但硝基可使邻位基团的反应活性(亲核取代)增加。
2.命名硝基化合物时以烃为母体,硝基作为取代基,例如:
CH 3 CH 3 C CH2 CH CH3
CH 3 NO2
2,2-二甲基-4-硝基戊烷
CO OH NO 2
2-硝基-4-氯苯酸
Cl
OH
NO 2
NO 2
NO 2
2,4,6-三硝基苯酚(苦味酸)
CH 2 O NO 2 CH 2 O NO 2
二硝酸乙二酯
第十章 含氮有机化合物 (Nitrogen)
第一节 硝基化合物
一、分类、命名、结构
1. 硝基(NO2-)取代烃分子中的氢原子所成的化合物称为硝基 化合物。硝基是它的官能团。
按烃基的不同,硝基化合物可分为:脂肪族硝基化合物 (RNO2),例如:CH3NO2 硝基甲烷、CH3CH2NO2 硝基乙烷。芳香族 硝基化合物(Ar-NO2).
RNH2 + H2O Kb RNH3 + OH
RNH3 OH Kb =
RN2H
碱性: 脂肪胺 > 氨 > 芳香胺
pKb = logKb
pKb < 4.70 4.75 >8.40
脂肪胺 在气态时碱性为: (CH3)3N > (CH3)2NH > CH3NH2 > NH3 在水溶液中碱性为: (CH3)2NH > CH3NH2 > (CH3)3N > NH3
例如:
NO 2 硝基苯
NO2 β-硝基萘
根据与氮原子直接相连的烃基数目分类:
伯胺(primary amines): R-NH2 , 氨基
仲胺(secondary amines):R2-NH ,亚氨基
叔胺(tertiary amines):R3-N , 次氨基 季铵(quaternary amines):R4-N
1°使卤苯易水解、氨解、烷基化
卤素直接连接在苯环上很难被氨基、烷氧基取代,当苯环上有 硝基存在时,则卤代苯的氨化、烷基化在没有催化剂条件下即可 发生。
2°使酚的酸性增强
OH
OH
OH
OH
N2 OO2N
NHale Waihona Puke OpKa 9.89N2 O 7.15
N2 O 4.09
N2 O 0.38
第二节 胺
一、胺的分类和命名
1.碱性 胺和氨相似,具有碱性,能与大多数酸作用成盐。
RN2 H+HCl
RN3 H Cl
RN2 H+HOSO3H
RN3 HOS 3HO
胺的碱性较弱,其盐与氢氧化钠溶液作用时,释放出游离胺。
R N 3 C H + N la O H R N H 2 + C l+ H 2 O
胺的碱性强弱,可用Kb或pKb表示:
1.分类
ArN2H 芳 A2rNH
胺 ArNHR ArN2R
2.命名
NH 3
RNH 2 伯胺(1°胺) 脂
R2NH R3N
仲胺(2°胺) 肪 叔胺(3°胺) 胺
R4NX 季铵盐
R4NOH季铵碱
简单胺的命名是在烃基名称后加胺字,称为某胺。 复杂结构的胺是将氨基和烷基作为取代基来命名。 季铵盐或季铵碱的命名是将其看作铵的衍生物来命名。
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