中国药科大学有机化学—有机含氮化合物.pptx
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1、会计学1中国药科大学有机化学中国药科大学有机化学(yujhuxu)有机含氮化合物有机含氮化合物第一页,共80页。主要主要(zhyo)内容内容第一节第一节第一节第一节 硝基硝基硝基硝基(xio j)(xio j)化合物化合物化合物化合物第二节第二节第二节第二节 胺胺胺胺 第三节第三节第三节第三节 重氮化合物和偶氮化合物重氮化合物和偶氮化合物重氮化合物和偶氮化合物重氮化合物和偶氮化合物第1页/共80页第二页,共80页。第一节第一节 硝基硝基(xio(xio j)j)化合物化合物一、硝基化合物一、硝基化合物 烃分子烃分子(fnz)中的氢原子为硝中的氢原子为硝基取代的衍生物为硝基化合物基取代的衍生物为
2、硝基化合物(一)分类结构和命名(一)分类结构和命名 、根据烃的不同分类为:脂、根据烃的不同分类为:脂肪族硝基化合物肪族硝基化合物 芳香族芳香族硝基化合物硝基化合物 、命名、命名:硝基总是取代基,硝基总是取代基,以相应烃为母体。以相应烃为母体。第2页/共80页第三页,共80页。、结构、结构(jigu)(由一个(由一个(y)N=O和一个和一个(y)NO配位键组成)配位键组成)物理测试表明,两个物理测试表明,两个NO键键长相等,这说明硝基为一键键长相等,这说明硝基为一P-共轭体系(共轭体系(N原子是以原子是以sp2杂化成杂化成(huchn)键的,其结构表示如下:键的,其结构表示如下:第3页/共80页
3、第四页,共80页。(二)硝基(二)硝基(xio j)化合物的物理性质化合物的物理性质脂肪族硝基化合物是无色有香味的液体。芳香脂肪族硝基化合物是无色有香味的液体。芳香族硝基化合物多为淡黄色固体,有杏仁儿气味族硝基化合物多为淡黄色固体,有杏仁儿气味并有毒。硝基化合物比重大于一,硝基越多比并有毒。硝基化合物比重大于一,硝基越多比重越大;不溶于水,溶于有机溶剂;分子的极重越大;不溶于水,溶于有机溶剂;分子的极性较大,沸点性较大,沸点(fidin)较高。多硝基化合物受较高。多硝基化合物受热时以分解爆炸。热时以分解爆炸。第4页/共80页第五页,共80页。(三)化学反应(三)化学反应(huxu fnyng)
4、(1)酸性)酸性(sunxn)硝基为强吸电子基,能活泼硝基为强吸电子基,能活泼-H,所以,所以(suy)有有-H的硝基化合物能产生假酸式的硝基化合物能产生假酸式-酸式互变异构,从而具有一定的酸性。酸式互变异构,从而具有一定的酸性。例如硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷的例如硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷的pKa值分别为:值分别为:10.2、8.5、7.8。、-H的反应的反应 第5页/共80页第六页,共80页。(2)与羰基)与羰基(tnj)化合物缩合化合物缩合有有-H的硝基化合物在碱性条件下能与某些的硝基化合物在碱性条件下能与某些(muxi)羰基化合物起缩合反应。羰基化合物起缩合反应。其缩合其缩合(su
5、h)过程是:硝基烷在碱的作用下脱去过程是:硝基烷在碱的作用下脱去-H形成碳负离子,碳负离子再与羰基化合物发生缩合形成碳负离子,碳负离子再与羰基化合物发生缩合(suh)反应。反应。第6页/共80页第七页,共80页。、硝基对苯环、硝基对苯环(bn hun)邻、对位上取代基反应活性的影响邻、对位上取代基反应活性的影响硝基同苯环相连后,对苯环呈现出强的吸电子诱导硝基同苯环相连后,对苯环呈现出强的吸电子诱导(yudo)效应和吸电子共轭效应,使苯环上的电子云密度大为降低,亲电取代反应变得困难,但硝基可使邻位基团的反应活性(亲核取代)增加。效应和吸电子共轭效应,使苯环上的电子云密度大为降低,亲电取代反应变得
6、困难,但硝基可使邻位基团的反应活性(亲核取代)增加。(1)使卤苯易水解使卤苯易水解(shuji)、氨解、烷基化、氨解、烷基化 第7页/共80页第八页,共80页。()增强()增强(zngqing)甲基的活性甲基的活性苯环上甲基的邻对位均有硝基时苯环上甲基的邻对位均有硝基时,在催化下能与苯甲醛在催化下能与苯甲醛发生发生(fshng)缩合反应缩合反应.、还原还原(hun yun)反应反应硝基化合物可在酸性还原系统中(硝基化合物可在酸性还原系统中(Fe、Zn和盐酸)或催化氢化为胺。和盐酸)或催化氢化为胺。第8页/共80页第九页,共80页。第二节第二节胺类胺类胺根据胺根据(gnj)在氮上的取代基的数目,
7、可分为一级在氮上的取代基的数目,可分为一级(伯伯),二级,二级(仲仲),三级,三级(叔叔)胺和四级胺和四级(季季)铵盐。铵盐。二、胺的命名二、胺的命名(mngmng):甲胺甲胺苯胺苯胺(bnn)甲基乙基环丙胺甲基乙基环丙胺一一、胺的分类:、胺的分类:1、普通命名法:可用胺为官能团,如:、普通命名法:可用胺为官能团,如:(一)分类和命名(一)分类和命名第9页/共80页第十页,共80页。选含氮最长的碳链为母体选含氮最长的碳链为母体(mt),称某胺。,称某胺。N上其它烃基为取代基,并用上其它烃基为取代基,并用N定其位定其位N,N-dimethyl-3-methyl-2-pentanaimeN,N-二
8、乙基二乙基-3-甲基甲基-2-戊胺戊胺2、IUPAC命名命名(mngmng)法:法:甲胺甲胺N,4-二甲基二甲基-N-乙基苯胺乙基苯胺CH3NH2NH3CCH3C2H5methylamineN-ethyl-N,4-di ethylbenzenamine 第10页/共80页第十一页,共80页。2,5-双双(三氟甲基三氟甲基)苯胺苯胺(bnn)第11页/共80页第十二页,共80页。3、胺盐和四级铵化合物的命名、胺盐和四级铵化合物的命名(mngmng):甲胺盐酸盐甲胺盐酸盐乙胺醋酸盐乙胺醋酸盐TetraethylammoniumbromideTetraethylammoniumhydrooxide溴
9、化四乙铵溴化四乙铵氢氧化四乙铵氢氧化四乙铵第12页/共80页第十三页,共80页。1、胺类化合物的结构胺类化合物的结构(jigu):N原子原子(yunz)为为sp3杂化杂化(二)(二)胺的结构胺的结构(jigu)及物理性质及物理性质第13页/共80页第十四页,共80页。2、胺的物理性质、胺的物理性质(wlxngzh)低级胺为气体或易挥发性液体;低级胺为气体或易挥发性液体;高级胺为固体;高级胺为固体;芳香胺为高沸点的液体或低熔点的固体;芳香胺为高沸点的液体或低熔点的固体;胺具有特殊的气味;胺具有特殊的气味;胺能与水形成氢键;胺能与水形成氢键;一级胺和二级胺本身一级胺和二级胺本身(bnshn)分子间
10、也能形成氢键。分子间也能形成氢键。第14页/共80页第十五页,共80页。(1)氨和胺中的氨和胺中的N是不等性的是不等性的sp3杂化,未共用电子对占据一个杂化,未共用电子对占据一个sp3杂化轨道。杂化轨道。(2)随着随着N上连接基团的不同,键角大小上连接基团的不同,键角大小(dxio)会有改变。会有改变。1、结构、结构(jigu)(三)胺的化学反应(三)胺的化学反应(huxufnyng)第15页/共80页第十六页,共80页。E=25.104kJ/mol已拆分出一对对映体。已拆分出一对对映体。(3)当氮与三个不同)当氮与三个不同(btn)基团相连时,有一对对映体。基团相连时,有一对对映体。第16页
11、/共80页第十七页,共80页。化学性质化学性质(huxuxngzh)分析:分析:第17页/共80页第十八页,共80页。(1)产生碱性的原因:)产生碱性的原因:N上的孤对电子上的孤对电子(2)判别碱性的方法:)判别碱性的方法:碱的碱的pKb;其共轭酸的;其共轭酸的pKa;形成铵正离子的稳定性。形成铵正离子的稳定性。(3)影响碱性强弱的因素:)影响碱性强弱的因素:电子效应:电子效应:3o胺胺2o胺胺1o胺胺空间空间(kngjin)效应:效应:1o胺胺2o胺胺3o胺胺溶剂化效应:溶剂化效应:NH31o胺胺2o胺胺3o胺胺1、胺的碱性、胺的碱性(jinxn)和胺盐的生成和胺盐的生成第18页/共80页第
12、十九页,共80页。综合综合(zngh)上述各种因素,上述各种因素,在水溶液中,胺的碱性强弱次序为:在水溶液中,胺的碱性强弱次序为:脂肪胺(脂肪胺(213)氨氨芳香胺芳香胺在氯苯中,脂肪胺的碱性强弱次序为:在氯苯中,脂肪胺的碱性强弱次序为:321溶剂化效应是给电子的,溶剂化效应是给电子的,N上的上的H越多,溶剂化效应越大,越多,溶剂化效应越大,形成形成(xngchng)的铵正离子就越稳定。不同溶剂的溶剂的铵正离子就越稳定。不同溶剂的溶剂化效应是不同的。化效应是不同的。+第19页/共80页第二十页,共80页。(4)芳香)芳香(fngxing)胺碱性强弱的分析胺碱性强弱的分析具体分析时,既要考虑具体
13、分析时,既要考虑N上取代上取代(qdi)基的影响,也要考虑苯环上取代基的影响,也要考虑苯环上取代(qdi)基的影响。基的影响。首先首先(shuxin)考虑考虑N上的孤电子对,能不能与苯环共轭,能共轭,碱性弱,不能共轭,碱性强。上的孤电子对,能不能与苯环共轭,能共轭,碱性弱,不能共轭,碱性强。(2)(1)(2)比()比(1)的碱性强)的碱性强4万倍万倍第20页/共80页第二十一页,共80页。胺有碱性胺有碱性(jinxn),遇酸能,遇酸能形成盐。形成盐。CH3COO-+NH3RRNH2+CH3COOH第21页/共80页第二十二页,共80页。2、烃基化、烃基化SN2RNH2+HXRNH3X-+OH-
14、RNH2+H2O+X-NH3RNH2+NH4X-R4NX-RX+NH3RNH2R2NHR3NOH-OH-OH-RXRXRX+RX+2molNH3+RNH2R2NHR3NR4NX-+-NH4X-RXNH3-NH4X-RXRXNH3-NH4X-RIRBrRClRF1RX2RX,3RX以消除以消除(xioch)为主。为主。RX第22页/共80页第二十三页,共80页。3、胺的酰化和磺酰化、胺的酰化和磺酰化酰基胺盐(不能析离)酰基胺盐(不能析离)NH3R2NH(1)胺的酰化)胺的酰化氢氧化氢氧化钠钠(qnynhun)或吡啶或吡啶放热反应放热反应(fnrfnyng),产物酰胺均为固体。,产物酰胺均为固体。
15、第23页/共80页第二十四页,共80页。3o胺胺+磺酰氯磺酰氯(2)磺酰化)磺酰化-兴斯堡反应兴斯堡反应(fnyng)反应现象反应现象(xinxing)分析:分析:1o胺胺+磺酰氯磺酰氯沉淀沉淀(chndin)溶解溶解沉淀沉淀NaOHH+2o胺胺+磺酰氯磺酰氯沉淀(既不溶于酸,又不溶于碱)沉淀(既不溶于酸,又不溶于碱)3胺油状物胺油状物+TsO-的水溶液的水溶液+NaCl油状物消失油状物消失H+-OH定义:定义:1o,2o,3o胺与磺酰氯的反应称为兴斯堡反应。胺与磺酰氯的反应称为兴斯堡反应。第24页/共80页第二十五页,共80页。RNH2+NaOH-H2ONaOHH+R2NH+NaOH-H2O
16、+NaClR3N+NaOH-H2OR3N+R3NH+H+-OH磺酰胺的水解磺酰胺的水解(shuji)速率比酰胺慢得多。速率比酰胺慢得多。兴斯堡反应兴斯堡反应(fnyng)的的反应反应(fnyng)式式RI-OHR3N+第25页/共80页第二十六页,共80页。4、胺与亚硝酸的反应、胺与亚硝酸的反应(fnyng)(1)脂肪)脂肪(zhfng)胺、芳香胺与亚硝胺、芳香胺与亚硝酸的反应酸的反应3o胺胺分类分类(fnli)1o胺胺2o胺胺脂肪胺与亚硝酸的反应脂肪胺与亚硝酸的反应芳香胺与亚硝酸的反应芳香胺与亚硝酸的反应RNH2NaNO2,HClR-N NCl-N2R+醇、烯、卤代烃等的混合物醇、烯、卤代烃
17、等的混合物ArNH2NaNO2,HCl0-5oC0-5oCAr-N NCl-+发生取代反应制备发生取代反应制备ArX,ArCN,ArOH,ArSH,ArH,Ar-ArR2NHNaNO2,HClR2N-N=OSnCl2,HClR2NH与脂肪胺类似与脂肪胺类似N-亚硝基二级胺亚硝基二级胺黄色油状黄色油状物或固体物或固体R3N+HNO2R3NH+NO2-OH-1o胺放出气体。胺放出气体。2o胺出现黄色油状物。胺出现黄色油状物。3o胺发生成盐反应,无特殊现象。胺发生成盐反应,无特殊现象。1o胺放出气体。胺放出气体。2o胺出现黄色油状胺出现黄色油状物。物。3o胺出现绿色晶体。胺出现绿色晶体。第26页/共
18、80页第二十七页,共80页。1o胺与胺与HNO2的反应的反应(fnyng)重氮化反应:一级胺与亚硝酸作用生成重氮化反应:一级胺与亚硝酸作用生成(shnchn)重氮重氮盐的反应称为重氮化反应。盐的反应称为重氮化反应。重氮化试剂重氮化试剂(shj):亚硝酸(实际用的是:亚硝酸(实际用的是NaNO2+HClorNaNO2+H2SO4)用量大于)用量大于1mol第27页/共80页第二十八页,共80页。反应反应(fnyng)机理机理互变异构互变异构第28页/共80页第二十九页,共80页。2o胺与胺与HNO2反应反应(fnyng)的反应的反应(fnyng)机理机理3o胺与胺与HNO2反应反应(fnyng)
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