四川大學有機化學第十一章

1、2004-08-26簡單胺 以胺為母體，氮上取代基用N定位。CH2NHH2NCH2CH2NH2 N-苯基苯甲胺 乙二胺較復雜胺 烴或其它官能團為母體，氨基作取代基。 3-(N-乙氨基)庚烷 3-甲基-2-(N-甲氨基)戊烷CH3CCH2CCH3ONH H2NCOC2H5O 4-亞氨基-2-戊酮 對氨基苯甲酸乙酯CH3CH2CHCH2CH2CH2CH3 CH3CH2CHCHNHCH3NHCH2CH3CH3H3C2004-08-26 季銨化合物將負離子和取代基的名稱放在“銨”字前(CH3)2CH4N+I-N+CH3 OH-CH2CH2OHCH3CH3 胺的結(jié)構(gòu)孤電子對使胺具有親核性、堿性; 簡單手

2、性胺易發(fā)生對映體的互相轉(zhuǎn)變。NR1R3R2NR1R3R2NHH3CHsp3112.9o105.9o 氫氧化(2-羥乙基) 三甲銨(俗名膽堿) 碘化四異丙銨2004-08-26 氮原子上連有四個不同基團的季銨化合物具有旋光性，CH3N+H5C2CH2CH=CH2phCH3N+C2H5CH2=CHCH2ph 芳香胺氮原子為不等性的sp3雜化。(具有某些sp2 特征)物理性質(zhì)CH3CH2OCH2CH3 (CH3CH2)2NH CH3CH2CH2CH2OH34.5oC 56oC 117oC10 胺、20胺能形成分子間氫鍵。(N-HN)弱于(O-HO)。2004-08-26試推測 a. 相同分子量的伯、

3、仲、叔胺的沸點順序。 b. 相同分子量的伯、仲、叔胺在水中的溶解度順序。RNHHNHHRNRHHNHHRNHOHNHOH2 2. 胺的化學性質(zhì)1) 堿性和成鹽RNH2 + H2O RNH3+ + OH- 胺的氮原子上有孤對電子，能結(jié)合水中的質(zhì)子。2004-08-26 堿性強度：脂肪胺 氨 芳香胺 試從銨正離子的穩(wěn)定性及胺接受質(zhì)子的能力方面進行分析。CH3NH2 (CH3)2NH (CH3)3N NH3 NH2NH2CH3NH2O2N 3.38 3.27 4.21 4.76 9.37 13.0 8.92堿性強度： 二甲胺 甲胺 三甲胺 （在水溶液中）CH3N+HHHOH2OH2OH2CH3N+C

4、H3HHOH2OH2CH3N+CH3CH3HOH2 2004-08-26 芳香胺的堿性強弱與芳環(huán)上取代基的性質(zhì)有關(guān)CH3NH2 NH2 O2NNH2NNNCH3NNCH3CH3NCH3NO2a b c d e f試判斷下列化合物的堿性強弱（由強至弱排序）2004-08-26(C2H5)2NCH2CH2OCONH2HCl-+ 鹽酸雷尼替?。篛NSNNNO2HH HCl2) 季銨鹽與季銨堿 三級胺與鹵代烷加熱形成四級銨鹽即季銨鹽。R3N + RICH2Cl + (CH3)3NCH2N+(CH3)3Cl-R3N+R I- 胺與酸作用成鹽RNH2 + HXRNH3+X-OH-RNH2（分離提純、胺類化

5、合物的保存）普魯卡因：2004-08-26 季銨鹽易溶于水、熔點高。 季銨鹽與氫氧化鈉(鉀)作用形成平衡體系：R4N+I- + KOHR4N+OH- + KI 季銨鹽的用途 作表面活性劑 親油基(烴基)和親水基(正離子部分)C12H25N+(CH3)3Cl- 季銨鹽的磷脂CH3(CH2)14COOCHCH2OC(CH2)14CH3OCH2OPOCH2CH2N+(CH3)3OO-2004-08-26 作相轉(zhuǎn)移催化劑 CH3(CH2)7CH=CH2KMnO4 / C6H6 / H2O三正辛基甲基氯化銨CH3(CH2)7COOH + HCOOH 某些低碳鏈的季銨鹽具有生理活性。(CH3)3NCH2C

6、H2OH+Cl- 氯化膽堿 矮壯素(一種植物生長調(diào)節(jié)劑)。N+(CH3)3 I-CH3 季銨堿制備及Hofmann消除R4N+ X -+ Ag2OH2OR4N+OH - + AgX 強堿2004-08-26 季銨堿受熱分解，無H的季銨堿加熱時發(fā)生SN2反應(yīng)，有H的季銨堿發(fā)生 Hofmann消除反應(yīng)。在堿作用下，較少烷基取代的碳原子上的氫優(yōu)先被消除，生成雙鍵碳上烷基取代較少的烯烴。Hofmann消除規(guī)則CH3CH2CHCHCH2H+N(CH3)3H CH3CH2CHCH CH2HN(CH3)3 HOHOH-CH3CH2CH2CH=CH2 + N(CH3)3 + H2OCH3CH2CHCHCH2H

7、+N(CH3)3HOH -CH3CH2CH2CH=CH2 + (CH3)3N + H2O+ E2消除 主要得到雙鍵碳上取代基較少的烯烴。2004-08-26 -H與N+R3基本同步離去, E2歷程。E1Cb(conjugate base)CHCL:BCCLC=C碳負離子CH3CH2CHCH3 +N(CH3)3 OH -E2CH3CH2CH2CH=CH2CH3CH2CHCH3XE2CH3CH2=CH2CH3反應(yīng)速率快動力學控制的產(chǎn)物產(chǎn)物穩(wěn)定熱力學控制的產(chǎn)物季銨堿的用途之一：測定胺的結(jié)構(gòu)徹底甲基化氮原子上氫均被甲基取代。試利用徹底甲基化和Hofmann消除確定2-甲基氫化吡咯結(jié)構(gòu) 的反應(yīng)過程和所用

8、試劑。2004-08-26NHCH3過量 CH3I濕Ag2ONCH3H3CCH3過量 CH3I濕Ag2O+ (CH3)3N + H2OCH3NHCH3過量 CH3INCH3H3CCH3+I -濕Ag2ONCH3H3CCH3+OH -NH3CCH3過量 CH3I濕Ag2O+ (CH3)3N + H2O2004-08-263) ?；c磺酰化 ?；〈返由蠚涞姆磻?yīng)。 （酰化）(CH3CO)2Oor CH3COClNH2NHCOCH3討論CH3NH21) CH3I(過量)2)濕 Ag2OABCH3+N(CH3)3A OH-CH3 + N(CH3)3 B2004-08-26(n-C4H9)2NH

9、+ COClCN(C4H9-n)2OHONH2(CH3CO)2OHONHCOCH3撲熱息痛 磺?；〈返由蠚涞姆磻?yīng) （磺酰化）磺?；?Ar)RSOORNH2 +SO2ClSO2NHR興斯堡(Hinsberg)反應(yīng)分離鑒別一級、二級、三級胺2004-08-26 3o胺氧化物的Cope消除反應(yīng) 氧化胺 碳上連有氫，熱分解氧化胺得烯和羥胺。CH3CHHCH2 N+CH3CH3O-CH3CHCH2 + NCH3CH3OH反應(yīng)經(jīng)環(huán)狀過渡態(tài)，順式消除。CCHN+R2-OCC+ R2NOHCCC6H5NMe2HC2H5DHH2O2?CCC6H5C2H5DH2004-08-26RNH2R2NHR3NS

10、O2ClSO2NHRSO2NR2不反應(yīng)（不溶于NaOH水溶液）NaOHSO2NRNa+-4) 胺的氧化（胺易被氧化）N(CH3)2 + H2O2N+(CH3)2O -（氧化胺） 氧化胺為四面體構(gòu)型。氮原子上連不同取代基時： N+C6H5H3CC2H5O -N+O -C6H5 CH3H5C22004-08-26N(C3)2CH3CH3CO3HCH3 Hofmann產(chǎn)物 5) 曼尼希(mannich)反應(yīng) 含活潑氫的化合物與甲醛（或其它醛）及胺類化合物的縮合 反應(yīng)。RCCHRHO+ HCHO+ N(CH3)2HH+RCCHCH2N(CH3)2ORmannich base活潑氫被胺甲基取代胺甲基化反

11、應(yīng)+ HCHO+ N(CH3)2HH+OOCH2N(CH3)22004-08-26OHHNHCH3HCHONCH3OHCH + HNR2OHCNR2OHHH+(-H2O)HCN+R2HRCCHROHRCOCHRHRCCHCH2NR2OR-H+phCOOHOH+OHCCHO+phCOHHOONHHCH3+pH=4phNphOCH3O2004-08-26 顛茄醇CH2CHOCH2CHO + H2NCH3 + COCH2COOHCH2COOH-2H2O-CO2NCH3COCOOHCOOHH2NiO14步NCH3ONCH3OH 用苯及不超過三個碳的有機物合成：CC6H5CH2C6H5OCOCH3CHC

12、H2N(CH3)2CH3CC6H5CH2C6H5OHCHCH2N(CH3)2CH32004-08-26CH2MgClCCHCH2N(CH3)2OCH3CH2ClCCH2CH3O+ CH3CH2CClO6) 胺與亞硝酸反應(yīng)CH3CH2CH2NH2NaNO2HClCH3CH2CH2N+NCl-CH3CH2CH2+Cl- + N2醇、烯、鹵代烴等重氮鹽1o胺 用于氨基的定量測定重氮化反應(yīng)NH2 + NaNO2 + HClO5oCN2+Cl-2004-08-26Ar(R)NH(或R2NH) + HONOAr(R)NNO(或R2NNO)N-亞硝基胺2o胺致癌劑NHCH3NaNO2HClNNOCH3亞硝化

13、：3o胺N(CH3)2+ ONN(CH3)2HONO(綠色結(jié)晶) 3. 胺的制備 1) 氨或胺的烴基化NH3RXSN2RNH2RXRXRXR2NHR3NR4N+X-若制備1o胺，如何避免過度烷基化？2004-08-262) 酰亞胺的烷基化（Gabriel 蓋布瑞爾合成法 制1o胺） OOONH3NHOOKOHN-OO1oRXSN2NROOKOHH2ORNH2 +COO-COO-HOH + TsClC6H5CH3HOTsC6H5CH3N-K+OONOOHC6H5CH3 3) 用醇制備NH2NH2H2NHC6H5CH3(s)2004-08-26 4) 硝基化合物的還原NO21) Zn, HCl2)

14、 OH-NH2NO2NO2NH4SHNO2NH2（還原一個硝基）NO22ZnNaOHNHNH氫化偶氮苯 5) 腈、酰胺、肟的還原NOHNa, C2H5OHor LiAlH4NH22004-08-266) 羰基化合物的還原胺化CH3CHO + NH3H2/NiCH3CH2NH2CH3CH2CHO + CH3CH2NH2H2/NiCH3CH2CH2NHCH2CH3R2CO + R2NHH2/NiR2CHNR2 7) 酰胺的Hofmann降解酰胺與溴或氯在堿溶液中作用，脫去羰基生成1o胺的反應(yīng)。RCNH2OBr2, NaOH H2ORNH2(CH3)3CCH2CNH2OBr2, NaOH H2O(C

15、H3)3CCH2NH2(94%)2004-08-26RCONH2Br2OH-RCONHBrRCONBr Br-RCON+RCONOCNRH2OHOCONRH-CO2RNH2烷基異氰酸酯N-溴代酰胺負離子缺電子N原子你知道化合物 用溴與 NaOH作用形成 的反應(yīng)機制嗎？NCNH2ONNH2化合物2004-08-26二. 芳香含氮化合物高沸點液體或固體；毒性；爆炸性；定香劑。CH3NO2NO2O2NCH3NO2OCH3NO2(CH3)3CO2NCH3COCH3CH3NO2(CH3)3CO2N TNT 葵麝香 酮麝香 1) 還原反應(yīng)(已介紹)NO2NONHOHNH2 1. 芳香硝基化合物2004-0

16、8-26 2) 苯環(huán)上的親核取代反應(yīng) 硝基是強吸電子基團, 在芳環(huán)的親核取代反應(yīng)中, 活化芳環(huán)鄰、對位。Cl 10%NaOH360oC, 加壓H+OHClNO2NO2O2NH2O室溫H+NO2NO2O2NOHSHNO2NO2ClNO2NO2NH2OHNHOHNO2NO2 NaSH2004-08-26反應(yīng)機理：芳香環(huán)上的SN2反應(yīng) （加成消除過程）LOON+Nu+-LOON+NuLON+NuOLOON+Nu-LOON+Nu+-slowfast2004-08-26（1）第一步: Nu-與底物的加成，生成 Meisenheimer絡(luò)合物（2）絡(luò)合物中，硝基通過共軛作用，使苯環(huán)上的負電荷分散到O上（3

17、）第二步：L帶著一對電子離去，完成反應(yīng)（4）整個反應(yīng)中，加成是決速步驟（5）NO2處于L間位時，失去活化作用，則L不易被取代（6）NO2若與苯環(huán)不能有效地共軛（空阻），則NO2失去活化作用。2004-08-26 2. 芳香胺1) 芳香胺芳環(huán)上的親電取代反應(yīng) 鹵化、硝化、磺化、?；?Vilsmeier(威爾斯麥爾)反應(yīng) (芳環(huán)上引入甲?；?OHOCH3HCN(CH3)2OPOCl3OHOCH3CHO2004-08-26 取代芳烴、芳胺、酚、酚醚等化合物與N,N-二甲基甲酰 胺(DMF)、三氯氧磷(POCl3)作用，在芳環(huán)上引入甲?；?。OHOHDMF-POCl3OHOHCHO試由苯酚為起始原料制備

18、化合物：HOCH=CH-CHO 2) 聯(lián)苯胺重排NHNHH+H2NNH2 氫化偶氮苯在酸催化下, 生成 4,4-二氨基聯(lián)苯的反應(yīng)。2004-08-26NHNHH+H2NNH2+HHH2NNH2HH2+HHH2NNH2+-2H+H2NNH2NO2ZnNaOHNHNHH+NH2NH2對位取代的氫化偶氮苯, 重排發(fā)生在鄰位。2004-08-26NO2ClCl Cl 思考題 如何完成下列轉(zhuǎn)化？2004-08-26 三. 重氮化合物和偶氮化合物1.芳香重氮鹽 （050C）NH2 O5oCN2+Cl-+ NaCl + H2ONaNO2 + HCl1）被鹵素或氰基取代（Sandmeyer反應(yīng)）N+NX-Cu

19、XHClX + N2（X=Cl 、Br）NN:+ 結(jié)構(gòu)與酸性NN:ArOHNNArOH+-堿OOHNNAr堿2004-08-26N+NX-CuCNKCNCN + N2CuCNKCNNH2CH3NaNO2，HClN+NCl-CH3CuCl, HClClCH3CNCH3H3O+COOHCH3BrCl2004-08-26NO2HNO3H2SO4FeCl3HClNO2ClCl2FeNH2ClN2+Br-ClNaNO2HBrCuBrHBrClBr碘代物、氟代物的制備N+NHSO4-KIIHBF4or NaBF4N2+Cl-N2+BF4-NH2NaNO2HBF4F被氟取代Schiemann反應(yīng)2004-0

20、8-262）被氫原子取代 次磷酸水溶液或乙醇。N2+Cl-H3PO2H2O+ N2N2+HSO4-CH3CH2OH+ N2討論BrBrBrNO2HNO3H2SO4HClFeNH2Br2H2OBrBrBrNH22004-08-26BrBrBrNaNO2 HCl05oCBrBrBrN2+Cl-H3PO2H2O如何實現(xiàn)下列轉(zhuǎn)變？CH3CH3Br2004-08-263）被羥基取代 （重氮鹽的水解）N2+HSO4H+ H2OOH + N2OHNO2NO2NO2發(fā)煙 HNO3濃 H2SO4Na2SCH3OHNH2NO2NaNO2H2SO4N2+HSO4NO2H+H2OT.M.N2+ N2+ H2OOH2+

21、-H+OH2004-08-26 4) 被硝基取代Gatterman反應(yīng)NH2NaNO2HBF4N2+BF4-NaNO2CuNO2 5) 還原反應(yīng) （重氮基被還原成肼）N2+Cl-SnCl2HCl 0oCNHNH2 HClOH-NHNH2 2. 偶氮化合物N=NN=N反式 順式2004-08-26偶聯(lián)反應(yīng)：重氮鹽與酚或芳香胺的反應(yīng) NN+NN+NN+Y+NNHY+-H+NNYY= -OH、-NH2、-NHR. 取代發(fā)生在羥基(或氨基)對位，對位被占領(lǐng)則發(fā)生在鄰位。1）與酚的偶聯(lián) （pH=810）N2+Cl-Br+OHNaOHH2OBrNNOH2004-08-26N2+Cl-+NaOHH2OCH3

22、OHNNHOCH32. 與芳胺的偶聯(lián) （pH=57）N2+Cl- + N(CH3)2CH3COOHH2ONNN(CH3)2 對-N，N-二甲氨基偶氮苯偶聯(lián)反應(yīng)不能在強堿、強酸介質(zhì)中進行N2+Cl- NaOHNNOHNaOHNNO-Na+OHH+OH2+NR2H+NHR2+2004-08-263、重氮甲烷CH2N2：黃色氣體，劇毒，易爆炸CH2NNCH2NNCH2NNCH2NN重氮甲烷具明顯的親核性，可進攻羰基碳，也可從酸性化合物中接受質(zhì)子。1）、與酸反應(yīng)生成羧酸甲酯，放出氮氣RCOOH + CH2N2 RCOOCH3 + N22004-08-26反應(yīng)過程為：苯酚也能與重氮甲烷作用：RCOOH

23、+ CH2N N RCOO + CH3N N-N2RCOOCH3OHCH2N2OCH3重氮甲烷是很好的甲基化試劑2）、與酮反應(yīng)其他酸性物質(zhì)也可與CH2N2反應(yīng)OCH2NN:RCR-+CH2NNRCRO+2004-08-26CH2RCRO+成環(huán)RRO重排OCH2RCR醛和環(huán)酮以重排產(chǎn)物為主；普通酮主要生成環(huán)氧化合物醛與CH2N2反應(yīng)主要得到甲基酮（H重排）酮分子中與羰基相連的兩個烴基不相同時，得兩種重排產(chǎn)物的混合物2004-08-26用于環(huán)酮擴環(huán)，用來制備增加一個碳的環(huán)酮。CORCl + CH2NN -HClCORCHNNCl HCORCHNNCORCHNNAg2ORCOCH碳烯 烯酮OCCHRWolff重排3)、與酰氯反應(yīng)OCH2N NCH2N NO-N2O2004-08-26烯酮的化學性質(zhì)活潑，易水解得到羧酸，與醇反應(yīng)生成羧酸酯。RCHCOH2OROHRCH2COOHRCH2COORArndtEistert Reaction：COROHSOCl2CORClCORCHN2Ag2OH2ORCH2COOH低一級羧酸 高一