《有机化学(第二版)》第11章:有机含氮化合物.ppt
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1、第十一章第十一章 有机含氮化合物有机含氮化合物(Nitrogenous compounds)有机化学有机化学一、硝基化合物的结构、命名和化学性质一、硝基化合物的结构、命名和化学性质 二、胺的结构二、胺的结构、命名命名、制备方法和化学性质制备方法和化学性质 。三、季铵盐和季铵碱的三、季铵盐和季铵碱的结构和化学性质结构和化学性质。四、重氮盐的制备方法及重氮盐的结构以及重氮四、重氮盐的制备方法及重氮盐的结构以及重氮 盐的化学性质及在合成上的应用。盐的化学性质及在合成上的应用。第十一章有机含氮化合物第十一章有机含氮化合物学习目标学习目标五、腈的结构和化学性质。五、腈的结构和化学性质。第二节第二节 胺胺
2、第一节第一节 硝基化合物硝基化合物第一章第一章有机含氮化合物有机含氮化合物第三节第三节 重氮重氮化合物化合物和偶氮化合物和偶氮化合物第四节第四节 腈腈第一节第一节 硝基化合物硝基化合物 烃分子中的氢原子被硝基取代后的衍生物称烃分子中的氢原子被硝基取代后的衍生物称为硝基化合物(为硝基化合物(nitro compounds)。一元硝基。一元硝基化合物的通式是化合物的通式是RNORNO2 2或或ArNOArNO2 2。一、结构一、结构ORNO=OORN.二、分类和命名二、分类和命名.根据根据NO2连接的烃基的不同连接的烃基的不同脂肪族硝基化合物:脂肪族硝基化合物:芳香族硝基化合物:芳香族硝基化合物:
3、CH3NO2(CH3)-CHNO2NO2CH2NO2第一节第一节 硝基化合物硝基化合物 .根据根据NO2的个数不同:的个数不同:一硝基化合物一硝基化合物多硝基化合物多硝基化合物CH3NO2CH2NO2CH3NO2NO2NO2NO2NO2.根据根据NO2所连的所连的C原子的不同分原子的不同分。硝基化合物(与伯碳相连)硝基化合物(与伯碳相连)。硝基化合物(与仲碳相连)硝基化合物(与仲碳相连)。硝基化合物(与叔碳相连)硝基化合物(与叔碳相连)CH2NO2(CH3)3-CNO2第一节第一节 硝基化合物硝基化合物 (CH3)3-CNO2OHNO2NO2NO2CH3NO2邻硝基苯酚邻硝基苯酚间二硝基苯间二
4、硝基苯对硝基甲苯对硝基甲苯硝基化合物的命名,以烃为母体,硝基为取代基硝基化合物的命名,以烃为母体,硝基为取代基硝基萘硝基萘苯基硝基甲烷苯基硝基甲烷2,4,6三硝基甲苯三硝基甲苯 (TNT)第一节第一节 硝基化合物硝基化合物 2-2-硝基丁烷硝基丁烷 CH2NO2CH3NO2NO2NO2NO2 脂肪族硝基化合物是无色有香味的液体,多数芳香族硝基化合物是淡黄色固体;多数有毒性,能引起血液、多数有毒性,能引起血液、肝、肾等中毒,要避免吸入蒸气和与皮肤直接接触。肝、肾等中毒,要避免吸入蒸气和与皮肤直接接触。硝基化合物难溶于水,易溶于醇和醚熔沸点和密度硝基化合物沸点高。相密度均大于1。三、硝基化合物的化
5、学性质三、硝基化合物的化学性质(一)(一)氢活泼性氢活泼性脂肪族含有脂肪族含有氢原子的伯或仲硝基化合物能逐氢原子的伯或仲硝基化合物能逐渐溶于渐溶于NaOH溶液中而生成钠盐。溶液中而生成钠盐。第一节第一节 硝基化合物硝基化合物 -H在-NO2吸电子影响下,变的很活泼,显示一定的酸性。容易形成烯醇式-酮式互变。酮式酮式烯醇式烯醇式假酸式假酸式与羰基化合物缩合与羰基化合物缩合第一节第一节 硝基化合物硝基化合物 含有含有-氢的伯或仲硝基化合物,由于氢的伯或仲硝基化合物,由于-氢的活性,氢的活性,在碱性条件下,还能与醛或酮发生缩合反应。在碱性条件下,还能与醛或酮发生缩合反应。第一节第一节 硝基化合物硝基
6、化合物 (二)还原反应(二)还原反应硝基化合物可被还原剂(铁、锡和盐酸或硫化物)硝基化合物可被还原剂(铁、锡和盐酸或硫化物)或催化还原成伯胺或催化还原成伯胺.在不同碱性介质中还原,可分别得到氧化偶氮苯、偶氮在不同碱性介质中还原,可分别得到氧化偶氮苯、偶氮在不同碱性介质中还原,可分别得到氧化偶氮苯、偶氮在不同碱性介质中还原,可分别得到氧化偶氮苯、偶氮苯或氢化偶氮苯不同产物苯或氢化偶氮苯不同产物苯或氢化偶氮苯不同产物苯或氢化偶氮苯不同产物3.硝基对苯环的影响硝基对苯环的影响上述还原产物强烈还原,最后都可得到苯胺。上述还原产物强烈还原,最后都可得到苯胺。第一节第一节 硝基化合物硝基化合物 对苯环上的
7、亲电取代反应影响对苯环上的亲电取代反应影响:硝基钝化苯环。:硝基钝化苯环。硝基苯不能进行付克反应。硝基苯不能进行付克反应。第一节第一节 硝基化合物硝基化合物 110NO2SO3HNO2Br ,Fe135-145Br发烟HNO3,浓H2SO495NO2NO2发烟H2SO4NO2ClOH第一节第一节 硝基化合物硝基化合物 ClNO2NO2NO2NaOH液高T,高PCH3NO2Na2CO3液130OHNO2Na2CO3液温热OHNO2NO2NO2硝基对苯环亲核取代反应影响:硝基对苯环亲核取代反应影响:硝基吸电子作用,硝基吸电子作用,使其邻位对位碳原子电子云密度降低,亲核取代使其邻位对位碳原子电子云密
8、度降低,亲核取代反应容易进行反应容易进行。第一节第一节 硝基化合物硝基化合物 对酚的酸性的影响对酚的酸性的影响pKa:9.89 8.28 7.17 7.16第二节第二节 胺胺一、结构一、结构 氨的一个或多个氢原子被烃基取代后的化合氨的一个或多个氢原子被烃基取代后的化合物称为胺(物称为胺(amine)。胺是最重要的含氮有机)。胺是最重要的含氮有机化合物,广泛存在于生物界。化合物,广泛存在于生物界。(棱锥形结构棱锥形结构):NHHH107.3:NCH3HH112.9105.9sp3杂杂化化二、胺的分类和命名二、胺的分类和命名第二节第二节 胺胺.根据烃基的不同根据烃基的不同脂肪族胺:脂肪族胺:芳香胺
9、:芳香胺:CH2CH2CH2NH2NH2CH3NH22.根据分子中氨基的数目分:根据分子中氨基的数目分:一元胺一元胺多元胺多元胺RNH2R(NH2)n3.根据根据NH3分子中被取代的分子中被取代的H原子数目分:原子数目分:RNH2伯胺伯胺R1R2NH仲胺仲胺R1R2R3N叔胺叔胺第二节第二节 胺胺对比:对比:对比:对比:伯、仲、叔胺伯、仲、叔胺伯、仲、叔胺伯、仲、叔胺是依据氮原子上所连烃基数是依据氮原子上所连烃基数是依据氮原子上所连烃基数是依据氮原子上所连烃基数目,而不是烃基本身的结构。这一分类要目,而不是烃基本身的结构。这一分类要目,而不是烃基本身的结构。这一分类要目,而不是烃基本身的结构。
10、这一分类要与醇的与醇的与醇的与醇的伯、仲、叔分类方法相区别伯、仲、叔分类方法相区别伯、仲、叔分类方法相区别伯、仲、叔分类方法相区别。季铵盐季铵盐或季铵碱:季铵碱:无机铵盐(H4N+X)或H4N+OH)的四个氢原子被四个烃基取代后的化合物:(CH3)4N+X、(C2H5)4N+OH-CH3NH2(CH3)3NCH3CH2OH(CH3CH2)2NH(CH3)2CHOH(CH3)3COH第二节第二节 胺胺胺的命名胺的命名:烃基后面加上烃基后面加上“胺胺”字。烃基不同的仲字。烃基不同的仲胺和叔胺,按次序规则胺和叔胺,按次序规则“较优较优”基团后列出。基团后列出。“基基”字可省。字可省。(CH3)3NH
11、2NCH2CH2CH2CH2NH2NH2NH2三甲胺1,4-丁二胺对苯丁二胺复杂的胺以烃为母体,复杂的胺以烃为母体,NH2为取代基为取代基:CH3CHCH2CHCHCH3CH3NH2CH3第二节第二节 胺胺2,5-二甲基3-氨基己烷CH3CH2CHCHCH3N(C2H5)2CH32-(N,N-二乙氨基)-3-甲基戊烷第二节第二节 胺胺NH2NHCH3CH2NH2N(CH3)2CHNC H2CH33苯胺 苄胺 N-甲基苯胺 N,N-二甲基苯胺 N-甲基-N-乙基苯胺 芳脂混合胺,以苯胺为母体,用芳脂混合胺,以苯胺为母体,用N标脂烃基位标脂烃基位季铵碱或季铵盐的命名季铵碱或季铵盐的命名:第二节第二
12、节 胺胺注意:氨注意:氨气体气体 NH3,NH2;胺;胺有机胺;铵有机胺;铵N为四价为四价季铵类化合物的命名则与氢氧化铵或铵盐的命名季铵类化合物的命名则与氢氧化铵或铵盐的命名相似。相似。氢氢氧化四甲铵氧化四甲铵氯化三甲基乙基铵氯化三甲基乙基铵三、胺的化学性质三、胺的化学性质第二节第二节 胺胺胺的结构特点是胺的结构特点是N上有孤电子对上有孤电子对,是是Lewis碱。碱。第二节第二节 胺胺碱性:碱性:烷基化:烷基化:酰基化:酰基化:磺酰化反应:磺酰化反应:RNH2.与与HNO2作用作用氧化:芳胺易氧化氧化:芳胺易氧化芳环上的取代反应芳环上的取代反应一、一、碱性碱性第二节第二节 胺胺RNH2OH2R
13、NH3OHKbKbRNH3 OH RNH2pKblgKb+-=+-=-+胺的碱性强弱可用其离解常数胺的碱性强弱可用其离解常数Kb或离解常数的负或离解常数的负对数对数pKb来表示。来表示。脂肪胺脂肪胺 氨氨 芳胺芳胺 pKb 35 4.75 910影响碱性强弱的因素影响碱性强弱的因素:第二节第二节 胺胺电子效应:电子效应:电子效应:电子效应:胺的氮原子上所连的烷基增多,推电子胺的氮原子上所连的烷基增多,推电子胺的氮原子上所连的烷基增多,推电子胺的氮原子上所连的烷基增多,推电子能力增强,氮原子上电子密度升高,碱性增强。能力增强,氮原子上电子密度升高,碱性增强。能力增强,氮原子上电子密度升高,碱性增
14、强。能力增强,氮原子上电子密度升高,碱性增强。结论:碱性大小:三甲胺甲胺氨结论:碱性大小:三甲胺甲胺氨空间效应:空间效应:烷基数目的增加,占据了氮原子外围烷基数目的增加,占据了氮原子外围更多的空间,使质子难于与氮原子接近。使胺的更多的空间,使质子难于与氮原子接近。使胺的碱性降低。碱性降低。第二节第二节 胺胺结论:碱性大小:氨甲胺三甲胺结论:碱性大小:氨甲胺三甲胺第二节第二节 胺胺讨论讨论:用电子效应和空间效应解释下列各组物质用电子效应和空间效应解释下列各组物质碱性强弱:碱性强弱:RNH2孤对电子可做亲核试剂与孤对电子可做亲核试剂与RX或或ROH发生亲核取代反应。在发生亲核取代反应。在RNH2中
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