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中南大学有机化学—第十章 有机含氮化合物
卤代烷的活性为RI > RBr > RCl
芳胺的反应
NH2 +
(过量)
CH2Cl
NaHCO3 90℃
CH2NH
(88%)
有时可用醇或酚代替卤代烷作烃基化试剂:
NH2 +2CH3OH
H2SO4,220℃ 或Al 2O3,△
N(CH3)2 + H2O
NH2+
OH ZnCl2
~260℃
NH
+ H2O
(3)酰基化反应
CH3CH2-NH2 乙胺 CH3NHCH2CH3 甲乙胺
CH3CH2NHCH2CH3 二乙胺
NH2CH2CH2NH2
CH3 C2H5 N CH(CH3)2
乙二胺 甲乙异丙胺
NH2
苯胺
NH
二苯胺
H3C
CH3 N
CH3
N,N,4 -三甲基苯胺
NH2
环己胺
CH3 N
CH3 N,N-二甲基苯胺
NH2
-萘胺
(1) 还原反应
NO2 Fe,稀HCl, △
~100%
NH2 + Fe3O4
CH3 NO2
Fe,稀HCl CH3OH,△
NO2
CH3 NH2
~75%
NH2
还原剂:
Fe + 稀HCl; Zn + 稀HCl; SnCl2 + 稀HCl.
当芳环上同时连有可被还原的羰基时,用SnCl2+ 浓HCl为还原剂时,只还原硝基为氨基。
R—NH2 Ar—NH2
(2)根据氮原子连接的烃基数目不同分为 伯胺 ( 1。)、仲胺( 2。 )和叔胺(3。)。
RNH2
RNHR1 RR1NR2
伯、仲、叔胺与伯、仲、叔醇的区别:
H3C
CH 3 NH 2
CH 3
叔丁基胺 (伯胺)
H3C
CH 3 OH
CH 3
叔丁基醇
(叔醇)
(3)根据分子中氨基(-NH2)的数目分为一元 胺、二元胺和多元胺。
H
OH2 OH2
+ R3 N H
OH2
胺氮上的氢越多,其铵正离子越稳定。
伯胺 > 仲胺 > 叔胺
(C)空间效应的影响
N原子上连接的基团越多越大,则对N原子上的孤对电子 的屏蔽作用越大,与质子的结合就越不易,碱性就越弱。
综上所述,胺的碱性强弱是这些因素综合影响的 结果。各类胺的碱性强弱大致表现为:
季铵碱 > 脂肪胺 > NH3 > 芳香胺> 酰胺 脂肪胺中仲胺的碱性最强,而伯胺和叔胺次之。
2、该亚硝基化合物可以经水解或还原得到原来的胺,所 以可用作仲胺的精制。
(d)叔胺
叔胺氮上无氢原子,脂肪叔胺与亚硝酸一般不发生反应。 若反应则形成一个不稳定的盐,遇强碱又重新析出叔胺。
R3N HNO2 [R3NH]+ NO2 NaOH R3N + NaNO 2 + H 2O
NH3 + H2O
NH4+ + OH-
RNH2 + H2O
a、脂肪胺的碱性
RNH3+ + OH-
氨 甲胺 二甲胺 三甲胺
pKa 9.24 10.65 10.73 9.78 乙胺 二乙胺 三乙胺
pKa 10.71 11.0 10.75
脂肪胺的碱性比氨强。当烷基相同时,仲 胺的碱性最强,伯胺和叔胺次之。
CH3 CH3CHCHCH 2CH3
NH2
2-甲基-3-氨基戊烷
CH3CH2CHCH2CH3 3一二乙氨基戊烷 N(CH2CH3)2
CH3NHCH3 CH3C—CHCH(CH3)2
NH2
2,4-二甲基-2-氨基-3-甲氨基戊烷
N(CH3)2 CH3CH2CH2CH—CHCH 3
CH2NH2
3-氨甲基-2-二甲氨基己烷
Na2CO3, H2O,温热 ②H2O, H+
NO2 OH
O2N
NO2
NO2
NO2
二、胺 (amine)
1、胺的分类和命名
1)胺的定义 胺或氨分子中的H原子被烃基取代后的衍生物称为胺。
NH3
CH3NH2
(CH3)2NH
氨
甲胺
二甲胺
2)胺的分类
(1)根据烃基种类不同分为脂肪胺和芳香胺。
脂肪胺 芳香胺
例如:由苯胺制备对硝基苯胺
NH2
(CH3CO )2O
O
NHC CH3
HNO3
H2SO4
H3O
NH2
O NHC CH3
NO2
NO2
苯胺不能直接硝化,因为硝酸能把苯胺氧化成苯醌。 所以必须先将氨基“保护”起来,再进行硝化反应。
(4)磺酰化反应
伯胺和仲胺能与磺酰氯作用生成磺酰胺,叔胺 因氮上无氢原子而不发生此反应。
硝基是强吸电基,连在芳环上时,不仅是致钝的间位 定位基,而且通过吸电的诱导和共轭效应对其邻、对 位存在的取代基(—X、—OH、—COOH、—NH2等) 也会产生显著的影响。
a、使芳环上的酚羟基、羧基更易电离,即酸性增强。
COOH
COOH
COOH
pKa=4.20
NO2 pKa=2.21
pKa=3.42 NO2
N
O
O
间甲氧基苯胺 苯胺 对甲氧基苯胺
pKa 4.30
4.60
5.30
如何解释间甲氧基苯胺的碱性比苯胺弱, 而对甲氧基苯胺的碱性比苯胺强呢?
影响胺类碱性的主要因素
(A)电子效应:
脂肪叔胺 > 仲胺 > 伯胺> NH3 >芳香胺 (B)溶剂化效应:
+H RN H
H
OH2 OH2 OH2
+H R2 N
季铵碱是强碱,其碱性与氢氧化钠相当。
季铵碱与酸作用生成季铵盐,而季铵盐遇强碱不 会游离出季铵碱,说明季铵碱的碱性非常强。
R4N+OH- + HCl
R4N+Cl- + H2O
R4N+Cl- + NaOH
R4N+OH- + Na+Cl-
建立新的平衡,而不游离出季铵碱。
NH2 芳香胺的碱性
CH3NH2
伯胺和仲胺与酰卤、酸酐或羧酸能发生亲核取代反应得到N取代或N,N-二取代酰胺,这个反应也叫胺的酰化反应。
(R’CO)2O RNHCOR’ + R’COOH
RNH2
R’COCl RNHCOR’ +HCl
R2NH
(R’CO)2O R2NCOR’ + R’COOH R’COCl R2NCOR’ +HCl
NH2 (CH3CO)2O
HCl
OH CH3NH2 HCl 或写作[CH3NH3]+Cl
NH2 HCl
OH
NH2 HCl
或写作
NH+3 Cl
(2)烃基化反应(卤代烃的氨基化反应)
胺类化合物中氮原子上有一对未共用电子,它可以与卤代 烷发生亲核取代反应。如伯胺与卤代烷反应得仲铵盐。
R-NH2 + R’X
+
R-NH2X R’
仲胺的氮上仍有未共用电子对,可以继续与卤代烷反应得叔胺, 并且叔胺还可以进一步得到季铵盐,因此,最后得到的将是复 杂的混合物。所以该反应作为胺的制备方法是不合适的。
取代基在氨基的对位和间位时,给电子基团使碱 性增强,吸电子基团使碱性减弱;并且这种影响 在对位比在间位明显。
取代基在邻位时,一般与对位影响相似,但由于其它 因素的影响,绝大多数取代基(-OH除外),无论 是给电子还是吸电子的,都使碱性比苯胺的减弱;
碱性:间硝基苯胺 > 对硝基苯胺
NH 23;
SO2Cl NaOH RNHSO2
(可溶于NaOH)
R2NH +
SO2Cl NaOH R2NSO2
SO2Cl +
NH2
(不溶于NaOH)
SO2 NH
NH( C2H5)2 + CH3
SO2Cl
CH3
SO2N(C 2H5)2
由伯胺生成的磺酰胺,氮原子上留下的氢因受磺酰 基的影响,而具有弱酸性,能与碱作用成盐而能溶 于水;而仲胺形成的磺酰胺因氮上没有氢原子,故 不能溶于碱液,可利用这些性质上的不同进行三种 胺的分离与鉴定。称为兴斯堡(Hinsberg)反应。
CHO
SnCl2,浓HCl
NO2
△
CHO NH2
COOH
SnCl2,浓HCl △
COOH
NO2
NH2
中性介质中,反应 停留在苯胲阶段
NO2
Zn, NH4Cl H2O,60℃
NHOH
N-羟基苯胺(苯胲)
对于多硝基化合物,可选择适当的催化剂,如硫 化钠、硫化铵、硫氢化钠、硫氢化铵等,将其中 的一个硝基还原为氨基,其它硝基保留。
烷基连在芳胺氮原子上,则在烷基名称前加 “N”字母,以便与苯环取代物加以区别。
CH3 N
CH3
N,N-二甲基苯胺
CH3 N
CH2CH3
N-甲基-N-乙基苯胺
季铵化合物可看作是铵的衍生物来命名。
(CH3)4N+Cl-
氯化四甲基铵
(CH3)3N+(C2H5)OH-
氢氧化三甲基乙基铵
比较复杂的胺,以烃类作母体, 氨基作为取代基来命名。
第十章 有机含氮化合物
Nitrogenous compounds
重点:
• 胺的结构、分类和伯、仲、叔胺的命名; • 胺的碱性与成盐、烃基化反应、酰化和磺
酰化反应以及芳环上的取代反应; • 重氮盐的结构、反应和重氮化反应及其在