有机化学基础 含氮化合

胺的化学性质和主要制备方法；芳香族重氮盐、烯胺在合成中的应用。第十四章含氮化合物硝基化合物的命名与卤代烃相似，是以烃为母体，把硝基作为取代基。

硝基甲烷伯硝基化合物

2-硝基丙烷仲硝基化合物硝基苯对硝基甲苯2-甲基-2-硝基丙烷叔硝基化合物2硝基化合物的制法

脂肪族硝基化合物，用伯卤代烷或仲卤代烷在DMF或DMSO溶液中，与亚硝酸钠起SN2反应生成。

芳香族硝基化合物，用硝酸和硫酸的混酸直接硝化的方法合成。

还原：硝基化合物可以被还原生成胺。(2)

脂肪族硝基化合物的化学性质有α-H的硝基化合物能和NaOH生成盐，溶于碱溶液中。与羰基化合物的缩合反应：有α-氢的硝基化合物，在碱性条件下可与醛或酮发生缩合反应，类似于羟醛缩合。

三羟甲基硝基甲烷β-硝基苯乙烯与亚硝酸的反应：伯、仲硝基化合物与亚硝酸反应，都能生成α-亚硝基衍生物。叔硝基化合物由于没有α-氢，不与亚硝酸发生反应。反应可用于区别三种硝基烷。(3)

芳香族硝基化合物的性质

还原反应：硝基苯在酸性条件下，用Fe或Zn做还原剂，可以还原为苯胺。当催化剂为强酸+Fe/Zn/Sn

等或Na+EtOH

时，还原硝基化合物生成伯胺。其中金属提供电子，起还原作用。氯苯很难发生亲核取代反应，当邻、对位被硝基取代后，则容易发生双分子亲核取代反应。

其他亲核试剂如NH3也能发生类似的反应。硝基处于离去基团的间位时,硝基失去活化作用，取代反应不易进行苯酚羟基的邻、对位引入硝基后，使酸性增强。

pKa：

9.89

7.15

0.38

氨1分类和命名

按氨分子中的氢原子被取代的个数，分为伯胺、仲胺、叔胺。伯胺仲胺叔胺注意：胺的伯、仲、叔意义，和醇、卤代烃不同。

伯胺叔醇伯胺的命名与醇相似，选择连有氨基的最长碳链为主链，并标出氨基的位置及其它取代基的名称和位置。乙胺1-丙胺4-甲基-2-戊胺环己胺多元伯胺，可命名为二胺、三胺等。乙二胺己二胺对苯二胺1,2,3-苯三胺仲胺和叔胺，选一个主碳链作胺的名称，其他碳链作为N上的取代基。

二乙胺(N-乙基乙胺)三甲胺(N,N-二甲基甲胺)N-甲基-1-丙胺N,N-二甲基苯胺铵盐、季铵化合物，作为无机铵的衍生物来命名。即将阴离子和取代基名称放在“铵”字之前来命名氯化二乙铵

氢氧化四甲基铵溴化二甲基十二烷基苄基铵沸点：伯胺和仲胺能形成分子间氢键，沸点比分子量相近的烷烃高，而低于醇；叔胺没有氮氢键，沸点较低。

水溶性：三类胺都能和水形成氢键，因此能溶于水，但随着分子量的增加，溶解度迅速降低。CH3(CH2)3NH2CH3(CH2)3CH3bp./℃77.836.1氮的电负性不如氧强，因而胺的分子间氢键比醇弱，所以胺的沸点比相应的醇低。乙胺：16.6℃乙醇：78.5℃4化学性质

胺类的大部分化学性质与氮原子上的孤电子对有关。

具有碱性、亲核性，能与一些亲电化合物如H+、卤代烷、羰基化合物等反应。碱性亲核性酸性被氧化亚硝化(1)

碱性胺和氨相似，具有弱碱性，能与大多数酸作用成盐。胺的盐都是结晶型固体，易溶于水。

胺的碱性较弱，因此铵盐在强碱如NaOH的水溶液中，能释放出游离胺。(季铵盐上的N原子无H，与NaOH作用不能释放出游离的胺)。在水溶液中，胺的碱性强弱次序为：pKb3.273.384.214.76(CH3)2NH>CH3NH2>(CH3)3N>NH3

脂肪胺>NH3>芳香胺。

丁基锂碱性比胺的共轭碱更强，可在乙醚或四氢呋喃中反应和胺生成锂盐。二烷基氨基锂氮上的空间位阻较大，只能和质子作用而不发生其他亲核反应，称为不亲核碱。苯炔(3)

烷基化反应

胺可以作为亲核试剂，和伯卤代烷发生取代，反应是按SN2历程进行的。

仲胺还可以进一步和卤代烷反应，直到生成季铵盐。

在一般条件下，反应很难停留在只生成仲胺或叔胺阶段，如用过量的卤代烷，可以得到季铵盐。

也可用伯卤代烷和大过量的氨反应来制取伯胺。

(4)

酰基化反应

叔胺的氮原子上没有氢原子，不能被酰化。在有机合成中常用乙酰化的方法来保护氨基。

酰胺在酸或碱催化下，很容易水解得到原来的胺。磺酰氯和胺的反应与酰氯相似，产物是磺酰胺。

低级的伯胺生成的N-烷基对甲苯磺酰胺，氮原子上有氢显酸性，能溶于NaOH水溶液中。仲胺的磺酰胺氮原子上没有氢，不溶于NaOH溶液。

叔胺与对甲苯磺酰氯不反应这个反应常用于伯、仲、叔胺的鉴别或分离，称为Hinsberg反应。不反应(不溶于NaOH溶液)溶解N-烷基苯磺酰胺N,N-二烷基苯磺酰胺练习：P90,问题14-4(5)

和亚硝酸反应

伯胺和亚硝酸反应，生成重氮盐。芳香族伯胺在强酸溶液中和较低温度下，与亚硝酸反应得到重氮盐。

芳香族重氮盐在较低温度下和水溶液中稳定，升高温度即分解放出氮气得到酚。芳香族重氮盐广泛用于合成。N-亚硝基胺为黄色油状液体或固体，用稀酸或加热分解为原来的胺，可用于分离提纯仲胺。脂肪族或芳香族仲胺和亚硝酸反应时，都得到N-亚硝基胺。

利用和亚硝酸作用的现象不同，也可区别伯、仲、叔胺，但不如Hinsberg反应常用。芳香族叔胺和亚硝酸反应时，可在氨基的对位引入亚硝基，产物为绿色片状晶体。(6)

氧化反应脂肪胺，在常温下较稳定，不易被空气氧化。胺的氧化有两种方式：加入氧和脱去氢。叔胺用过氧化氢或过氧酸氧化，生成氧化叔胺。具有β-氢的氧化叔胺加热时发生Cope消除反应，生成烯烃。

Cope消除的反应机理：通过形成平面五元环的过渡状态完成的。为立体选择性很高的顺式消除反应。

Cope消除反应的规律：有顺反异构体时一般以E型产物为主。67%21%12%消除方向，以违反查依采夫规则的产物为主；氨基的邻、对位上有卤素、硝基、氰基等吸电子基团时，用三氟过氧乙酸氧化，可以把氨基氧化成硝基。(7)

芳胺的亲电取代反应苯胺在水溶液中与溴的反应可用于鉴别。

卤代反应：氨基用酰基保护后，反应可停留在一氯或一溴化物阶段。要获得邻溴产物，可在溴化之前进行磺化占位后，再溴化，完成之后去磺酸基即可得到邻溴产物。

用硫酸或盐酸成盐后再溴化，主要为间位取代产物。硝化反应：芳香族伯胺容易被氧化，不能直接用硝酸硝化，用酰基将氨基保护起来后，硝化可以顺利进行。

（主要产物）（主要产物）用浓硫酸和浓硝酸的混合酸硝化，主要得到间硝基产物。

磺化反应：苯胺在室温下与浓硫酸作用时生成盐，在180~190℃与浓硫酸共热，生成对氨基苯磺酸。卤代芳烃在液氨中和NaNH2作用，卤素被取代生成苯胺。

(2)

卤代芳烃的氨解

卤素直接连在苯环上很难被氨基取代，卤素的邻、对位上有强吸电子基团时，则容易发生亲核取代。

芳香族伯胺的亲核性弱，与卤代烃反应容易停留在生成仲胺阶段。例题(3)含氮化合物的还原芳香族硝基化合物很容易由硝化得到，硝基苯在酸性条件下用锡、铁、锌等金属还原，可制取苯胺。二硝基化合物用(NH4)2S、Na2S等还原，可以只还原一个硝基。酰胺、取代酰胺用氢化铝锂在无水乙醚等溶剂中还原，可以得到伯胺、仲胺或叔胺。

肟容易还原成伯胺，这是由醛酮制备伯胺的方便方法。腈用氢化铝锂还原或催化加氢也得到伯胺。(4)醛或酮的还原氨化

醛或酮和氨或胺发生亲核加成后脱水生成的亚胺，催化加氢可得到胺。(5)

Gabriel合成法

邻苯二甲酰亚胺在碱性条件下，和卤代烷发生亲核取代反应，将取代产物水解可得到伯胺。这种方法得到的伯胺中，不含仲胺、叔胺等杂质。

Hoffmann重排：氮原子上没有取代基的酰胺，在碱性条件下与溴或氯作用，脱去羰基生成伯胺。季铵盐和氢氧化钠溶液为平衡反应，制取季铵碱时常用湿的氧化银与季铵盐作用。

季铵碱是强碱，极易吸湿，其碱性和NaOH或KOH接近。

季铵碱受热易分解，无β-氢的季铵碱分解时发生SN2反应。在β-碳上有氢的季铵碱，受热分解发生消除反应时，遵循Hofmann规则：氢原子通常是从含氢较多的β-碳原子上除去，即生成双键碳原子上连有较少烷基的烯烃。95%5%主要产物为双键上烷基最少的烯烃。导致季铵碱按Hofmann规则消除的原因：

①β-H的酸性：

β-H的酸性顺序：CH3—>RCH2—>R2CH—98%当β-碳上连有苯基、乙烯基或羰基、氰基等吸电子基团时，Hofmann规则不适用。

96%原因：共轭体系使产物更稳定，吸电基团能使β-氢酸性增强。将胺彻底甲基化后，转变成季铵碱，然后进行Hofmann消除，常用来测定胺的结构。根据消耗的碘甲烷的摩尔数可推知胺的类型；测定烯烃的结构即可推知烃基的骨架。7烯胺

氨基直接和双键碳相连的化合物称为烯胺。烯胺的制备：通常是用含有α-氢的醛或酮与仲胺缩合，这样能得到稳定的三级烯胺。所用的仲胺常为环状化合物，如四氢吡咯，六氢吡啶(哌啶)等。

烯胺分子中N原子上的未共用电子对和双键之间存在p-π共轭，使位于双键上的β-碳原子具有亲核性。

烯胺与卤代烃等起亲核取代反应生成的产物，水解后生成α-位烃化的酮。通过烯胺可以在酮的α-位引进一个烃基或酰基，因此烯胺在有机合成上是一种重要的中间体。1分类、结构和命名

偶氮化合物为—N＝N—和两个烃基相连的化合物。

偶氮苯对羟基偶氮苯结构接近对称的偶氮化合物命名时，以偶氮苯为母体。

14-3重氮和偶氮化合物偶氮甲烷萘-2-偶氮苯偶氮二异丁腈2芳香族重氮盐的制法重氮化反应：将芳香族伯胺溶于2.5~3mol·l-1的无机酸溶液中，在0~5℃下，加入等摩尔的NaNO2溶液。

反应条件：较低温度0~5℃；在过量的强酸性溶液中进行；NaNO2保持略过量。

被羟基取代：重氮盐在酸性溶液中加热时，发生水解生成酚。反应实际上是重氮盐的分解。使用硫酸的重氮盐，是为了减少其他亲核试剂的干扰，因为HSO4-的亲核性较弱，不会与H2O竞争。

氯化重氮盐在亚铜盐的催化作用下，重氮基能被氯、溴、氰基等取代，称为Sandmeyer反应。

在溴代时，应使用氢溴酸的重氮盐，因为在反应体系中有氯离子存在时，会生成氯苯。用氰基取代重氮基时可以用盐酸的重氮盐，这是由于CN-的亲核性比卤素离子强。

I-的亲核性比水和其他卤素离子都要强很多，因此在重氮盐溶液中加如KI，加热后可得到碘苯。还原性试剂次磷酸或碱性甲醛溶液，可以使重氮基被氢原子取代。

用氟硼酸重氮盐加热，可得到氟苯，称为Schiemann反应。

将重氮氟硼酸盐悬浮在亚硝酸盐的水溶液中，然后再用铜粉处理，重氮基被硝基取代，称为Gatterman反应。

重氮盐芳环上的取代反应：例1.

例2.

例3.

例4.

(2)还原反应重氮盐可以被氯化亚锡、锡和盐酸、锌和乙酸、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等还原成苯肼。生成的苯肼在酸性条件下以盐的形式存在，苯肼盐用碱处理可释放出苯肼。(3)偶联反应

重氮盐易与酚、芳胺等发生偶联反应，生成偶氮化合物。重氮组分偶联组分酚的偶联，一般在pH=8~10，这样的条件下酚和碱作用生成酚盐，

而—O-比—OH更能使苯环活化；若碱性太强(pH>10)则重氮盐变成重氮酸或重氮酸盐，不能发生偶联反应。偶联反应一般总是发生在氨基或羟基的对位，如果对位已被占据，则在邻位发生。

对位红一、二级芳胺，氮上有氢原子，易与重氮盐发生N-偶联，因此重氮化反应必须在强酸溶液中进行。

其他的酸、酚、烯醇可以和重氮甲烷发生类似的反应，生成卤代烷、酚醚、烯醇醚。