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胺和四级季铵盐


N
(1) 氨和胺中的N是不等性的 sp3杂化,未共用电子 对占据一个sp3杂化轨道。
(2) 随着N上连接基团的不同,键角大小会有改变。
(3)当氮与三个不同基团相连时,有一对 对映体。
RHale Waihona Puke N R2 R1 N R1 R2 R3
E = 25.104kJ/mol
CH3 C6H5 N C2H5 CH2CH=CH2
溴化四乙铵
氢氧化四乙铵
第二 节 胺的性质
一、胺的物性
★ 低级胺为气体或易挥发性液体;
★ 高级胺为固体;
★ 芳香胺为高沸点的液体或低熔点的固体;
★ 胺具有特殊的气味; ★ 胺能与水形成氢键; ★ 一级胺和二级胺本身分子间也能形成氢键;
一 、胺的化学性质 (一)胺的结构和碱性
1 、结构
N H H H
SO2Cl
NaOH-H2O
CH3
SO2NHR
NaOH H+
CH3
SO2NR Na+
R2NH + CH3
SO2Cl
NaOH-H2O
CH3
SO2NR2
+ NaCl
利用兴斯堡反应可以分离伯、仲、叔胺。
(四)胺与亚硝酸的反应
分类
1o胺
脂肪胺与亚硝酸的反应
RNH2 NaNO2, HCl 0-5oC R+ [R-NN]Cl+ -N2
霍夫曼消除的规律
A 、霍夫曼规则:四级铵碱热解时,若 有两个β-H可以发生消除。总是优先消去取 代较少的碳上的β-H。
实例
β β 2CH3CH2CH2CHCH3 N(CH3)3
+
OH-
C2H5OK 130oC C2H5OH -2H+
2CH3CH2CH2CH=CH2 + CH3CH2CH=CHCH3 + 2N(CH3)3 55.7% 1.3%
+
已拆分出一对对映体。
2、胺的碱性
(1)产生碱性的原因: N上的孤对电子 (2)判别碱性的方法: 碱的pKb;
(3)影响碱性强弱的因素:
电子效应:3o胺 > 2o胺 > 1o胺 空间效应:1o胺 > 2o胺 > 3o胺 溶剂化效应:NH3 > 1o胺 > 2o胺 > 3o胺 综合上述各种因素, 在水溶液中,胺的碱性强弱次序为:
B 、若四级铵碱上有一个乙基,又有一个长 链烃基,则总是乙基上的β-H首先被消除。
β + CH3CH2N(CH3)2
CH2CH2R β
OH-
CH2=CH2 + R CH2CH2N(CH3)2 + H2O
不符合霍夫曼规则的特殊例子
1.
C6H5CH2CH2N+(CH3)OHC2H5 C6H5CH CH2 + C2H5N(CH3)2
2.
O RCCH2CHN+(CH3)3 OHCH3
O RCCH CHCH3 + (CH3)3N
脂肪胺(2°>1°>3°)>氨>芳香胺
3.胺的成盐反应及应用
RNH2 + CH3COOH
(1) 用于分离提纯 + - NaOH HCl RNH2 RNH3Cl 不溶于水 (2)用于鉴定 溶于水
CH3COO- +NH3R
RNH2 + H2O + NaCl
不溶于水 溶于水
所有的铵盐都具有一定的熔点或分解点。
第十章 含氮有机化合物 Ⅰ. 胺
第一节 胺的分类、命名
一 、 胺的分类
胺根据在氮上的取代基的数目,可分为一级(伯), 二级(仲),三级(叔)胺和四级(季)铵盐。
二、胺的命名
简单胺的命名是把“胺”字作为类名,在胺字 前面加上烃基的名称和数目即组成胺的名称。
CH3 CH3NH2 methylamine aniline NH2 N CH2CH3
(二)烷基化反应
胺作为亲核试剂,可以与卤代烷发 生反应,结果氮上的氢被烷基取代。
RNH2+R1X RNHR1+HX
(三)胺的酰化和兴斯堡反应
1、胺的酰化
NH3
O RCCl + R'NH2 O
氢氧化钠 或吡啶
RCNH2 + HCl O
RCNHR' + HCl
O RCNR'2 + HCl
R’2NH
★ 放热反应,产物酰胺均为固体。 ★ 叔胺氮原子上没有氢原子,所以 不能发生酰基化反应。
cyclopropylethylmethylamine
甲胺
苯胺
甲基乙基环丙胺
复杂的胺是以烃作为母体,把氨基
作为取代基来命名的。 CH3 NH2
CH3CHCH2CHCH3
2-甲基-4-氨基戊烷
胺盐和四级铵化合物的命名:
CH3NH2 HCl methylamine hydrochloride
甲胺盐酸盐
[CH3CH2N (CH3)3]OH [RCHN+(CH3)3]OH CH3
+
o - 100-200 C o
CH2
CH2 + (CH3)3N + H2O CH2 + (CH3)3N + H2O
胺 三级胺 水
- 100-200 C
RCH
烯烃
不生成烯烃的情况:
(CH3)3NOH
100-200 oC
(CH3)3N + CH3OH
2 、兴斯堡反应
定义:1o, 2o, 3o胺与磺酰氯的反应称为兴斯堡 反应。 反应现象分析:
1o胺 + 磺酰氯 2o胺 + 磺酰氯 3o胺 + 磺酰氯 沉淀
NaOH
H+
沉淀溶解
沉淀(既不溶于酸,又不溶于碱) 3°胺油状物 + TsO-的水溶液 + NaCl
-OH
H+
油状物消失
兴斯堡反应的反应式
RNH2 + CH3
芳香胺与亚硝酸的反应
ArNH2
NaNO2, HCl 0-5oC
[Ar-NN]Cl-
+
醇、烯、卤代烃等的混合物
发生取代反应制备ArX, ArCN, ArOH, ArSH, ArH, Ar-Ar 与脂肪胺类似
2o胺
R2NH NaNO2, HCl [R2N-N=O]
SnCl2, HCl
N-亚硝基二级胺
R2NH
CH 2CH 3 CH 3CH 2-N-CH2CH3 Br CH 2CH 3
+
CH3CH2NH2 HOAc ethylamine acetate
乙胺醋酸盐
CH 2CH 3 CH 3CH 2-N-CH2CH3 OH CH 2CH 3
+
Tetraethylammonium bromide
Tetraethylammonium hydrooxide
黄色油状 物或固体 [R3NH]+NO2N(CH3)2 + HNO2
ON N(CH3)2
3o胺
R3N + HNO2
OH-
1o胺放出气体。 2o胺出现黄色 油状物。 3o胺发生成盐反应, 无特殊现象。
1o胺放出气体。 2o胺出现黄色 油状物。 3o胺出现绿色晶体。
(五)霍夫曼消除反应
(1)定义:四级铵碱加热分解为三级胺、烯烃和水的反应。 (2)反应式:
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