中医药大学有机化学课件JC整理-胺基

第十五章有机含氮化合物第一节硝基化合物第二节胺第三节重氮与偶氮化合物第一节硝基化合物定义:脂肪烃或芳烃分子中一个或多个氢原子被硝基取代的化合物，称为硝基化合物。可分为：芳香族硝基化合物和脂肪族硝基化合物。脂肪族:芳香族:NO2NO2NO2NO2CH3NO2NO2CH3CH2NO2(CH3)2C=CHNO21、硝基烷的命名O2N(CH2)5NO2(CH3)2CHNO2CH3NO2硝基甲烷2-硝基丙烷1,5-二硝基戊烷NO2硝基环戊烷一、脂肪族硝基化合物2.硝基烷的制法CH3NO2+H2OCH3CH2CH2NO2+(CH3)2CHNO2在实验室中可以用取代反应来制备一些硝基烷。CH3(CH2)5CHCH3CH3(CH2)5CHCH3NaI+NaNO2+58%INO2400℃CH4HNO3℃70%200NO2，CH3CH2CH32.硝基烷的性质a.硝基烷是无色的高沸点液体，常用作溶剂。b.硝基烷具有明显的酸性。CH3NO2H++CH2NO2---CH2—NOO--+CH2—NOO+CH2—NOOc.含α-H的硝基烷易与碱作用成盐。RCH2NO2NaOH，H2ORCH=NO-Na+OCHNO2RC=NRRO-Na+ORNaOH，H2O二、芳香族硝基化合物ClNO2CH3NO2O2NNO2NO24-硝基-1-氯苯2,4,6-三硝基甲苯(TNT)2-硝基萘1.芳香族硝基化合物的制法H3CCH3CH3HNO3CH3COOHH3CCH3CH3NO2ClHNO3，H2SO4100-110℃ClNO2+ClNO2HNO3，H2SO4130℃ClNO2NO2二甲苯麝香CH3NO2O2N(CH3)3CCH3NO2酮麝香CH3O2NCOCH3NO2(CH3)3CCH3葵子麝香CH3O2NNO2C(CH3)3OCH32.芳香族硝基化合物的物理性质多数为黄色结晶固体，不溶于水，溶于有机溶剂。硝机基化合物有毒，不论吸入或皮肤接触都能导致中毒。多硝基化合物具有爆炸性。3.芳香族硝基化合物的化学性质(1).还原NO2NONHOHNH2在酸性介质中用金属还原硝基化合物，直接生成相应的胺NO2Fe,稀HCl,~100%NH2+Fe3O4CH3NO2NO2Fe,HCl,CH3OH,~75%CH3NH2NH2钠或铵的硫化物、硫氢化物或多硫化物，如硫化钠、硫化铵、硫氢化钠、硫氢化铵等，以及氯化亚锡和盐酸，在适当的条件下，可以选择性的将多硝基化合物中的一个硝基还原成氨基。NO2NO2NaHSCH3OH，NH2NO2OHO2NNO2NO2Na2SC2H5OH，OHO2NNH2NO2NO22葡萄糖，NaOH100NNO氧化偶氮苯℃Zn(2mol)，NaOHCH3OHNN偶氮苯Zn(3mol)，NaOHCH3OHNHNH氢化偶氮苯在碱性介质中还原时，则硝基苯被还原成两分子缩合的产物。2.芳环上的亲电取代反应NO2Br2Fe，140NO2Br发烟HNO3，浓H2SO495NO2NO2发烟H2SO4110NO2SO3H℃℃℃第二节胺基础知识一、胺的分类和命名二、胺的结构三、胺的制法五、胺的化学性质四、胺的物理性质六、季铵盐和季铵碱氮分子中的氢原子部分或全部被烃基取代后的化合物，统称为胺。许多源于植物的碱性含氮化合物(又称生物碱)具有很强的生理活性，常被用作药物。CHOHCHCH3NHCH3l-麻黄碱(1R,2S)NHOOCCHCH2OHCH3阿托品(一)胺的分类和命名按照氮原子连接的烃基数目不同，可把胺分为伯(1º)、仲(2º)、叔(3º)胺。按分子中氨基的数目，胺分为一元胺、二元胺和三元胺。NH3RNH3NHRR'NRR'R''氨伯胺(1º胺)仲胺(2º胺)叔胺(3º胺)当R、R’和R’’都是脂肪族烃基时，为脂肪胺。当其中一个是芳基时，为芳香族胺。例如：（CH3)3C—NH2NH(CH3)3N叔丁基胺(伯胺)六氢吡啶(仲胺)哌啶脂肪胺：三甲胺(叔胺)NH2NHN(CH3)2α-萘胺(伯胺)二苯胺(仲胺)N,N-二甲苯胺(叔胺)芳胺:1.简单的脂肪胺是用烃基名称后面加上“胺”来命名。命名：NH2CH2NH2H2N(CH2)6NH2环己胺1,6-己二胺苄胺2.比较复杂的脂肪族胺是以烃作母体，氨基作为取代基来命名。CH2CH2CHCH3NH21-苯基-3-氨基丁烷3.当氮原子同时连有芳基和脂肪基时，命名时必须在芳胺名称前面加字母“N”。NCH3C2H5ONN(CH3)2NHNHN-甲基-N-乙基苯胺对亚硝基-N,N-二甲苯胺N,N’-二苯基对苯二胺NO2NHO2N4,4’-二硝基二苯胺4.四个相同或不同的烃基与氮原子相连的化合物称为季胺化合物，其中R4N+X-称为季胺盐，R4N+OH-称为季胺碱。命名胺与酸生成的盐或季胺类化合物时，用“铵”代替“胺”，并在前面加负离子的名称。C6H5N+H3Cl-氯化苯铵(C2H5N+H3)2SO42-硫酸乙铵(CH3)3N+CH2C6H5Br-溴化三甲苄铵(CH3)3N+CH2CH3OH-氢氧化三甲乙铵(二)胺的结构NHHH..氨、甲胺和三甲胺的结构如下图：NHHCH3..NCH3CH3CH3..由于胺是棱锥形结构，当氮原子上有三个不同的基时，它是手性分子。NC2H5CH3HNCH3HC2H5....简单的手性胺很容易发生对映体的相互转变，不易分离得到其中的某个对映体。..NC2H5HCH3C2H5..NHCH3N..C2H5CH3H手性季正离子，可以被拆开成对映体。N+CH3C2H5CH2CHCH2C6H5N+C6H5CH2CHCH2C2H5CH3(三)胺的制法1.氨或胺的烷基化CH3OH+NH3Al2O3380~450。C5MPaCH3NH2CH3OH，Al2O3380~450。C5MPaCH3OH,Al2O3380~450℃5MPa(CH3)3N(CH3)2NH2.腈或酰胺的还原NC(CH2)8CN+4H2Ni,KOH,NH3,C2H5OH,95%H2N(CH2)10NH2NCCH3OCH3LiAlH4,醚NCH2CH3CH33.醛和酮的还原氨化+—H2OR（R'）HCHNH2（R）RCOH(R')NH3（或RNH2）''H2，NiCHNH2(R'')(R')HR醛或酮亚胺胺还原氨化是制备R2CHNH2或R2CHNHR’类胺的好方法。例如：还原氨化是制备R2CHNH2或R2CHNHR’类胺的好方法。例如：+(CH3)2COH2NCH2CH2OHH2，Ni，乙醇95%(CH3)2CHNHCH2CH2OH4.从酰胺的降解制备(Hofmann降解反应)CONH2NaOH,Br2~90%NH25.硝基化合物的还原CH3NO2NO2Fe,HCl,CH3OH,~75%CH3NH2NH2四、胺的物理性质胺与醇相似，也是极性化合物。除叔胺外，伯胺和仲胺均易生成分子间的氢键。伯、仲和叔胺都能与水分子通过氢键发生缔合，因此低级胺易溶于水。(五)胺的化学性质1.碱性和成盐NHH甲胺二甲胺三甲胺氨苯胺对甲苯胺对氯苯胺对硝基苯胺pKb3.383.274.214.769.378.929.8513.0NH2氨基与苯环π共轭2.烃基化胺的氮原子上具有未共用电子对，易发生亲核取代反应，例如：CH2Cl+NH2（过量）NaHCO3,90C。CH2NH(88%)3.酰基化脂肪族或芳香族伯胺和仲胺与酰氯、酸酐或羧酸等酰基化试剂反应，生成N-取代或N,N-二取代酰胺。但羧酸的酰化能力较弱。NH2(CH3CO)2O或CH3COClNHCCH3O(n-C4H9)2NHCOClCON(C4H9-n)2NH2+CH3COOH160C。-H2ONHCCH3O在芳胺上引入酰基，目的主要有二个：1.引入暂时性的氨基保护氨基或降低氨基对芳环的致活能力。NH2(CH3CO)2ONHCOCH3Br,NHCOCH3BrH2O,OH-,或H+NH2NO22.引入永久性酰基NO2ClNHCCH3HOO①NaOH，H2O②H2O，H+NO2HOH2，NiNH2HO（CH3CO）2O扑热息痛(Paracetamol)4.磺酰化RNH2R2NHR3N+SO2ClNaOHNaOHNaOHRNHSO2RNHSO2NaR2NSO2不溶于NaOH不反应（可溶于酸）该反应也称为Hinsberg反应，可以用来分离和鉴别伯、仲、叔胺。5.与亚硝酸的反应样品与亚硝酸反应的现象用途脂肪族伯胺生成不稳定的重氮盐，定量的放出氮气脂肪族伯胺的定量或定性分析芳香族伯胺生成稳定的重氮盐合成脂肪族、芳香族仲胺黄色的油状或固状的N-亚硝基胺定性分析脂肪族叔胺不反应定性分析芳香族叔胺亚硝化反应合成或定性分析CH3CH2CH2NH2NaNO2,HClCH3CH2CH2NNCl-CH3CH2CH2+Cl-+N2脂肪族伯胺与亚硝酸的反应：CH3CH2CH2H2O,-H+Cl--H+重排CH3CH2CH2OHCH3CH2CH2ClCH3CHCH2CH3CHCH3H2O-H+Cl-CH3CHCH3OHCH3CHCH3Cl由于产物复杂，该反应在合成上的意义不大。芳香族低温下与亚硝酸作用生成相应的重氮盐，合成上具有重要的意义。NH2+NaNO2+2HClN2+Cl-+2H2O+NaCl0~5。C脂肪族或芳香族的伯胺与亚硝酸作用，生成难溶于水的黄色油状或固状N-亚硝基胺。NHCH3NaNO2,HCl,0~10。CNCH3NON-亚硝基-N-甲苯胺(黄色)叔胺上无氢原子，因此脂肪族的叔胺不与亚硝酸发生反应，芳香族叔胺与亚硝酸发生环上亲电取代反应：N(CH3)2NaNO2,HCl。C8N(CH3)2ON对亚硝基-N,N-二甲苯胺(绿色)6.胺的氧化脂肪族伯胺：氧化产物复杂仲胺：用过氧化氢氧化生成羟胺叔胺：用过氧化氢或过氧化酸氧化生成氧化胺R2NH+H2O2RNOH+H2OCH2N(CH3)2+H2O290%CH2N(CH3)2ONH2MnO2,稀H2SO4OO工业上制备对苯醌的主要方法。N(CH3)2H2O2或RCOOOHN(CH3)2O-芳胺的氧化比较容易，甚至空气也使其氧化。7.芳环上的亲电取代反应(甲)卤化NH2Br2,H2ONH2BrBrBr反应定量完成，可用作定性、定量分析。NH2COOHBr2,HCl,H2O40~50。CNH2COOHBrBrBr为得到一取代的产物，可采用乙酰化保护氨基的方法。NH2(CH3CO)2ONHCOCH3Br,NHCOCH3BrH2O,OH-,或H+NH2NO2(乙)硝化硝酸是强的氧化剂，而胺又易被氧化，为避免副反应，可先将芳胺溶于浓硫酸生成硫酸氢盐或用乙酰化法保护氨基。NH2浓H2SO4NH3HSO4-HNO3,NH3HSO4-NO2H2O,OH-NH2NO2乙酰化保护氨基法：NH2HNO3,NHCOCH3NO2H2O,H+(OH-)H2SO4,NHCOCH3SO3HHNO3H2SO4NHCOCH3SO3HNO2H2O,H+NH2NO2NH2NO2(CH3CO)2ONHCOCH3(丙)磺化NH2浓H2SO4NH3HSO4-180~190。CNH2SO3HNH3SO3-六季铵盐和季铵碱叔胺与卤化烷或具有活泼卤原子的芳卤化合物作用生成铵盐，称为季铵盐。季铵盐加热分解，生成叔胺与卤化烷。R3N+RX[R4N]+X-[R4N]+X-R3N+RX季铵盐与强碱作用，可以得到季铵碱。[R4N]+X-+KOH[R4N]+OH-+KX2[(CH3)4N]+I-+Ag2OH2O2[(CH3)4N]+OH-+2Ag季铵碱受热发生分解反应，不含有β-氢原子的，发生SN2反应。(CH3)3NCH3-OH(CH3)3N+CH3OH(CH3)3NCH2CH3OH-(CH3)3N+CH2CH2+H2O其消除过程如下：CCHN(CH3)3CC+N(CH3)3+H2OHO-含有β-氢原子的，发生E2反应生成烯烃和叔胺。当分子中含有两个以上β-氢原子时，发生消除反应，主要从含氢较多的β-氢原子上消除。CH3CH2CHCH3OH-N(CH3)3CH3CH2CHCH2(95%)+CH3CHCHCH3+N(CH3)3+H2O(5%)当空间效应影