含氮及含硫有机化合物.ppt
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1、 上页下页返回回主目录 第十五章第十五章 含氮有机化合物含氮有机化合物Chapter 15 Organic Nitrogen compound 新乡医学院化学教研室新乡医学院化学教研室 上页下页返回回主目录 Outline15.1 胺胺 amine15.2 酰酰 胺胺 amide 上页下页返回回主目录 胺胺 amine 胺的分类和命名胺的分类和命名15.1.1.1 胺的分类胺的分类 胺胺(amine)可以看成是氨(可以看成是氨(NH3)分子中)分子中的氢原子被烃基取代后得到的产物。的氢原子被烃基取代后得到的产物。1.根据根据NH3上上H被取代的多少分类被取代的多少分类 伯胺伯胺(第一胺第一胺,
2、primary amine):NH3的一的一个氢原子被烃基取代而生成的化合物;个氢原子被烃基取代而生成的化合物;仲胺仲胺(第二胺第二胺,second amine):NH3的二的二个氢原子被烃基取代而生成的化合物;个氢原子被烃基取代而生成的化合物;上页下页返回回主目录 胺胺 amine 叔胺叔胺(第三胺第三胺 tertiary amine):NH3的三个的三个氢原子被烃基取代而生成的化合物。氢原子被烃基取代而生成的化合物。结构式:结构式:NH3 (Ar)RNH2 (Ar)R2NH (Ar)R3N名名 称:称:氨氨 伯胺伯胺 仲胺仲胺 叔胺叔胺官能团:官能团:伯胺伯胺仲醇仲醇伯胺伯胺叔醇叔醇 上页
3、下页返回回主目录 季铵盐季铵盐(quaternary ammonium salt)和季铵季铵碱碱(quaternary ammonium hydrate):2.根据胺分子中烃基的种类不同分类:根据胺分子中烃基的种类不同分类:脂肪胺:氮原子与脂肪烃基相连;脂肪胺:氮原子与脂肪烃基相连;芳香胺:氮原子与芳香环直接相连。芳香胺:氮原子与芳香环直接相连。NH4XNH4OHCH3-NH2胺胺 amine 上页下页返回回主目录 3.根据分子中含的氨基数目的多少分类:根据分子中含的氨基数目的多少分类:一元胺(一元胺(monamine):):CH3CH2CH2CH2NH2二元胺(二元胺(diamine):):
4、H2NCH2CH2CH2CH2NH2多元胺(多元胺(polyamine):):H2NCH2CH(NH2)CH2CH2NH215.1.1.2 胺的命名胺的命名简单的胺根据它所含的烃基,叫做“某胺”。对甲苄胺对甲苄胺对甲苄胺对甲苄胺甲胺甲胺甲胺甲胺异丙胺异丙胺异丙胺异丙胺苯甲胺苯甲胺苯甲胺苯甲胺(苄胺苄胺苄胺苄胺)胺胺 amine 上页下页返回回主目录 胺胺 amine 氮原子上连有相同的烃基时,需表示出烃氮原子上连有相同的烃基时,需表示出烃基的数目;如果烃基不同时则简单的在前面基的数目;如果烃基不同时则简单的在前面复杂的在后面。复杂的在后面。二甲胺二甲胺二甲胺二甲胺甲乙胺甲乙胺甲乙胺甲乙胺 芳香
5、仲胺和叔胺命名时以芳香伯胺为母体,在脂肪烃基前加“N”字,以表示该基团的位置。二苯胺二苯胺二苯胺二苯胺二乙胺二乙胺二乙胺二乙胺二甲乙胺二甲乙胺二甲乙胺二甲乙胺 上页下页返回回主目录 N,N-N,N-二甲基苯胺二甲基苯胺二甲基苯胺二甲基苯胺 有些胺还有俗名,如:对于结构复杂的胺,按系统命名法将氨基作为取代基,以烃或其它官能团为母体。2-2-甲基甲基甲基甲基-4-4-氨基戊烷氨基戊烷氨基戊烷氨基戊烷N-N-甲基苯胺甲基苯胺甲基苯胺甲基苯胺N-N-甲基甲基甲基甲基-N-N-乙基苯胺乙基苯胺乙基苯胺乙基苯胺对对对对-二甲氨基苯甲酸二甲氨基苯甲酸二甲氨基苯甲酸二甲氨基苯甲酸胺胺 amine 上页下页返回
6、回主目录 腐胺腐胺腐胺腐胺(1,4-(1,4-丁二胺丁二胺丁二胺丁二胺)尸胺尸胺尸胺尸胺(1,5-(1,5-戊二胺戊二胺戊二胺戊二胺)季铵类化合物的命名与氢氧化铵或铵盐的命名相似。氢氧化四甲铵氢氧化四甲铵氢氧化四甲铵氢氧化四甲铵15.1.1.3 氨、胺和铵的区别氨、胺和铵的区别氯化甲乙丙丁铵氯化甲乙丙丁铵氯化甲乙丙丁铵氯化甲乙丙丁铵胺胺 amine 上页下页返回回主目录 胺的结构胺的结构 与氨类似,胺分子中的N原子以不等性sp3杂化与三个原子形成三个键,孤对电子占据另一个轨道。胺胺 amine 上页下页返回回主目录 芳香胺中N上的孤对电子所占据的轨道具有更多的p轨道性质,因此H-N-H角变大(
7、为114),更易共轭。因为胺是棱锥形结构,因此,当氮原子上连有三个不同的原子或基团时,它就应该是手性分子,因而存在一对对映体。胺胺 amine 上页下页返回回主目录 但简单手性胺化合物的对映体却难以拆分,其原但简单手性胺化合物的对映体却难以拆分,其原因在于其构型转化只需因在于其构型转化只需25kJ/mol的能量,该转化经历的能量,该转化经历一个平面过渡态而迅速转化,过渡态的氮原子呈一个平面过渡态而迅速转化,过渡态的氮原子呈sp2杂化。杂化。胺胺 amine 上页下页返回回主目录 胺的化学性质胺的化学性质15.1.3.1 碱性碱性 胺和氨相似,胺分子中N上的孤对电子能接受质子,故显碱性,可与大多
8、数酸生成盐。胺在水溶液中的碱性强弱取决于N上电子云密度的高低、空间效应的影响及铵盐溶剂化程度。胺胺 amine 上页下页返回回主目录 1.电子效应的影响电子效应的影响:脂肪叔胺脂肪叔胺仲胺仲胺伯胺伯胺氨氨芳香胺芳香胺2.空间效应的影响:空间效应的影响:氨氨伯胺伯胺仲胺仲胺叔胺叔胺3.溶剂化效应的影响溶剂化效应的影响:氨氨伯胺伯胺仲胺仲胺叔胺叔胺胺胺 amine 上页下页返回回主目录 综合各种因素:综合各种因素:脂肪胺:仲胺脂肪胺:仲胺伯胺伯胺叔胺叔胺氨氨季铵碱季铵碱脂肪胺脂肪胺氨氨芳香胺芳香胺应用:应用:增加水溶性增加水溶性普鲁卡因普鲁卡因 盐酸普鲁卡因盐酸普鲁卡因胺的分离和提纯胺的分离和提纯
9、胺胺 amine 上页下页返回回主目录 苯甲胺苯甲胺 苯甲醇苯甲醇 对对-甲苯酚甲苯酚6522652364C H CH NHC H CH OHCH C H OH+乙醚层乙醚层氢氧化钠水层氢氧化钠水层乙醚乙醚-氢氧化钠水溶液氢氧化钠水溶液C6H5CH2NH2C6H5CH2OH+CH3C6H4O-Na+H+CH3C6H4OH乙醚乙醚-盐酸溶液盐酸溶液盐酸液层盐酸液层乙醚层乙醚层OH-C6H5CH2NH3+C6H5CH2OHC6H5CH2NH2胺胺 amine 上页下页返回回主目录 15.1.3.2 酰化反应酰化反应 化合物中的氢原子被酰基取代的反应称为酰化反应,化合物中的氢原子被酰基取代的反应称为
10、酰化反应,常用的酰化试剂有酰氯、酸酐等。由于叔胺的氮原子常用的酰化试剂有酰氯、酸酐等。由于叔胺的氮原子上上无无H故不发生酰化反应。故不发生酰化反应。X=卤素或酰氧基;卤素或酰氧基;R,R分别为分别为H或烃基或烃基产物酰胺稳定且是有固定熔点的晶体。产物酰胺稳定且是有固定熔点的晶体。作用:测定酰胺的熔点进行各类胺的鉴定。作用:测定酰胺的熔点进行各类胺的鉴定。增加脂溶性,降低毒性,提高疗效。增加脂溶性,降低毒性,提高疗效。胺胺 amine 上页下页返回回主目录 酰胺在强酸或强碱的水溶液中加热,很容易水解成酰胺在强酸或强碱的水溶液中加热,很容易水解成原来的胺。故在有机合成中,用来保护氨基。原来的胺。故
11、在有机合成中,用来保护氨基。苯胺制备对硝基苯胺:苯胺制备对硝基苯胺:扑热息痛扑热息痛胺胺 amine 上页下页返回回主目录 15.1.3.3 磺酰化反应磺酰化反应(Hinsberg反应)伯胺、仲胺在碱存在下可与苯磺酰氯作用,生成伯胺、仲胺在碱存在下可与苯磺酰氯作用,生成苯磺酰胺。苯磺酰胺。产物溶于碱产物溶于碱 产物不溶于碱产物不溶于碱 不发生磺酰化反应不发生磺酰化反应作用:作用:鉴别和分离伯、仲、叔胺。鉴别和分离伯、仲、叔胺。胺胺 amine 上页下页返回回主目录 15.1.3.4 与亚硝酸反应与亚硝酸反应15.1.3.4.1 脂肪胺与亚硝酸的反应脂肪胺与亚硝酸的反应 伯胺与亚硝酸作用伯胺与亚
12、硝酸作用,通过重氮化反应,生,通过重氮化反应,生成极不稳定的脂肪族重氮盐,其在低温下也成极不稳定的脂肪族重氮盐,其在低温下也会自动分解,放出氮气并生成碳正离子。例会自动分解,放出氮气并生成碳正离子。例如,正丙胺与亚硝酸的反应:如,正丙胺与亚硝酸的反应:胺胺 amine 上页下页返回回主目录 生成的碳正离子非常活泼可以发生不同的生成的碳正离子非常活泼可以发生不同的反应,而产生烯烃、醇和卤代烃。反应,而产生烯烃、醇和卤代烃。重排后的异丙基碳正离子象正丙基碳正离重排后的异丙基碳正离子象正丙基碳正离子一样,可以发生取代、消除反应,因此这子一样,可以发生取代、消除反应,因此这个反应在合成上用途不大。个反
13、应在合成上用途不大。胺胺 amine 上页下页返回回主目录 仲胺与亚硝酸作用仲胺与亚硝酸作用,生成黄色油状或固体,生成黄色油状或固体的的N-亚硝基胺化合物。例如:亚硝基胺化合物。例如:生成的生成的N-N-亚硝基胺化合物与稀酸共热时,则分解亚硝基胺化合物与稀酸共热时,则分解成原来的仲胺。利用此性质可以精制仲胺。成原来的仲胺。利用此性质可以精制仲胺。叔胺在同样的条件下叔胺在同样的条件下,与亚硝酸不发生类与亚硝酸不发生类似的反应。似的反应。利用这一反应,可以区别脂肪族伯、仲、叔胺。利用这一反应,可以区别脂肪族伯、仲、叔胺。(N-(N-亚硝基二甲胺亚硝基二甲胺亚硝基二甲胺亚硝基二甲胺)胺胺 amine
14、 上页下页返回回主目录 15.1.3.4.2 芳香胺与亚硝酸的反应芳香胺与亚硝酸的反应 芳香伯胺在低温下,在强酸性溶液中与亚硝酸反芳香伯胺在低温下,在强酸性溶液中与亚硝酸反应生成的重氮盐较为稳定,可溶于水。应生成的重氮盐较为稳定,可溶于水。芳香仲胺与脂肪仲胺类似,与亚硝酸作用时生成芳香仲胺与脂肪仲胺类似,与亚硝酸作用时生成N-亚硝基胺化合物。亚硝基胺化合物。N-N-亚硝基二苯胺亚硝基二苯胺亚硝基二苯胺亚硝基二苯胺(黄色固体黄色固体黄色固体黄色固体)胺胺 amine 上页下页返回回主目录 N-N-亚硝基亚硝基亚硝基亚硝基-苯甲胺苯甲胺苯甲胺苯甲胺(黄色油珠黄色油珠黄色油珠黄色油珠)N N-亚硝基
15、胺化合物已证实有致癌作用,可引起动亚硝基胺化合物已证实有致癌作用,可引起动亚硝基胺化合物已证实有致癌作用,可引起动亚硝基胺化合物已证实有致癌作用,可引起动物多种器官和组织的恶性肿瘤。物多种器官和组织的恶性肿瘤。物多种器官和组织的恶性肿瘤。物多种器官和组织的恶性肿瘤。芳香叔胺与亚硝酸反应生成芳环亲电取代产物。芳香叔胺与亚硝酸反应生成芳环亲电取代产物。对对对对-亚硝基亚硝基亚硝基亚硝基-N,N-N,N-二二二二甲基苯胺甲基苯胺甲基苯胺甲基苯胺(橘黄色橘黄色)胺胺 amine 上页下页返回回主目录 翠绿色翠绿色 黄色黄色(醌式结构)(醌式结构)同样可以利用芳香胺与亚硝酸反应产物同样可以利用芳香胺与亚
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