含氮化合物ppt课件.ppt
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1、含氮化合物有机化学有机化学返回下页退出Organic Nitrogen Compounds 下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值基本内容和重点要求硝基化合物、胺、腈、重氮和偶氮化合物的构造、化学性质;季铵盐和季铵碱;芳香族伯胺的重氮化反应;重氮盐的性质及其在有机合成上的应用。重点掌握胺的结构和碱性变化规律;胺的化学性质;霍夫曼热消去反应;重氮盐及其在有机合成上的应用。返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金
2、的时间价值第10章 含氮化合物10.1 硝基化合物(nitro compounds)10.2 胺(amines)10.3 重氮化合物与偶氮化合物 (diazo and azo compounds)10.4 腈和异腈(nitriles)返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值10.1 硝基化合物10.1.1 硝基化合物的构造、分类和命名10.1.2 硝基化合物的物理性质10.1.3 硝基化合物的化学性质返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增
3、值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 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。一元硝基化合物的通式是RNO2或ArNO2,它与亚硝酸酯互为同分异构体。10.1 硝基化合物返回亚硝酸酯亚硝酸酯硝基化合物硝基化合物下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值硝基化合物的电子式常表示如下:10.1.1 硝基化合物的分类、结构和命名10.1.1.1 10.1.1.1 硝基化合物的结构硝基化合物的结构返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而
4、增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 硝基中的3个原子形成p-共轭体系,发生了电子的离域,2个氮氧键长相等。返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 硝基化合物的命名与卤代烃相似。以烃作为母体,硝基作为取代基。10.1.1.2 10.1.1.2 硝基化合物的分类和命名硝基化合物的分类和命名返回1-硝基丙烷硝基丙烷(伯硝基化合物伯硝基化合物)2-硝基丙烷硝基丙烷(仲硝基化合物仲硝基化合物)2-甲基甲基-2-硝基丙烷硝基丙烷(叔硝基化合物叔硝基化合物)下页退出上页资金是运动的价值,资金的价
5、值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值返回对硝基甲苯对硝基甲苯2,4-二硝基氯苯二硝基氯苯1,3,5-三硝基苯三硝基苯(TNB)2,4,6-三硝基苯酚三硝基苯酚(苦味酸)(苦味酸)2,4,6-三硝基甲苯三硝基甲苯(TNT)下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 脂肪族硝基化合物可以通过烷烃与硝酸进行气相或液相硝化制备,其中以气相硝化更具有工业生产价值。10.1.2硝基化合物的制法10.1.2.1 10.1.2.1 脂肪烃的硝化脂肪烃的硝化
6、返回 硝化产物为混合物,较难分离,在合成上意义不大。硝化产物为混合物,较难分离,在合成上意义不大。但在工业上将这些混合物不加分离,作为混合溶剂使用。但在工业上将这些混合物不加分离,作为混合溶剂使用。下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值返回10.1.2.2 10.1.2.2 芳香烃的硝化芳香烃的硝化 芳香族硝基化合物一般用芳烃直接硝化制备。硝化时所用的硝化试剂和反应条件,因反应物不同以及目标产物不同而异。下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值
7、,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值返回10.1.2.3 10.1.2.3 亚硝酸盐的烃基化亚硝酸盐的烃基化 伯卤代烷与亚硝酸的钾、钠、银盐等发生亲核取代反应,生成硝基烷及亚硝酸酯。n-C8H17I+AgNO2 n-C8H17NO2+n-C8H17ONO 1-碘辛烷碘辛烷 1-硝基辛烷硝基辛烷 亚硝酸辛酯亚硝酸辛酯 83%11%下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值10.1.3 硝基化合物的物理性质 脂肪族硝基化合物一般为高沸点的液体,略带黄色,有类似氯仿的气味,难溶于水,易溶于醇和醚。芳香
8、族硝基化合物中,单环一硝基化合物为高沸点液体,多硝基化合物及稠环硝基化合物都是带黄色的固体。多硝基化合物具有爆炸性。芳香族硝基化合物不溶于水,易溶于有机溶剂。硝基化合物的相对密度都大于1。硝基化合物有毒,无论是吸入或皮肤接触都易中毒,使用时应注意安全。返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值返回10.1.4脂肪族硝基化合物的化学性质10.1.4.1 10.1.4.1 酸性酸性 脂肪族硝基化合物中含有-氢原子的伯或仲硝基化合物能与强碱作用生成盐,从而溶于碱中。下页退出上页资金是运动的价值,资金的价
9、值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 这是因为伯和仲硝基化合物的-氢原子与硝基之间存在着超共轭效应而变得活泼,可以转移到硝基的氧原子上去,形成酸式异构体。硝基式酸式返回酸式分子有类似于烯醇式的结构,可以使溴的四氯化碳溶液褪色,与三氯化铁反应显色。下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值pKa 10.2 8.5 7.8 4 强酸在碱作用下,具有-H的脂肪族硝基化合物,可以生成稳定的碳负离子并发生亲核加成反应。下页退出上页资金是运动的价值,资
10、金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 由于-氢的活泼性,在碱性条件下,硝基烷可生成类似于烯醇负离子结构酸式的中间体,与羰基化合物发生类似羟醛缩合反应(Henry缩合):返回例如:下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 硝基化合物容易被还原。用氢化铝锂、催化加氢或铁和盐酸还原时,最终的产物是生成相应的胺。返回10.1.4.2 10.1.4.2 还原还原下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间
11、的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 硝基化合物与亚硝酸反应生成兰色结晶,二者对氢氧化钠有不同的反应。返回10.1.4.3 10.1.4.3 与亚硝酸的反应与亚硝酸的反应叔硝基烷与亚硝酸不起反应,可用于区别三类硝基化叔硝基烷与亚硝酸不起反应,可用于区别三类硝基化合物。合物。下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 芳香族硝基化合物的还原是制备芳胺的主要方法。硝基苯在酸性条件下用Zn或Fe为还原剂还原,其最终产物是伯胺。返回10.1.5 芳香硝基化合物的化学性质10.1.5.1 10
12、.1.5.1 还原反应还原反应 目前工业上生产芳香胺的主要方法是催化加氢法。催目前工业上生产芳香胺的主要方法是催化加氢法。催化加氢法以镍,铂等作催化剂,在中性条件下反应,在产品化加氢法以镍,铂等作催化剂,在中性条件下反应,在产品质量、收率和环境保护方面都优于化学还原法。质量、收率和环境保护方面都优于化学还原法。下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值酸性介质中酸性介质中硝基苯用金属(铁或锡)和盐酸为还原硝基苯用金属(铁或锡)和盐酸为还原剂还原时,得到苯胺:剂还原时,得到苯胺:返回中性介质中中性介质中
13、用锌粉和氯化铵在水溶液中还原硝基苯,用锌粉和氯化铵在水溶液中还原硝基苯,得到得到N-羟基苯胺:羟基苯胺:下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值在在碱性介质中碱性介质中还原时,不同的还原剂可以得到不同还原时,不同的还原剂可以得到不同的产物,一般都是由中间产物缩合及进一步反应而的产物,一般都是由中间产物缩合及进一步反应而生成的双分子还原产物生成的双分子还原产物:返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值多
14、硝基多硝基化合物化合物可以可以选选择择地将地将多硝基多硝基化合物化合物中的一中的一个硝基个硝基还还原成原成氨基。氨基。返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值10.1.5.2 10.1.5.2 硝基对芳环上取代基的影响硝基对芳环上取代基的影响(1 1)硝基对卤原子亲核取代活泼性的影响)硝基对卤原子亲核取代活泼性的影响邻对位上有硝基,邻对位上有硝基,水解很容易进行水解很容易进行返回不易水解不易水解下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值
15、的这部分资金就是原有资金的时间价值返回第一步:第二步:反应机理下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值稳定稳定稳定稳定返回当硝基处于邻、对位时:下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值返回当硝基处于间位时:下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值pKa:9.98 7.23 7.15 8.40返回(2 2)硝基对
16、苯酚酸性的影响)硝基对苯酚酸性的影响下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值硝基处于邻或对位时,吸电子作用可硝基处于邻或对位时,吸电子作用可分散负电荷,使酚氧负离子稳定,酸分散负电荷,使酚氧负离子稳定,酸性增加。性增加。返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值10.2 胺10.2.1 胺的分类、命名和构造10.2.2 胺的物理性质10.2.3 胺的化学性质10.2.4 季铵盐和季铵碱10.2.5 重要
17、的胺返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值胺的分类 胺可以看作是氨的烃基衍生物。氨分子中的氢原子被一 个、二个或三个烃基取代,则分别生成伯胺、仲胺和叔胺。10.2.1 胺的分类和命名返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值季铵盐或季铵碱返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 胺类化合物根据烃基的
18、不同而分为脂肪胺和芳香胺;根据分子中氨基的数目可分为一元胺、二元胺和三元胺等。苯胺苯胺(芳香胺,一元胺芳香胺,一元胺)返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 简单的胺用普通命名法命名。方法是在它所含的烃基的名称后面加上“胺”字来命名;有相同的烃基时在前面用数字二、三表明烃基的数目;若有不同的烃基时,则按由小到大的顺序排在前面,“基”字一 般可省略。胺的命名返回10.2.1 胺的分类和命名下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部
19、分资金就是原有资金的时间价值普通命名法返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值对甲苯胺对甲苯胺苯甲胺苯甲胺对苯二胺对苯二胺返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 对于芳香族仲胺或叔胺,则在取代基前面冠以“N”字,以表示这个基团是连在氮上,而不是连在芳香环上。返回N-N-甲基苯胺甲基苯胺N-N-甲基甲基-N-N-乙基乙基-苯胺苯胺N,N-N,N-二甲基苯胺二甲基苯胺下页退出上页资金是运动的价值,资
20、金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 复杂的胺则以系统命名法命名,即把氨基作取代基,烃作为母体。2-2-甲基甲基-4-4-氨基己烷氨基己烷2-2-甲基甲基-3-3-氨基丁烷氨基丁烷返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 季铵类化合物的命名则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氯化三甲基乙基铵氯化三甲基乙基铵返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值
21、的这部分资金就是原有资金的时间价值10.2.2 胺的结构 氨具有棱锥形的结构,氮原子以不等性sp3杂化轨道和氢原子的s轨道重叠形成三个键。剩下的未共用电子对占据一个sp3杂化轨道而处于棱锥形的顶端。空间排布近似于四面体的立体结构,氮处于四面体的中心。胺的结构与氨相似,在脂肪胺分子中,氮以三个sp3杂化轨道与三个其他原子(氢或碳原子)形成三个键,剩下的未共用电子对占据另一个sp3轨道。返回下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值氨、甲胺和三甲胺的结构如下:sp3杂化杂化未共用未共用电子对电子对返回下页
22、退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值甲胺的结构返回动画下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值苯胺的结构返回动画下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值氨与伯卤代烷反应,反应难以停留在生成伯胺阶段,可继续反应生成仲胺、叔胺等。伯胺与伯卤代烷反应,一般条件下也难以停留在生成仲胺阶段,生成的仲胺会继续与伯卤代烷反应
23、,最后得到含有各级胺及铵盐的混合物。返回10.2.3 胺的制法10.2.3.1 10.2.3.1 氨或胺的烃基化氨或胺的烃基化下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值苯环上含有强吸电子基的卤代芳烃也可与氨发生反应生成芳胺。返回苯环上无强吸电子基的卤代芳烃,需经强碱NaNH2或KNH2作用方能得到芳胺。下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 邻苯二甲酰亚胺在氢氧化钾作用下生成盐,盐与卤代烷发生SN2反应,
24、生成N-取代亚胺,水解得到伯胺。这是合成伯胺的重要方法,称加布里埃尔(Gabriel)合成法。返回10.2.3.2 10.2.3.2 加布里埃尔合成法加布里埃尔合成法下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 胺可看成是有机含氮化合物还原的最终产物,含碳氮单键、双键及叁键的化合物还原都可以得到胺。返回10.2.3.3 10.2.3.3 含氮化合物还原含氮化合物还原硝基化合物的还原:硝基化合物的还原:下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的
25、这部分资金就是原有资金的时间价值返回酰胺的还原:酰胺的还原:腈的还原:腈的还原:下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 醛酮与羟胺生成的肟,与氨反应生成亚胺,亚胺和肟经催化加氢生成伯胺。在类似条件下,伯胺使醛酮转化为仲胺;仲胺使醛酮转化为叔胺。返回10.2.3.4 10.2.3.4 醛或酮的还原胺化醛或酮的还原胺化下页退出上页资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 酰胺的霍夫曼(Hofmann)降解反应可以用于从
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