第十章 有机含氮化合物(2014-6-3)

3、胺的化学性质（1）碱性和成盐反应NH3+H2ONH4++OH-RNH2+H2ORNH3++OH-a、脂肪胺的碱性

氨

甲胺

二甲胺

三甲胺

pKa9.2410.6510.739.78

乙胺二乙胺三乙胺

pKa10.7111.010.75

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。

b、芳香胺的碱性

苯胺的碱性比氨小得多。因为氮上的未共用电子对与苯环有共轭作用，使其电子云密度降低，从而使其碱性大大减弱。

氨苯胺

N-甲基苯胺

N,N-二甲基苯胺

pKa

9.244.604.855.06

苯胺二苯胺三苯胺

pKa4.601.0近中性苯胺环上有取代基时，其碱性可以归纳为：

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

间甲氧基苯胺苯胺对甲氧基苯胺

pKa4.304.605.30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：胺氮上的氢越多，其铵正离子越稳定。伯胺>仲胺>叔胺

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：脂肪胺中仲胺的碱性最强，而伯胺和叔胺次之。

季铵碱是强碱，其碱性与氢氧化钠相当。

（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。

季铵碱>脂肪胺>NH3>芳香胺>酰胺

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。建立新的平衡，而不游离出季铵碱。R4N+OH-+HClR4N+Cl-+H2OR4N+Cl-+NaOHR4N+OH-+Na+Cl-芳香胺的碱性（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。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。卤代烷的活性为RI>RBr>RCl

芳胺的反应

有时可用醇或酚代替卤代烷作烃基化试剂：（3）酰基化反应

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。叔胺因为氮上没有氢原子，不能发生此反应。应用：1、保护氨基;2、降低氨基对芳环的致活能力；3、引入酰基。如对羟基乙酰苯胺又名扑热息痛的制备。例如：由苯胺制备对硝基苯胺

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。

鉴别：

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。（5）与亚硝酸反应（a）芳香伯胺(重点掌握)

芳香伯胺与亚硝酸在低温下反应生成重氮盐，称为重氮化反应。重氮盐（1）亚硝酸不稳定，一般用亚硝酸钠与盐酸或硫酸反应产生；（2）反应产物重氮盐是易溶于水的固体。干燥的重氮盐很不稳定，容易爆炸，只有在低温下或在水溶液中才稳定，所以，重氮盐一般保存在冰水中。

（b）脂肪伯胺1、该反应能定量地放出氮气，所以，可以根据氮气的量来进行伯胺的定量测定。2、脂肪族胺与亚硝酸的反应可适用于扩环反应，可制备5至9元的环状化合物。

（c）仲胺

脂肪仲胺和芳香仲胺与亚硝酸反应的结果基本相同，都是生成N-亚硝基化合物。用途：1、N-亚硝基仲胺是中性的难溶于水的黄色油状物或固体，可以用于鉴别仲胺。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。

芳香叔胺与亚硝酸反应得对亚硝基化合物，若对位有取代基，则亚硝基进入邻位。属于芳环上的亲电取代反应，亚硝基正离子（+N=O）是一个亲电试剂。

芳香胺的亚硝基化合物都有明显的颜色，可用于鉴别化合物。

（6）胺的氧化反应脂肪胺和芳香胺都容易被氧化，氧化产物复杂，主要取决于氧化剂的性质和反应条件。仲胺用H2O2氧化生成羟胺，叔胺用H2O2或RCOOOH氧化则生成氧化胺等。（7）芳香胺芳环上的亲电取代反应-NH2、-NHR、-NR2、-NHAr等是强邻对位定位基。是空阻较大的中等强度的邻对位定位基。+++++-NH3，-NH2R，-NHR2，-NR3，-NH2Ar是间位定位基。定位效应（a）卤化I2Br2/H2OHClAc2O,CH3COONaBr2/H2OH2OH+（b）磺化浓H2SO4180-190oC-H2O重排成盐内盐（两性离子）HOSO2Cl氯磺酸80oCRNH2稀HCl

对氨基苯磺酰胺（SN）是最简单的磺胺类药物，也是其他磺胺药物的母体，它的合成如下：各种磺胺类药物的通式

（c）硝化硝酸是一强氧化剂，胺极易被氧化，因此不宜直接硝化。(CH3CO)2O回流硝化试剂水解1、若要得到对位产物,则用酰化试剂先将氨基保护起来,再进行其它反应,然后水解恢复氨基;2、若要得到间位产物,则先将苯胺溶于硫酸,得到硫酸氢盐,为间位定位基,再进行其它反应,水解后恢复氨基;3、若要得到邻位产物,则用酰化试剂先将氨基保护起来,再磺化(占位和定位),进行其它反应,然后水解恢复氨基,去掉磺酸基。自学内容季铵盐和季铵碱—P216(1)季铵盐受热分解生成叔胺和卤代烷;(2)伯,仲,叔胺的铵盐与强碱作用,得到相应的游离胺;当用湿的氧化银作强碱时,则生成的卤化银难溶于水,反应能顺利进行;(3)季铵碱受热发生分解,结构不同时分解机理不同,生成产物也不同。三、重氮与偶氮化合物苯重氮正离子的结构

苯重氮正离子中,C-N-N键呈线型结构,其π轨道与芳环中的π轨道构成共轭体系,从而得以稳定。

重氮和偶氮化合物都含-N2-（氮氮重键）。-N2-的两端都与烃基相连叫偶氮化合物，-N=N-叫偶氮基；

-N2-的一端与烃基相连，而另一端与非碳（如X等）相连叫重氮化合物，含有重氮基-N+≡N。1、重氮与偶氮化合物的定义偶氮化合物重氮盐2、重氮盐的性质及其在合成中的应用（1）失去氮的反应重氮基（-N2-）在不同条件下可被-OH、-X、-CN、H等取代，生成各种不同的产物，同时放出N2的反应。（a）被卤素或氰基取代

重氮盐在亚铜盐催化下，重氮基被-Cl、-Br或-CN取代的反应称为桑德迈尔（Sandmeyer）反应。盖特曼（Gatterman）反应：用铜粉代替氯化亚铜或溴化亚铜，加热重氮盐，得到相应的卤化物。

芳环上直接碘化比较难,但重氮基比较容易被碘取代,加热重氮盐的碘化钾溶液,可生成相应的碘化物。

将重氮盐先制成氟硼酸重氮盐，然后小心加热，使之分解，得到相应的氟代物。此法称希曼（Schiemann）反应。（b）被羟基取代（水解反应）若用盐酸盐或氢溴酸盐，则由于Cl或Br有较强的亲核性，易与芳香正离子结合，产生副产物氯苯或溴苯。该反应必须在强酸下进行。若在中性条件下，生成的酚会与还没有反应的重氮盐发生偶合反应生成偶氮化合物。（c）被氢原子取代若是用乙醇的话，则有副产物芳基乙基醚产生。（d）取代反应的应用（2）保留氮的反应（a）还原反应还原成苯肼:以SnCl2+HCl,NaHSO3,Na2SO3以及SO2为还原剂。还原成苯胺:以Zn+HCl为还原剂。（b）偶合反应

在弱酸性,中性或弱碱性溶液中,苯重氮正离子(C6H5N2+)作为亲电试剂，进攻一些很活泼的芳香烃（如酚、芳胺等）发生亲电取代反应，生成偶氮化合物的反应，称为偶合反应。

偶合位置

由于空间阻碍，偶合反应主要发生在作用物的对位，若对位被占据时，才发生在邻位