第十三章硝基化合物和胺精选PPT.ppt
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1、第十三章 硝基化合物和胺第1页,此课件共74页哦一、硝基化合物一、硝基化合物二、胺二、胺三、腈与异腈三、腈与异腈主要内容主要内容第2页,此课件共74页哦一、硝基化合物一、硝基化合物硝基化合物包含了脂肪族硝基化合物和芳香族硝基化合物,硝基化合物包含了脂肪族硝基化合物和芳香族硝基化合物,主要讲芳主要讲芳香族硝基化合物香族硝基化合物。芳香族硝基化合物芳香族硝基化合物:高沸点液体或固体;毒性;爆炸性。高沸点液体或固体;毒性;爆炸性。TNT 葵麝香葵麝香 酮麝香酮麝香第3页,此课件共74页哦(一)硝基化物的结构和命名(一)硝基化物的结构和命名1 硝基化物的结构硝基化物的结构 2 硝基化物的命名硝基化物的
2、命名电子衍射实验证明:硝基具有对称结构,两电子衍射实验证明:硝基具有对称结构,两N-O键相同,键相同,均为均为0.121nm。R-NOO+-OOR-N+-以烃作为母体,硝基为取代基。以烃作为母体,硝基为取代基。CH3CHCH2CHCH3NO2CH32-甲基甲基-4-硝基戊烷硝基戊烷NO2CH3对硝基甲苯对硝基甲苯OO-R-N+第4页,此课件共74页哦(二)硝基化物的制备(二)硝基化物的制备芳香族硝基化合物由芳烃及其衍生物直接硝化制备:芳香族硝基化合物由芳烃及其衍生物直接硝化制备:+HNO3H2SO4NO2烷烃与硝酸在高温下反应可制得脂肪族硝基化合物,主要产物为一烷烃与硝酸在高温下反应可制得脂肪
3、族硝基化合物,主要产物为一硝基化合物,且为混合物。硝基化合物,且为混合物。第5页,此课件共74页哦(三)硝基化合物的化学性质(三)硝基化合物的化学性质 1、与碱作用、与碱作用含有含有-氢的脂肪族硝基化合物可溶于氢氧化钠溶液,如氢的脂肪族硝基化合物可溶于氢氧化钠溶液,如:CH3NO2 +NaOHO-O-+CH2=N+Na+H2OO+CH3-N O-OHO-+CH2=N O-O-+CH2=N+Na硝基式硝基式酸式酸式互变异构互变异构CH3NO2CH3CH2NO2(CH3)2CHNO2pKa 10.2 8.5 7.8NaOH第6页,此课件共74页哦 2、硝基的还原、硝基的还原HHH硝基苯硝基苯 亚硝
4、基苯亚硝基苯 N-羟基苯胺羟基苯胺 苯胺苯胺(1)铁粉还原)铁粉还原(强还原)(强还原)Fe,稀稀HCl,H2O,Fe,稀稀HCl,CH3OH,NH2NH2CH3NO2NO2CH3第7页,此课件共74页哦(2)SnCl2还原还原(中等还原)(中等还原)NaHS,CH3OH,(3)硫化物还原)硫化物还原(选择还原)(选择还原)SnCl2,浓浓HCl100CNa2S,C2H5OH,NO2CHONH2NO2NO2NO2NH2CHO第8页,此课件共74页哦还原产物因反应条件(反应介质)不同而不同。如:还原产物因反应条件(反应介质)不同而不同。如:NO2Zn,H2ONH4ClNHOHZn,NaOHCH3
5、OH-N=N-葡萄糖葡萄糖,NaOH100CH-N-N-H偶氮苯偶氮苯氢化偶氮苯氢化偶氮苯第9页,此课件共74页哦二、胺二、胺(一)胺的分类、结构和(一)胺的分类、结构和命名命名(二)胺的制法(二)胺的制法(三)胺的物理性质(三)胺的物理性质(四)(四)胺的化学性质胺的化学性质(五)季铵盐和季铵碱(五)季铵盐和季铵碱(六)二元胺(六)二元胺第10页,此课件共74页哦(一)胺的分类、结构和命名(一)胺的分类、结构和命名氨基:氨基:-NH2 ;亚氨基:亚氨基:-NH-1、胺的分类、胺的分类1)根据所链烃基的数目,分为伯胺、仲胺、叔胺、季铵盐所链烃基的数目,分为伯胺、仲胺、叔胺、季铵盐2)根据烃基的
6、性质分为脂肪胺、芳香胺)根据烃基的性质分为脂肪胺、芳香胺3)根据氨基的数目分为一元胺、二元胺)根据氨基的数目分为一元胺、二元胺.多元胺。多元胺。第11页,此课件共74页哦简单胺简单胺 以胺为母体,氮上取代基用以胺为母体,氮上取代基用N定位。定位。N-苯基苯甲胺苯基苯甲胺 乙二胺乙二胺 二甲胺二甲胺较复杂胺较复杂胺 烃或其它官能团为母体,氨基作取代基。烃或其它官能团为母体,氨基作取代基。3-(N-乙氨基乙氨基)庚烷庚烷 3-甲基甲基-2-(N-甲氨基甲氨基)戊烷戊烷2、胺的命名、胺的命名(CH3)2NH第12页,此课件共74页哦 季铵化合物季铵化合物将负离子和取代基的名称放在将负离子和取代基的名
7、称放在“铵铵”字前字前:氢氧化三甲乙铵氢氧化三甲乙铵 碘化四异丙铵碘化四异丙铵 4-亚氨基亚氨基-2-戊酮戊酮 对氨基苯甲酸乙酯对氨基苯甲酸乙酯(CH3)3NC2H5+OH-第13页,此课件共74页哦3、胺的结构胺的结构孤电子对使胺具有亲核性、碱性。简单手性胺易发生对映体的互相转孤电子对使胺具有亲核性、碱性。简单手性胺易发生对映体的互相转变。构型转化只需变。构型转化只需25kJ/mol的能量。的能量。棱锥形结构棱锥形结构第14页,此课件共74页哦 氮原子上连有四个不同基团的季铵化合物具有旋光性氮原子上连有四个不同基团的季铵化合物具有旋光性,如:如:芳香胺芳香胺氮原子为不等性的氮原子为不等性的s
8、p3杂化。杂化。(具有具有某些某些sp2 特征特征)第15页,此课件共74页哦(二)胺的制法(二)胺的制法1、氨或胺的烃基化、氨或胺的烃基化2、盖布瑞尔盖布瑞尔(Gabriel)合成法)合成法 3、硝基化合物的还原、硝基化合物的还原4、腈、酰胺、肟的还原腈、酰胺、肟的还原5、羰基化合物的还原胺化、羰基化合物的还原胺化6、酰胺的酰胺的Hofmann降解降解第16页,此课件共74页哦 1、氨或胺的烃基化、氨或胺的烃基化氨或胺是亲核试剂,与卤代烃发生亲核取代,使氨烃基化:氨或胺是亲核试剂,与卤代烃发生亲核取代,使氨烃基化:ROH +NH3RNH3+Br-RNH3+Br-+NH3RNH2+NH4Br通
9、常得到伯胺、仲胺、叔胺和季铵盐的混合物。通常得到伯胺、仲胺、叔胺和季铵盐的混合物。也可由醇和氨反应制备:也可由醇和氨反应制备:RBr +NH3RNH2+H2OAl2O3第17页,此课件共74页哦2、酰亚胺的烷基化酰亚胺的烷基化(Gabriel 合成法合成法 制制1o胺)胺)K+第18页,此课件共74页哦 3、硝基化合物的还原、硝基化合物的还原第19页,此课件共74页哦4、腈、酰胺、肟的还原腈、酰胺、肟的还原R-CH2NH2H2/Pt,或或LiAlH4R-CN-C-N(CH3)2OLiAlH4Et2OH2O-CH2N(CH3)2CH3CH2CH2-C-CH3N-OHH2/NiEtOHCH3CH2
10、CH2-CH-CH3NH2第20页,此课件共74页哦5、羰基化合物的还原胺化、羰基化合物的还原胺化氨或胺与羰基化合物缩合得亚胺,亚胺不稳定,在氢及催化剂或氢化试氨或胺与羰基化合物缩合得亚胺,亚胺不稳定,在氢及催化剂或氢化试剂还原下生成胺。如:剂还原下生成胺。如:R-C=O +NH3H(R)R-C=NHH(R)R-CH-NH2H(R)-H2OH2/Ni第21页,此课件共74页哦还原胺化还可用于芳香族醛、酮:还原胺化还可用于芳香族醛、酮:-CH2NH2-CHO-CH2NHCH2-+H2/NiNaBH3CN或或LiBH3CN是有效的还原胺化催化剂:是有效的还原胺化催化剂:O(CH3)2NHNaBH3
11、CNN(CH3)2第22页,此课件共74页哦6、酰胺的、酰胺的Hofmann降解降解酰胺酰胺与与溴或氯溴或氯在碱溶液中作用,脱去羰基生成少一个在碱溶液中作用,脱去羰基生成少一个C的的1o胺胺。第23页,此课件共74页哦机机 理:理:第24页,此课件共74页哦(三)胺的物理性质(三)胺的物理性质10 胺、胺、20胺能形成分子间氢键。胺能形成分子间氢键。(N-HN)弱于弱于(O-HO)。由于由于1、2级胺能与水形成氢键,因此低级胺级胺能与水形成氢键,因此低级胺(6个碳个碳)能溶能溶于水。于水。芳胺的毒性很大,可通过吸入或皮肤吸收而致中毒。芳胺的毒性很大,可通过吸入或皮肤吸收而致中毒。第25页,此课
12、件共74页哦(四)胺的化学性质(四)胺的化学性质 胺中的胺中的N以以SP3杂化,有一对孤电子对,使胺具有碱性和亲核性。杂化,有一对孤电子对,使胺具有碱性和亲核性。当当N原子上的三个基团不同时,就具有了手性。原子上的三个基团不同时,就具有了手性。1、碱性和成盐、碱性和成盐2、烃基化、烃基化3、酰基化、酰基化4、磺化反应、磺化反应5、与亚硝酸反应、与亚硝酸反应6、胺的氧化、胺的氧化7、芳环上的亲电取代反应、芳环上的亲电取代反应第26页,此课件共74页哦1、碱性和成盐、碱性和成盐推电子基团使胺的碱性增强胺,拉电子基使胺的碱性减弱,所以推电子基团使胺的碱性增强胺,拉电子基使胺的碱性减弱,所以脂肪脂肪胺
13、胺的碱性大于的碱性大于NH3,可与弱酸(可与弱酸(醋酸醋酸)成盐,)成盐,芳胺芳胺的碱性小于的碱性小于NH3,只能与强酸,只能与强酸(盐酸盐酸)成盐。)成盐。胺在水中的碱性为水解后的碱性胺在水中的碱性为水解后的碱性PKb第27页,此课件共74页哦碱性强度顺序为:脂肪胺碱性强度顺序为:脂肪胺 氨氨 芳香胺芳香胺碱性强度顺序(在水溶液中):碱性强度顺序(在水溶液中):二甲胺二甲胺 甲胺甲胺 三甲胺三甲胺 NH3 芳胺芳胺这是电子效应、溶剂化作用、以及空间效应的综合结果。这是电子效应、溶剂化作用、以及空间效应的综合结果。单纯的电子效应作用的碱性是:单纯的电子效应作用的碱性是:三甲胺三甲胺 二甲胺二甲
14、胺 甲胺甲胺溶剂化作用使铵正离子的稳定性顺序是:溶剂化作用使铵正离子的稳定性顺序是:甲胺甲胺 二甲胺二甲胺 三甲胺三甲胺铵正离子越稳定,胺的碱性就越强。即:铵正离子越稳定,胺的碱性就越强。即:第28页,此课件共74页哦几种因素共同作用的结果,使碱性顺序为:几种因素共同作用的结果,使碱性顺序为:二甲胺二甲胺 甲胺甲胺 三甲胺三甲胺 芳香胺的碱性强弱与芳环上取代基的性质有关。芳香胺的碱性强弱与芳环上取代基的性质有关。形成的氢键越多溶剂化程度越高,铵正离子越稳定。形成的氢键越多溶剂化程度越高,铵正离子越稳定。另外,碱性与空间因素也有关系。氮原子所连烷基数目增多,使质子另外,碱性与空间因素也有关系。氮
15、原子所连烷基数目增多,使质子难接近氮原子,碱性下降。难接近氮原子,碱性下降。第29页,此课件共74页哦试试判断下列化合物的碱性强弱(由强至弱排序)判断下列化合物的碱性强弱(由强至弱排序)第30页,此课件共74页哦 胺与酸作用成盐胺与酸作用成盐(分离提纯、胺类化合物的保存)(分离提纯、胺类化合物的保存)盐酸普鲁卡因盐酸普鲁卡因盐酸雷尼替丁盐酸雷尼替丁第31页,此课件共74页哦2、烃基化、烃基化NH2CH2-ClNaHCO3 90CH2-NH2CH3-OHH2SO4 220N(CH3)2 +H2OOHZnCl2 260NH第32页,此课件共74页哦3、酰基化、酰基化伯或仲胺与酰氯、酸酐等反应,酰基
16、取代胺氮原子上氢的反应。伯或仲胺与酰氯、酸酐等反应,酰基取代胺氮原子上氢的反应。叔胺氮上无氢原子,不发生反应。叔胺氮上无氢原子,不发生反应。RCOX +RNH2RCONHR +HXN-取代酰胺取代酰胺RCOX +R2NHRCONR2 +HXN,N-二取代酰胺二取代酰胺所得酰胺在强酸或强碱水溶液中加热易水解生成胺,合成时常将芳胺所得酰胺在强酸或强碱水溶液中加热易水解生成胺,合成时常将芳胺酰化,可保护氨基。酰化,可保护氨基。常用乙酰氯(或乙酐)与胺反应保护氨基。常用乙酰氯(或乙酐)与胺反应保护氨基。第33页,此课件共74页哦扑热息痛扑热息痛第34页,此课件共74页哦分离鉴别一级、二级、三级胺分离鉴
17、别一级、二级、三级胺 4、磺化反应、磺化反应兴斯堡兴斯堡(Hinsberg)反应反应第35页,此课件共74页哦 5、与亚硝酸反应、与亚硝酸反应脂肪伯胺脂肪伯胺与亚硝酸反应、分解,与亚硝酸反应、分解,放出氮气放出氮气,可用于定量测定。,可用于定量测定。芳香伯胺芳香伯胺与亚硝酸发生与亚硝酸发生重氮化反应获得重氮盐:重氮化反应获得重氮盐:第36页,此课件共74页哦仲胺仲胺与亚硝酸反应生成与亚硝酸反应生成N亚硝基胺(黄色油状或固体)亚硝基胺(黄色油状或固体)叔胺叔胺不与亚硝酸发生反应不与亚硝酸发生反应R2NH +HNO2R2N-N=O +H2O胺与亚硝酸的反应可用于区别胺与亚硝酸的反应可用于区别1、2
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