有機合成重氮化反應(yīng)

1、目錄1.重氮化反響定義2.重氮化反響類型2.1.芳香自由基取代反響2.2.芳香親核取代反響2.3.重氮鹽的復(fù)原反響3.重氮化反響的影響因素4.合成中的應(yīng)用1. 重氮化反響定義芳香一級胺和亞硝酸或亞硝酸鹽及過量的酸在低溫下反響生成芳香重氮鹽diazoniumsalt)，該反響稱為重氮化反響diazotization reaction)。脂肪族伯胺與亞硝酸反響，可以定量釋放出來氮氣，這是測量脂肪伯胺非常好的方法，可以形成碳正離子，副反響比較多，在合成上是沒有意義的。芳香族伯胺進(jìn)行類似的反響，可以得到一個重氮鹽，氮正離子受到苯環(huán)比較好的共軛，所以穩(wěn)定性大大提高，這樣一個中間體，在酸性介質(zhì)中在0-5可

2、以穩(wěn)定存在，一旦遇到光照和加熱，會馬上分解，所以這樣的一個重氮鹽在合成中需要現(xiàn)制現(xiàn)用。據(jù)文獻(xiàn)報道，重氮化反響機理：芳胺的重氮化反響需經(jīng)兩步，首先是親電試劑進(jìn)攻芳胺氮原子生成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，然后不穩(wěn)定中間產(chǎn)物迅速分解，整個反響受第一步控制。無機酸不同，參與重氮化反響的親電試劑也不同。稀硫酸中參與反響的是N2O3 (N2O3 是兩個亞硝酸分子作用生成的中間產(chǎn)物，它可有兩種構(gòu)型，一為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)ONONO，一為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)ONNO2)；鹽酸中參與反響的是亞硝酰氯NOCl；在濃硫酸中那么是亞硝基正離子 N+O。它們親電性強弱順序為：N+O >NOCI>N2O3重氮鹽的氮原子為sp雜化，當(dāng)重氮離

3、子與芳烴相連，芳環(huán)的大鍵與重氮基的鍵共軛， 使得其穩(wěn)定性較脂肪族重氮鹽的高。由于共軛效應(yīng)影響，單位正電荷并不完全集中在一個氮原子上， 用共振論的觀念，可寫出以下共振式：共振式()()可解釋重氮鹽有雙重反響性能，()式表現(xiàn)易發(fā)生放氮的取代反響，()式那么作為重氮組分進(jìn)行偶合反響。2. 重氮化反響類型2.1. 芳香自由基取代反響鹵代氯離子和溴離子的親核能力較弱，因此用同樣的方法很難將氯、溴引人苯環(huán)。1884年，Sandmeyer發(fā)現(xiàn)在氯化亞銅或溴化亞銅的催化下，重氮鹽在氫鹵酸溶液中加熱，重氮基可分別被氯和溴原子取代，生成芳香氯化物或溴化物，這一反響稱為Sandmcyer反響。反響機理如下：首先，重

4、氮鹽與氯化亞銅形成絡(luò)合物，加熱時，銅轉(zhuǎn)移給氮一個電子，而后碳氮鍵均裂，分解放出氮氣、并生成苯自由基和兩價的銅鹽。苯自由基從兩價的鹵化銅中奪取一個鹵原子，生成氯苯或溴苯，同時鹵化銅又生成鹵化亞銅，所以鹵化亞銅在反響中只起催化劑的作用，但它的用量須是等物質(zhì)的量。該反響是通過一個自由基中間體進(jìn)行的，故稱作自由基型芳香取代反響。氰代重氮鹽用氰化亞銅，氰化鉀處理，得到苯氰，反響條件需在中性條件下進(jìn)行，防止氫氰酸逸出。考慮另一個合成途徑：首先制得苯甲酰胺，用五氧化二磷脫水得到苯氰，要想得到苯甲酰胺還需要先制備苯甲酰氯，然后跟氨基反響，合成步驟很長，而用氰根解的方法可以很快的制得苯氰。2.2. 芳香親核取代

5、反響羥基取代反響機理如下：這是一個單分子的芳香親核取代反響，反響分兩步進(jìn)行，先是重氮鹽分解成苯正離子和氮氣，這是決定反響速率的一步，苯正離子一旦形成，那么立刻和親核的水分子反響生成酚，因此這是由胺通過重氮鹽在芳環(huán)上引人羥基的一種方法。用稀硫酸加熱回流就可以把重氮鹽轉(zhuǎn)化成酚，在合成里面有很多重要的用途。將重氮鹽的水溶液與碘化鉀一起加熱，重氮基很容易被碘取代，生成芳香碘化物，同時放出氮氣。我們知道，芳烴碘代制碘苯極其困難，通過重氮化反響制得碘苯，收率80%-85%。進(jìn)攻苯正離子的是I3-。氟苯是不可能通過芳香烴取代反響制得，好多氟苯都是用這種方法制備的。四氟硼酸處理重氮鹽，轉(zhuǎn)換成重氮鹽的四氟硼酸鹽

6、，加熱分解，可以制備氟苯，同時另外一個產(chǎn)物是BF3。2.3. 重氮鹽的復(fù)原反響重氮鹽在某些復(fù)原劑的作用下能發(fā)生重氨基被氫原子取代的反響，由于重氮基來自氨基，因此常稱該反響為去氨基復(fù)原反響，最常用的復(fù)原劑有乙醇或次磷酸，反響在水溶液中進(jìn)行。3. 重氮化反響的影響因素(1) 無機酸在實驗中，芳胺和無機酸的摩爾比大約是l：2.54，酸大大過量，酸除用于生成亞硝酸外， 主要目的是穩(wěn)定生成的重氮鹽，假設(shè)酸量缺乏，生成的重氮鹽容易和未反響的芳胺發(fā)生自偶合反響而影響下步的反響，但是如果酸性濃度增加，游離胺的濃度降低，反而使重氮化速度變慢。因此，反響介質(zhì)的酸性應(yīng)保持pH值在23左右。(2) 亞硝酸的用量反響過

7、程中，應(yīng)保持亞硝酸過量，否那么也會引起自偶合反響，但太過量的亞硝酸因能氧化和亞硝基化等而引起一系列的副反響，對下一步偶合不利。一般芳胺和亞硝酸鈉的摩爾比為l：1在偶合反響前，如果測定仍有過量的亞硝酸(淀粉碘化鉀試紙變藍(lán))，需加少量的尿素破壞。(3) 反響溫度反響溫度一般在05進(jìn)行，因低溫可降低重氮鹽分解的速度，但實驗說明當(dāng)芳環(huán)上連有某些基團(tuán)時，反響溫度可提高。例如：對氨基苯磺酸可在1015下進(jìn)行；l-氨基萘-4-磺酸可在35進(jìn)行重氮化。從理論分析，重氮鹽分解成苯正離子和氮氣的反響是可逆的當(dāng)重氮基的鄰、對位上有吸電子取代基時，苯環(huán)的電子密度變小，苯正離子的穩(wěn)定性減小，反而使分解速度降低；間位吸電

8、子基雖降低苯環(huán)的電子密度，但間位降低的相對少一些，能使苯正離子穩(wěn)定，從而使重氮鹽分解速度加快。鄰 對位上有給電子基的重氮鹽，與鄰、對位上有吸電子取代基的相似，也使分解速度變慢。因為這種取代基可以通過給電子共軛效應(yīng)與重氮基共軛，使碳氮鍵的雙鍵性質(zhì)增加，因此碳氮鍵斷裂較難，形成苯正離子的速度減慢，例如重氮基對位上有甲氧基的重氮鹽，它的共軛結(jié)構(gòu)如下所示：4. 合成中的應(yīng)用(1) 反定位律的合成Exp.1 直接做溴代或氯代，再做第二步鹵代，定位律是違背的，氯或者溴是第一類定位基，不管上哪一個都不可能在間位上另外一個。 Exp.2 發(fā)煙硝酸，發(fā)煙硫酸，硝化，制成三硝基苯，回流48小時，0.4的收率。正確的路線是先把苯做硝化，復(fù)原制成苯胺，加過量的溴水就可以得到三溴苯胺，亞硝化，乙醇加熱回流，