有机含氮化合物 (5)课件.ppt
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1、Chapter 12关于有机含氮化合物(5)第1页,此课件共119页哦Chapter 1212.1 硝基化合物的分类、结构及物理性质12.2 硝基化合物的化学性质12.3 胺的分类与结构12.4 胺的物理性质12.5 胺的化学性质12.6 烯胺12.7 腈12.8 异腈及异氰酸酯12.9 重氮及偶氮化合物第2页,此课件共119页哦Chapter 12有机含氮化合物的结构特征:有机含氮化合物的结构特征:含有:含有:C-N,C=N,CN 等键;等键;或或 N-N,N=N,NN,N-O,N=O,N-H等键等键本章重点:本章重点:硝基化合物硝基化合物(R-NO2)胺类胺类(R-NH2)腈类腈类(R-C
2、N)异腈异腈(R-NC)异氰酸酯异氰酸酯(R-NCO)重氮化合物重氮化合物(R-N2X)偶氮化合物偶氮化合物(R-N=N-R)第3页,此课件共119页哦Chapter 1212.1 硝基化合物的分类、结构及物理性质硝基化合物的分类、结构及物理性质12.1.1 分分 类类12.1.2 结结 构构12.1.3 物理性质物理性质 第4页,此课件共119页哦Chapter 12 根据碳架分类:脂肪族硝基化合物 脂环族硝基化合物 芳香族硝基化合物 根据硝基数目分类:一硝基化合物 多硝基化合物12.1.1 分分 类类RNO2,ArNO2 官能团:官能团:NO2第5页,此课件共119页哦Chapter 12
3、根据硝基相连的碳分类:伯硝基化合物 1-硝基丙烷 仲硝基化合物 a-硝基丙烷 叔硝基化合物 a-甲基-2-硝基丙烷 第6页,此课件共119页哦Chapter 1212.1.2 结结 构构硝基化合物 硝基的结构硝基的结构Nsp2 平面结构,平面结构,p-共轭共轭N-O 键平均化,两氧原子等同键平均化,两氧原子等同第7页,此课件共119页哦Chapter 12 硝基直接连在苯环上的芳香族硝基化合物的结构硝基直接连在苯环上的芳香族硝基化合物的结构-,p-共轭;-NO2 有-I,-C 效应硝基苯的结构硝基苯的结构第8页,此课件共119页哦Chapter 12相对分相对分子质量子质量沸点沸点/oC75
4、75 72 72 74 115 17 80 76 57相对分相对分子质量子质量沸点沸点/oC 123 120 136 122 211 202 199.6 195 1.一般物理性质一般物理性质12.1.3 物理性质物理性质第9页,此课件共119页哦Chapter 12 相对密度 1,不溶于水,溶于有机溶剂,溶于浓H2SO4中。有的多硝基化合物有香味,如2,6-二甲基-4-叔丁基-3,5-二硝基-苯乙酮,俗称“麝香酮”;硝基化合物有毒,通过皮肤可被吸收。第10页,此课件共119页哦Chapter 12 IR谱谱:伯、仲 NO 15451565 cm-1 13601385 cm-1 叔 NO 153
5、01545 cm-1 13401360 cm-1 芳香 NO 15001550 cm-1 12901365 cm-1 2.光波谱性质光波谱性质第11页,此课件共119页哦Chapter 12邻硝基甲苯的红外光谱邻硝基甲苯的红外光谱第12页,此课件共119页哦Chapter 121H-NMR谱谱 -H =4.28 4.34 硝基丙烷的核磁共振谱硝基丙烷的核磁共振谱第13页,此课件共119页哦Chapter 1212.2 硝基化合物的化学性质硝基化合物的化学性质12.2.1 a-a-氢的活泼性氢的活泼性12.2.2 还原反应还原反应12.2.3 硝基对苯环的影响硝基对苯环的影响第14页,此课件共1
6、19页哦Chapter 121.互变异构现象互变异构现象 -超共轭超共轭 -NO2,-I效应效应 -H很活泼很活泼12.2.1 a a-氢的活泼性氢的活泼性硝基化合物的硝基化合物的-H有酸性:有酸性:pKa 11 9 8 4第15页,此课件共119页哦Chapter 122.-H 缩合反应缩合反应与酯缩合与酯缩合 (加成(加成-消除反应)消除反应)与酮缩合(亲核加成)与酮缩合(亲核加成)与醛缩合(亲和加成)与醛缩合(亲和加成)第16页,此课件共119页哦Chapter 12与与2,4-二硝基甲苯二硝基甲苯 活化甲基的反应活化甲基的反应迈克尔加成迈克尔加成第17页,此课件共119页哦Chapte
7、r 1212.2.2 还原反应还原反应1.在酸性介质中还原成胺在酸性介质中还原成胺 不同的条件下,还原产物不同不同的条件下,还原产物不同Fe、Zn、Sn/HCl,工业上被催化加氢代替工业上被催化加氢代替第18页,此课件共119页哦Chapter 12机机 理:理:N HNHHNOH2HHe+.+2-+.第19页,此课件共119页哦Chapter 122.在中性介质中,还原成羟胺在中性介质中,还原成羟胺第20页,此课件共119页哦Chapter 123.在碱性介质中,发生双分子还原在碱性介质中,发生双分子还原第21页,此课件共119页哦Chapter 12硝基苯的还原归纳如下:硝基苯的还原归纳如
8、下:第22页,此课件共119页哦Chapter 124.部分还原部分还原 常用的还原剂常用的还原剂:Na2Sx,NH4SH,(NH4)2S,(NH4)2Sx(80%)5.工业上催化加氢工业上催化加氢环境友好的还原剂环境友好的还原剂第23页,此课件共119页哦Chapter 1212.2.3 硝基对苯环的影响硝基对苯环的影响1.对芳卤亲核取代的影响对芳卤亲核取代的影响反应活性:反应活性:第24页,此课件共119页哦Chapter 12 2.对苯甲酸脱羧的影响对苯甲酸脱羧的影响 3.对酚酸性的影响对酚酸性的影响pKa 0.80 4.00 7.16 7.21 8.00 10.00 TNB 炸药炸药第
9、25页,此课件共119页哦Chapter 1212.3 胺的分类与结构胺的分类与结构12.3.1 分类分类12.3.2 结构与构型结构与构型第26页,此课件共119页哦Chapter 121.按按R分类分类 脂肪胺 芳胺2.按按NH3中中N被取代的程度分类被取代的程度分类 伯胺 RNH2 仲胺 R1R2NH 叔胺 R1R2R3N 季铵盐 R1R2R3R4N+X-RNH2 官能团官能团 NH2 12.3.1 分类分类第27页,此课件共119页哦Chapter 12伯胺:伯胺:仲胺:仲胺:乙胺乙胺 环戊胺环戊胺 苯胺苯胺甲乙胺甲乙胺 二乙胺二乙胺 二苯胺二苯胺三乙胺三乙胺 N,N-二甲基苯胺二甲基
10、苯胺 叔胺:叔胺:第28页,此课件共119页哦Chapter 12季铵盐:季铵盐:溴化四乙基铵溴化四乙基铵 氯化三甲苄基铵氯化三甲苄基铵 亚胺:亚胺:N-甲基丙亚胺甲基丙亚胺第29页,此课件共119页哦Chapter 123.按按 NH2数目分类数目分类 一元胺 二元胺 多元胺 b b-萘胺萘胺1,6-己二胺己二胺三乙撑四胺三乙撑四胺第30页,此课件共119页哦Chapter 1212.3.2 结构与构型结构与构型 1.结结 构构 N为为sp3杂化杂化第31页,此课件共119页哦Chapter 12第32页,此课件共119页哦Chapter 12 苯胺苯胺 苯胺分子模型苯胺分子模型(N为为sp
11、3,苯环的平面与氨基平面成苯环的平面与氨基平面成39.4)苯胺是电子离域体系苯胺是电子离域体系第33页,此课件共119页哦Chapter 12 平面结构平面结构 E翻翻25 kJmol-1 2.构构 型型第34页,此课件共119页哦Chapter 12(R)-1,2,2-三甲基三甲基氮杂环丙烷氮杂环丙烷(S)-1,2,2-三甲基三甲基氮杂环丙烷氮杂环丙烷第35页,此课件共119页哦Chapter 12(R)-氧化甲基乙基苯基胺氧化甲基乙基苯基胺(S)-氧化甲基乙基苯基胺氧化甲基乙基苯基胺CH3NC6H5C2H5CH2CH=CH2CH3NC6H5C2H5CH2CH=CH2+对映体对映体(R)-甲
12、基乙基烯丙基苯胺离子甲基乙基烯丙基苯胺离子(S)-甲基乙基烯丙基苯胺离子甲基乙基烯丙基苯胺离子第36页,此课件共119页哦Chapter 123.烯胺烯胺-亚胺的互变异构亚胺的互变异构键能:键能:C=C 611 C=N 615 C-N 305 C-C 347 N-H 389 C-H 414 1305 1376 亚胺稳定亚胺稳定 1376 1305=71 kJmol-1 第37页,此课件共119页哦Chapter 1212.4 胺的物理性质胺的物理性质12.4.1 一般物理性质一般物理性质12.4.2 光波谱性质光波谱性质第38页,此课件共119页哦Chapter 1212.4.1 一般物理性质
13、一般物理性质1.沸沸 点点分子间氢键分子间氢键 NHN 氢键比氢键比 OHO氢键弱氢键弱 化合物CH3CH3CH3NH2CH3OH相对分子质量303132沸点/0C-88-764相对分子质量相近的几类化合物的沸点比较相对分子质量相近的几类化合物的沸点比较第39页,此课件共119页哦Chapter 12化合物n-C5H11NH2n-C6H14n-C5H11OHn-C3H7COOH(CH3CH2)2NH相对分子质量87 86888873沸点/oC104 6913816656.3化合物n-C5H12n-C4H9OHCH3CH2COOH(CH3CH2)N(C2H5)3CH相对分子质量727474101
14、100沸点/oC3611814189.393.3第40页,此课件共119页哦Chapter 122.溶解度溶解度3.气气 味味 低级胺溶于水低级胺溶于水鱼腥味鱼腥味 腐肉(味)胺腐肉(味)胺 尸胺尸胺第41页,此课件共119页哦Chapter 124.毒毒 性性空气中最高空气中最高允许值允许值/mgm-35 8.8 可致癌物可致癌物 18 15 致癌物致癌物 致癌物致癌物空气中最高空气中最高允许值允许值/mgm-3第42页,此课件共119页哦Chapter 1212.4.2 光波谱性质光波谱性质IR谱:谱:N-H 伯胺双峰,仲胺单峰伯胺双峰,仲胺单峰 C脂脂-N 10201250 C芳芳-N
15、12501380 C-N伯伯 12501340 C-N仲仲 12501350 C-N叔叔 13101380 单位单位:cm-1第43页,此课件共119页哦Chapter 12 正丁胺红外谱图正丁胺红外谱图 第44页,此课件共119页哦Chapter 12二丙胺红外谱图二丙胺红外谱图第45页,此课件共119页哦Chapter 121H-NMR谱谱-H =2.2 2.9-H =1.1 1.7 N-H =0.6 3.0二乙胺的核磁共振图二乙胺的核磁共振图第46页,此课件共119页哦Chapter 1212.5 胺的化学性质胺的化学性质12.5.1 胺的结构与性质胺的结构与性质12.5.2 氮上的烃基
16、化反应氮上的烃基化反应12.5.3 氮上的酰基化反应氮上的酰基化反应12.5.4 与亚硝酸的反应与亚硝酸的反应12.5.5 芳胺环上的取代反应芳胺环上的取代反应12.5.6 氧化反应氧化反应12.5.7 季铵盐和季铵碱季铵盐和季铵碱第47页,此课件共119页哦Chapter 1212.5.1 胺的结构与性质胺的结构与性质成盐,与成盐,与 RCl、RCO-Cl、C=O、HNO2 反应反应碱性平衡常数碱性平衡常数Kb:脂肪胺脂肪胺 pKb=35 芳香胺芳香胺 pKb=710 NH3 pKb=4.76 用于胺的分离、提纯和鉴定用于胺的分离、提纯和鉴定 碱性:碱性:第48页,此课件共119页哦Chap
17、ter 12共轭酸共轭酸()解离平衡常数解离平衡常数Ka pKa+pKb=pKw=14第49页,此课件共119页哦Chapter 121.脂肪胺脂肪胺 在非水溶液中,胺的碱性顺序:在非水溶液中,胺的碱性顺序:叔胺仲胺伯胺叔胺仲胺伯胺NH3 在水溶液中,胺的碱性顺序:在水溶液中,胺的碱性顺序:(CH3)2NH CH3NH2 (CH3)3N NH3 pKb 3.27 3.28 4.21 4.76 既有电子效应,也有共轭酸的溶剂化效应既有电子效应,也有共轭酸的溶剂化效应高级胺还有空间效应。高级胺还有空间效应。第50页,此课件共119页哦Chapter 122.脂肪胺与芳胺脂肪胺与芳胺pKb 7.4
18、6.2 3.11 第51页,此课件共119页哦Chapter 123.芳香胺芳香胺 pKb 9.30 13.80 中性中性pKb 9.30 9.60 9.62有电子效应,也有空间效应有电子效应,也有空间效应第52页,此课件共119页哦Chapter 124.取代芳胺取代芳胺 pKb 8.5 8.7 8.9 9.3 10.0 12.3 13.0 13.8碱性强碱性强 第53页,此课件共119页哦Chapter 12从有机物中分离胺的方法从有机物中分离胺的方法第54页,此课件共119页哦Chapter 1212.5.2 氮上的烃基化反应(亲电取代)氮上的烃基化反应(亲电取代)第55页,此课件共11
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