教学重点苯环上亲核取代反应芳香族重氮盐的性质和应用胺的

1、教学重点苯环上亲核取代反应芳香族重氮盐的性质和应用胺的14.1 硝基化合物 14.1.1 脂肪族硝基化合物的性质 1、还原反应：硝基化合物在铁和盐酸作用下可以被还原成胺 2、-氢的酸性 假酸式 酸式结构 3、 有-氢的硝基化合物与羰基化合物的缩合反应 PhCHOCH3NO2PhCH=CHNO2OH-+3HCHOCH3NO2H2O(HOCH2)C-NO2+OH-CH3NO2O2NCH=CHCH3H3CPhCHO +OH-H2ORNO2+FeRNH2HClNOO-CH2RCHNOHO-R+CHNO-O-R+OH-第1页/共46页14.1.2 芳香族硝基化合物的性质 1、还原反应 2、碱性还原：芳香

2、族硝基化合物在锌粉和氢氧化钠条件 下，可以被还原成氢化偶氮苯及其衍生物 3、苯环上的亲核取代反应 PhNO2+FePhNH2HClPhNO2ZnNaOHPhNHNHPhCH3NO2CH3NHNHH3CNaOHZnClNO2OHNO2OH-H2O第2页/共46页1、历程 2 2、条件：在离去基团的邻位或对位有强的吸电子基时，例如硝基，离去基团才可以离去顺利发生苯环上的亲核取代反应 14.2 胺 ClNO2OCH3NO2CHONaCH3OHNO2NO2KFDMFClNO2FNO2NO2NO2PhNH2ClNO2NHPhNO2NO2NO2ClNO2ClNO2Nu_Nu-NuNO2-Cl-第3页/共4

3、6页14.2.1 胺的分类和命名 一、分类 1、氨的衍生物 伯胺、仲胺、叔胺、季铵盐、季铵碱 2、烃基的不同 3、氨基的数目不同 二、命名 1、简单的胺：烃基的名称+胺 2、氮原子上所连有的基团不同时，小的作为基团 CH3NHCH3NH2H3CNH2N(CH3)2CH3CH2NHCH3第4页/共46页3、二元或多元伯胺 4、复杂的胺可以看成烃的衍生物 5、季胺化合物的命名 溴化四乙胺 三甲基十六烷基氢氧化铵 14.2.2 胺的物理和光谱性质 H2NNH2NH2CH2CH2NH2NH2(CH2)6NH2H3CHCNH2CH2CH(CH3)2Et4N+Br-Me3N+C16H33Br-第5页/共4

4、6页1、低级的脂肪氨为气体一、物理性质 2、碳原子数目相同的胺沸点伯胺仲胺叔胺 3、芳香族的胺有毒 二、光谱性质 1、红外光谱：伯胺两个尖峰；仲胺单个尖峰 2、宽峰具有仲氢交换实验 14.2.3 胺的立体化学 1、胺上的三个基团均不一样 CH3CH2CH2NH2CH3CH2NHCH3(CH3)3NNN:NN:第6页/共46页2、季铵盐或碱 14.2.4 胺的化学性质 一、胺的碱性 1、应用：分离和提纯 2、胺的碱性比较 1）气态脂肪族胺 (CH3)3N (CH3)2NH CH3NH2 NH3NRRRNRRRRR+x-x-RNH2+HClRNH3ClNaOHNaCIRNH2+ H2O +第7页/

5、共46页2)在水溶液中脂肪族胺的比较 3)芳香族胺的碱性比较 二、一级或二级胺的酸性 二异丙基氨基锂 RNHHHRNHH+ROH2OH2OH2OH2OH2OH2R3NHNH3 PhNH2 Ph2NHNH2OCH3NH2CH3NH2HNH2ClNH2NO2C6H5Li+C4H9Li+(C2H5)2NHLiN(C2H5)2C6H6(i-Pr)2NH(i-Pr)2NLi第8页/共46页三、胺的烷基化 四、酰基化反应 应用：保护氨基：例如对溴苯胺的制备（苯） 五、磺酰化反应 应用：鉴别不同的胺 该试剂称为兴斯堡试剂 RNH2RXNaOHRNHRRNR3OH-+PhNH2PhNHCOCH3H3O+PhN

6、H2+1)2)OH-, H2O(CH3CO)2OK2CO3RNH2PhSO2Cl+PhSO2NHREt3NTsNR2N. R.NaOHTsNRNa+-RNH2R2NHTsCl+TsNHRN. R.N. R.R3N第9页/共46页六、与亚硝酸的反应 1、脂肪族胺 2、芳香族胺 应用：鉴别不同的芳胺 RNH2ROHN2RN2+H2OR2NH+HNO2HNO2R2N-NOR3NR3NHNO2HNO2PhNH2PhN2+Ph2NH +PhN-NON(CH3)2N(CH3)2ONHNO2HNO2HNO2第10页/共46页七、叔胺的氧化和热消除反应 1、定义：叔胺在过氧化氢存在条件下，可以被氧化成氧化叔胺

7、，有的氧化叔胺在加热条件下生成烯烃和羟基胺 2、历程 3、反应的规律：顺式共平面，霍夫曼规则 CCRRRRHN(CH3)2-O+CCRRRR(CH3)2NOH+CH2N(CH3)2CH2N(CH3)2CH2O-(CH3)2NOHH2O2+HPhN(CH3)2PhHCH3HPhN(CH3)2PhHCH3O-+H2O2CCHPhPhCH3(CH3)2NOH+第11页/共46页八、异腈的生成 九、芳胺的特性 1、氧化（在氧化反应中氨基需要保护） 2、卤代反应 如需要单取代的需要降低苯环的活性 RNH2RNCCHCl3KOHEtOH+NH2H2SO4MnO2OO+NO2CH3NH2COOHNH2Br2

8、NH2BrBrBr+NH2(CH3CO)2ONHCOCH3+Br2NHCOCH3BrOH-/H2ONH2Br第12页/共46页3、磺化反应 4、硝化反应 NH2H2SO4+NH3HSO4180-190oCNH2SO3HNH3+SO3-+-NH2(CH3CO)2ONHCOCH3+NHCOCH3HNO3/HOAcHNO3/Ac2ONHCOCH3NHCOCH3NO2NO2OH-/H2ONH2NO2NH2NO2第13页/共46页十、霍夫曼彻底甲基化反应 1、定义：胺在过量的碘甲烷的作用下生成季铵盐，在湿的 氧化银作用下生成季铵碱，最后热解消除生成烯烃 2、反应规则：霍夫曼规则（生成取代基较少的烯烃）

9、季铵盐过量季铵碱烯烃CH3I胺Ag2OH3CHCNH2CH(CH3)2H3CHCN(CH3)3I-CH(CH3)2H3CHCN(CH3)3OH-CH(CH3)2+过量CH3INHCH3NCH3H3CCH3NCH3H3CCH3NH3CCH3I-+OH-过量CH3I过量CH3ICH2=CHCH(CH3)2Ag2OAg2OAg2O第14页/共46页3、反式共平面消除 4、霍夫曼规则的实质：消除酸性较强的氢 14.2.5 胺的制备 一、氨或胺的烃化 1、直接和卤代烃作用 PhHNH2PhHCH3过量CH3ICCPhHCH3PhAg2OO2NCH2CH2NCH3CH3CH2CH3+OH-O2NCH=CH

10、2Me2NC2H5+RNH2RXNaOHRNHRRNR3OH-+第15页/共46页2、苯环上的亲核取代反应 3、苯炔历程 1）苯炔存在的证明 2）苯炔的结构NH3ClNO2NH2NO2NO2NO2ClHNH2-NH2-NH3NH2ClNH2NaNH2NH3(I)NH2+*50%50%ClH3CCH3N. R.NaNH2NH3(I)第16页/共46页3）苯炔的生成方法 二、含氮化合物的还原 1、硝基化合物的还原 ClNaNH2NH3(I)FBrLiF-Li+N2+Cl-COOHN2+CO2ArNO2Fe/HClArNH2Fe/HClSn/HClSnCl2/HClCHONO2NO2NO2NH2NO

11、2CHONH2NH4HSSnCl2/HCl第17页/共46页2、含有键化合物的还原 三、醛或酮的还原胺化 1、醛酮与氨或一级胺在催化剂，在氢气条件下生成胺 PhCHONH3H2/NiPhCH2NH2+COCH3CHNH2CH3NH3+H2/NiPhCHOPhNH2PhCH2NHPhH2/Ni+PhCH=NHCORRCNRROHCH NH2RRNH2OHNa+EtOH1)LiAlH42)H2ORCONH2RCH2NH2CON(CH3)2CH2N(CH3)21)LiAlH42)H2O第18页/共46页2、刘卡特反应：醛酮与甲酸铵在高温作用下生成胺 3、埃斯韦勒克拉克反应 一级或二级胺在甲醛/甲酸所

12、用下生成三级胺 四、盖布瑞尔合成法 例题：从甲苯合成苄胺 COCH3CHNH2CH3HCOONH4+PhCH2CH2NH2PhCH2CH2N(CH3)2+NHPhNPhCH3+HCHOHCOOH2HCHO2HCOOHNHOONNaOORXN-ROOOH-or NH2NH2NHNHCOO-COO-OOOOO+NH3OH-or第19页/共46页五、霍夫曼降级反应 14.2.6 烯胺 1、制备：含有的-H羰基化合物在TsOH条件下与二级胺作用 2、应用：活化羰基的邻位，引入烷基 3、例题从己二酸合成 RCONH2RNH2Br2,NaOHONHOTsOHNO+NO1)RX2)H3O+OROCH2Ph第

13、20页/共46页14.3 重氮和偶氮化合物 1、所连基团均为烷基时为重氮化合物 2、其中一个为烃基时为偶氮化合物 重氮甲烷 氯化重氮苯 苯基重氮磺酸钠 14.3.1 芳香族重氮化反应 芳香族的胺与亚硝酸作用可以在低温下得到芳香族的重氮盐 NNPhPhNNCCNNCH3H3CCH3CH3CH3CH3NNPhPhNNCCNNCH3H3CCH3CH3CH3CH3ArNH2NaNO2HClArN2+Cl-ArN2+HSO4-H2SO4+ArNH2+NaNO2第21页/共46页一、取代反应 1、被羟基取代 2、被卤素取代 1）被卤素氟取代 2）其它卤素 N2+HSO4-OHH3O+NH2CH3CH3CH

14、3FCH3N2+HSO4-N2+BF4-NaNO2H2SO4HBF4ArN2+HSO4-CuX,KXArXKIArIOHNO2ClNO2OCH3OH第22页/共46页3、被氰基取代 4、被氢原子取代 ArN2+HSO4-HCN, CuCNArCNCOOHBrBrCH3CH3H3PO2/EtOHArN2+HSO4-ArHBrBrBrCH3BrBrBrBrBrBr第23页/共46页二、还原反应三、偶联反应 1、芳香族重氮盐与芳胺在弱酸中偶联2、芳香族重氮盐与酚在弱碱中偶联ArN2+Cl-+ArNHNH2SnCl2SnCl2 : Sn/HCl, Zn/HOAc, NaSO3, NaHSO3PhN2+

15、Cl-pH: 57Ph-N=NN(CH3)2+PhN(CH3)2PhN2+Cl-+OHOHCH3PhN2+Cl-+PhN2+Cl-pH: 89Ph-N=NOH+PhOH第24页/共46页14.3.2 重氮甲烷 1、与酸的反应生成酯 2、与酚的反应生成醚 3、与醛酮的反应 应用：生成环扩大的产物 COORH-CH2-NN+COO-RCH3-NN+RCOOCH3N2+ArOHCH2N2ArOCH3N2+ArOH-CH2-NN+ArO-CH3-NN+ArOCH3N2+CORR-CH2-NN+RCO-RCH2-NN+RCOCH2ROOOCH2N2+第25页/共46页14.4 分子重排 14.1.1 缺

16、电子重排 一、片呐醇重排 引申：卤代醇、氨基醇、环氧化物 H3CCCH3OHCCH3CH3OHH3CCCH3CH3CCH3OH+H3CCCH3OHCCH3CH3NH2H3CCCH3CH3CCH3OHNO2H3CCCH3OCCH3CH3H3CCCH3CH3CCH3OH+H3CCCH3OHCCH3CH3XH3CCCH3CH3CCH3OAgNO3第26页/共46页规则1：生成碳正离子稳定的羟基首先结合质子；迁移能力 大的基团首先发生迁移，反式迁移。 规则2：卤素和银离子结合，从而形成碳正离子 规则3：环氧化合物在酸性条件下的历程和规则1基本相同 PhCPhOHCHHOHPhCPhHCHOH+H3CC

17、PhOHCHIHPhCHHCCH3OHNO2H3CCPhOHCPhCH3OHPhCPhCH3CCH3OPhCPhOHCCH3CH3OHPhCPhCH3CCH3OH+H+第27页/共46页练习 二、瓦格涅尔麦尔外因加成 多取代的醇在酸性条件下重排成烯烃，与HX生成重排的产物 CH3OHCH3CH3OHCH3OHHH+H+(CH3)3CCHCH3OH(CH3)2CCH2CH3(CH3)3CCH2OHHClClH2SO4(CH3)2C=C(CH3)2Ag+CH3CH3ClHCl(CH3)3CCH2Br(CH3)2C=CHCH3第28页/共46页三、杰姆杨若夫重排 脂肪族的伯胺与亚硝酸作用形成碳正离子

18、，重排的反应 例如四、拜依尔维利格重排 (CH3)2CCH2CH3(CH3)3CCH2NH2HNO2OHPhCH2CH2-NH2PhCH2CH2OHHNO2+PhCH2CH2OH*OOOOHCNHOCNH2/NiHOCH2NH2HNO2OCRROCRORPhCO3H第29页/共46页1、历程 2、规则：迁移能力大的首先迁移 3、实例：异丙苯氧化历程 ORROHRRH+:OCO-OPhCRROCOOPhOH:OHCROR+OC-OPh+RCOORPhCOOHOCPhCH3OPhCO3HPhCO3HCCH3CH3OOHH3O+OHCH3COCH3+第30页/共46页五、二苯基乙二酮二苯基羟基乙酸的

19、重排 1、历程 2、规则：羟基首先进攻活泼的羰基 PhCOCOPh1)OH-2)H3O+PhCCOOHOHPhOCPhCOPhOH-CHOCOPhPhO-CHOCO-PhOPhC-OCOHPhOPhCHOCOHPhOPhH3O+OCCOPhCHOCOHOPhH3COOCH3*1)OH-2)H3O+第31页/共46页六、伍尔夫重排 1、机理 2、如不过量RCOCl+CH2N2RCOCHN21)Ag2O2)H2ORCH2COOHCOClR-CH2-NN+RCO-ClCH2-NN+RCOCH-NN+HRCOCH:RCH=CORCOCH NN+-RCOCHNN+-Ag2O/H2OOH-RCH=COHO

20、-HOHRCH2COOHRCOCH2-NN+Cl-RCOCH2-Cl第32页/共46页七、霍夫曼重排 1、历程 例题从甲苯合成间溴苯胺 OCRHNHOH-BrBrCNHO-ROCRBrNHOH-OCRNBr:OCRN:OH-HNCOOHRNCO-OHRHOH-CO2RNH2RO-NCO-ORRROHRNHCO2RRN=C=ORN=C=OCH3BrNH2第33页/共46页八、贝克曼重排 1、反应历程 2、规则：处于羟基的反式基团发生迁移 CNRROHRHNCORH2SO4OR PCl5CNRROH:CNRROH2+CNRRRCNRRCOH2NRRCOHNRH+-H2OH2O-H+:+:+RHNC

21、ORNOHNOHHHHHHNONHOH2SO4OR PCl5H2SO4OR PCl5NHOHHHHNHOH2SO4OR PCl5第34页/共46页14.4.2 富电子重排 一、法伏尔斯基重排 1、定义：卤代酮在碱性条件下重排生成酸的反应 2、历程 RHCHCOCHClRRCHCO-CHClROH-ORROH-HORRO-H2ORCH2CHRCOOHOClCO2EtEtONaEtOHCO2Et*50%50%+第35页/共46页二、斯蒂文斯重排 1、定义：含有的季铵盐在碱性作用下失去-H，烃基从N 原子上迁移到-位的反应 2、历程 R3N+-CH2CO2EtR2NCHCO2EtROH-R3N+-C

22、HCO2EtHOH-R2N+-CHCO2EtR-R2NCHCO2EtROH-(CH3)2N+CH2CO2Et(CH3)2NCHCO2EtCH2PhCH2PhOH-CH3S+CH2CO2EtCH3NCHCO2EtCH2PhCH2Ph第36页/共46页三、维狄烯重排反应 醚与强碱作用，其中一个烃基发生迁移生成醇的反应 14.4.3 芳环上的重排反应 一、联苯胺的重排：氢化偶氮苯在强酸作用下重排成联苯胺的反应 1、历程RCH2ORPhLiRCH-O-RNH2H2NPhNHNHPhH+HNHNH2NH2N+NH2+H.H+NH2H2N+HTM第37页/共46页用途：合成联苯类化合物 二、克莱森重排反应

23、 苯基烯丙基醚在高温下重排生成烯丙基苯基酚的反应 1、历程BrBrCOOHHOOCHHHHBrBrBrBrCOOHCOOHOCH2CH=CH2OHOHCH2CH=CH2CH2CH=CH2+第38页/共46页实例 三、弗瑞斯重排反应：酚酯在催化下重排成酚酮的反应 OCOCH3OHOHCOCH3COCH3+OCH2CH=CH2OHCH2CH=CH2*OCH2CH=CHCH3OHCHCH=CH2CH3OCH2CH=CHCH3CH3H3COHCH3H3CCH2CH=CHCH3OCH2CH=CH2CH3H3COHCH3H3CCH2CH=CH2*第39页/共46页14.1.2 芳香族硝基化合物的性质 1、

24、还原反应 2、碱性还原：芳香族硝基化合物在锌粉和氢氧化钠条件 下，可以被还原成氢化偶氮苯及其衍生物 3、苯环上的亲核取代反应 PhNO2+FePhNH2HClPhNO2ZnNaOHPhNHNHPhCH3NO2CH3NHNHH3CNaOHZnClNO2OHNO2OH-H2O第40页/共46页1、历程 2 2、条件：在离去基团的邻位或对位有强的吸电子基时，例如硝基，离去基团才可以离去顺利发生苯环上的亲核取代反应 14.2 胺 ClNO2OCH3NO2CHONaCH3OHNO2NO2KFDMFClNO2FNO2NO2NO2PhNH2ClNO2NHPhNO2NO2NO2ClNO2ClNO2Nu_Nu-NuNO2-Cl-第