《有机化学》课件-17-5

17.5重氮化反应和重氮盐一、重氮化反应

在强酸存在下芳胺与亚硝酸在低温作用生成重氮盐的反应叫重氮化反应（diazotization)。重氮盐在强酸中为一透明液体(若将其分离则为固体），在中性或碱性介质中不稳定，高温、见光、受热、振动都会使之发生爆炸。在低温能保存几小时。幸运的是重氮盐可以不加分离直接应用。在pH5〜9范围内重氮盐与偶氮物之间为一平衡。二、重氮基被取代的反应及在合成中的应用

重氮盐非常活泼，它的重氮基容易被其他基团取代，形成一般芳香亲电取代反应所不能生成的芳香化合物，所以它是有机合成上极为重要的一类反应。1.被卤素和氰基取代

在强酸介质中重氮盐与卤化亚铜或氰化亚铜在20°C〜26°C作用放出氮气使卤素或氰基取代重氮基。这个反应称作桑德迈耶（Sandmeyer)反应。

反应产物分别是芳香卤化物和芳香腈类化合物。碘和氟代芳香化合物也可通过重氮盐制备，但不属桑德迈耶反应。前者由重氮盐与碘化钾直接作用得到。后者由氟硼酸的重氮盐加热制备。

重氮基被卤素和氰基取代的方法可用来制备芳烃直接卤代不易得到的碘代或氟代芳烃，还提供了在芳环上直接引入氰基的方法。重氮基被氯和溴取代似乎意义不大，但当你所需要的芳香化合物，因定位效应不能直接采用芳香亲电取代反应合成时，就显示出了该反应的重要价值。如间氯溴苯的合成。卤素是邻对位定位基，不能从一卤代苯再卤代合成，而通过重氮盐的方法能得到满意的结果。

对甲基苯甲酸不易从对二甲苯氧化制备，因两个甲基有同时被氧化的可能。若从甲苯开始，利用重氮盐的方法就能得到较好收率的对甲基苯甲酸。它的合成路线如下：2.被羟基和氢取代

重氮盐在氧化亚铜和铜盐存在下与水作用，或与稀硫酸水溶液作用，放出氮气，重氮基被羟基取代生成酚。当重氮盐与次磷酸反应重氮基被氢取代。这两个反应在合成某些芳香化合物上是十分重要的，下面仅举两例说明。

间硝基苯酚不能从一般的亲电取代反应制备，由苯酚硝化，主要得邻对位硝基苯酚，很难获得间硝基苯酚。间硝基苯磺酸可由一般亲电取代反应制得，但它的钠盐碱熔因硝基高温碱性条件下不稳定而得不到间硝基苯酚，也就是说，由亲电取代反应制备这个硝基苯酚是失败的。采用重氮盐的方法就可得到满意收率的纯的间硝基苯酚。作法是把制得的间硝基苯胺中的氨基通过重氮化由羟基取代。

重氮基被氢取代的反应在合成中经常遇到，利用它可去掉芳环上的硝基和氨基，最典型的例子是间硝基甲苯的合成。通过芳环上的亲电取代反应它不容易被制备。由甲苯硝化主要是邻对硝基甲苯，若从硝基苯起始导人甲基，这种设想似乎是可行的，但尽管硝基是间位定位基使第二基团进入间位，然而由于它的强拉电子的作用使傅一克反应不能进行，所以合成也是失败的。

若采用重氮盐的方法，通过一系列反应则可成功地获得间硝基甲苯。以甲苯为原料通过硝化，还原得到对甲基苯胺，保护氨基并借这个酰氨基的定位效应把硝基导入甲基间位，然后用重氮基被氢取代的方法去掉氨基。3.被芳基取代

重氮盐在碱存在下与芳烃作用，结果重氮基被芳基取代。这是制备不对称联苯的难得的方法。反应是自由基历程，可用如下的反应式描述。三、偶合反应及偶氮染料1.偶合反应

在中性或弱碱性介质中重氮盐容易与芳香胺、酚等具有强给电子基团的芳香化合物反应，芳香化合物环上的氢被取代生成偶联产物，这个反应叫偶合反应（couplingreaction)。举例如下：

偶合反应为芳环上的亲电取代反应，重氮盐的正离子是弱的亲电试剂，故而偶合的化合物芳环上必须有强的给电子基团才容易进行。给电子基团为邻对位定位基，可以想像偶合位置是在邻对位，一般情况下在对位，若对位被占据则偶合在邻位。芳香伯、仲胺在氮上有偶合的可能，但这种偶合产物在酸性介质中加热则可重排到对位。2.偶氮染料

偶合反应是重要的反应，通过它可制备一系列具有大π体系的偶氮化合物。这些物质吸收光的波长都可进入可见区，呈现出漂亮的颜色，构成了最重要的一类染料——偶氮染料(azodye)，该类染料中均含有—N=N—发色团和—S03Na，—NH2，—0H等助色团。它们的合成通过偶合反应，如早期的直接染料刚果红（Congo-red)是由联苯胺重氮盐与萘系芳胺偶合而得。四、重氮甲烷1.性状、结构与制备

重氮甲烷(diazomethane)常温下为一黄色有毒气体，沸点为-23°C，加热或使其接触碱金属或粗糙的容器表面往往会发生爆炸。在有机合成中一般应用它的乙醚溶液。

重氮甲烷的结构可用如下共振式描述。

重氮甲烷的一般制备方法是用N-甲基-N-亚硝基酰胺类化合物与浓的氢氧化钾溶液反应:

2.反应

重氮甲烷非常活泼，它可与许多化合物发生反应，是一个重要的有机合成试剂。(1)作为甲基化试剂

重氮甲烷与酸、酚、烯醇等反应在羟基氧上导入甲基生成酯和甲基醚，如酸与重氮甲烷生成甲酯的反应收率很高，有时可达100%。（2)与酰氯作用

重氮甲烷与酰氯作用生成重氮酮。该反应采用过量的重氮甲烷，目的是消耗反应中产生的氯化氢，反应过程是不饱和碳上的亲核取代。

若采用lmol重氮甲烷，上述反应中间体7会与氯负离子发生饱和碳上的亲核取代反应，则最终产物为氯代甲基酮，有时可采用这一反应制备氯代甲基酮。(3)与醛、酮反应

重氮甲烷的亲核性还表现在它与醛、酮的作用，起始步骤就是对羰基的亲核加成，反应一般为两种产物，一个为多一个亚甲基的酮，另一个为环氧化合物。

它们是通过中间体8的不同变化得到的，前者是放出氮气生成中间体9,而后发生重排得到，后者是中间体8放氮同时发生氧负离子的亲核进攻而生成。

反应物若为醛，则往往发生氢的重排得到甲基