大學(xué)有機(jī)化學(xué)-含氮化合物課件

1第十四章含氮有機(jī)化合物2第一節(jié)硝基化合物一、硝基化合物的命名與結(jié)構(gòu)一）、命名在命名中：硝基總是做為取代基，相應(yīng)的烴基總是作為母體。2,4,6—三硝基苯酚

（苦味酸）硝基甲烷對(duì)硝基苯甲酸3二）、硝基化合物結(jié)構(gòu)硝基是很強(qiáng)的吸電子基團(tuán)（具有-I和-C共軛效應(yīng)）5三、硝基化合物的化學(xué)性質(zhì)假酸式酸式（硝基式）（假酸式）1、脂肪族硝基化合物⑴、酸性6⑵、與羰基化合物的縮合反應(yīng)回顧：甲醛的羥甲基化反應(yīng)羥醛縮合三羥甲基硝基甲烷歧化反應(yīng)硝基甲烷：72、芳硝基化合物⑴、還原反應(yīng)（p80)氧化偶氮苯偶氮苯氫化偶氮苯[H]:Fe、Zn、Sn…./HCl或H2/Ni、Pt、Pd均可H+8⑵、芳環(huán)上的親核取代反應(yīng)10親核試劑除HO-外，還可是RO-Na+NH2G等：12

胺類廣泛地存在于生物界，具有極其重要的生理作用。

絕大多數(shù)的藥物含有胺的官能團(tuán)——氨基。

蛋白質(zhì)、核酸、許多激素、抗生素和生物堿都含有氨基，是胺的復(fù)雜的衍生物。

學(xué)習(xí)胺的性質(zhì)和合成方法是學(xué)習(xí)和研究這些復(fù)雜天然化合物的基礎(chǔ)。第二節(jié)胺14叔丁醇（叔醇）叔丁胺（伯胺）注意叔醇與叔胺的區(qū)別：15二、結(jié)構(gòu)(P87)形狀：棱錐形棱錐形氮原子：sp3雜化sp3~sp2雜化（更接近sp2雜化）脂肪胺：芳香胺：苯胺中氮上的孤對(duì)電子與苯環(huán)發(fā)生了p～π共軛16胺的立體化學(xué)(P88)：優(yōu)先次序：R1＞R2＞R3＞孤對(duì)電子SR兩種異構(gòu)體之間通過(guò)快速翻轉(zhuǎn)（103～105/秒）相互轉(zhuǎn)化，因而不能分離。SR17在季銨化合物中若氮上連的四個(gè)基團(tuán)不同時(shí)，可以拆分出對(duì)映異構(gòu)體：SR18三、命名簡(jiǎn)單的胺是以胺為母體，以氮上的烴基為取代基進(jìn)行命名：甲胺二乙胺苯胺當(dāng)?shù)线B接的烴基不同時(shí)：應(yīng)先小后大，先烷后芳。甲乙胺甲乙丙胺20對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的胺是以相應(yīng)的烴基作為母體，氨基作為取代基：2-氨基-4-甲基戊烷3-

乙氨基庚烷季銨化合物的命名：三乙基芐基氯化銨三甲基十六烷基氫氧化銨

（TEBA）21二）、胺的物理性質(zhì)與光譜性質(zhì)甲胺、二甲胺、三甲胺和乙胺室溫下為氣體，其它低級(jí)胺為液體；高級(jí)胺為固體；低級(jí)胺有氨味，三甲胺有魚腥味，腐胺（丙二胺）尸胺（丁二胺）有惡臭味；芳香胺為高沸點(diǎn)的液體或低熔點(diǎn)的固體；胺與水能形成分子間的氫鍵；一級(jí)胺和二級(jí)胺本身分子間也能形成氫鍵。1、胺的物理性質(zhì)(P84)232、光譜性質(zhì)(P85)IR：胺的N－H伸縮振動(dòng)吸收：R2NH:在3300~3500cm-1處

出現(xiàn)1個(gè)峰R3N:在上述區(qū)域沒(méi)有N-H吸收峰RNH2:

在3400~3490cm-1處出現(xiàn)2個(gè)峰NMR：N-Hδ:0.5～5ppm-CH-NH2δ:2.2~2.8ppm24三、胺的化學(xué)性質(zhì)一）、胺的堿性學(xué)習(xí)胺的化學(xué)，要注意N上的孤對(duì)電子，胺的許多性質(zhì)都與它有關(guān)。26一些胺（氨）在水溶液中的pKb值在水溶液中胺的堿性強(qiáng)弱次序?yàn)椋涸跉庀嘀景返膲A性強(qiáng)弱次序?yàn)椋?/p>

3°>2°>1°27溶劑化效應(yīng)：N上的H越多，溶劑化效應(yīng)就越強(qiáng)（NH3>1o胺>2o胺>3o胺），形成的銨正離子就越穩(wěn)定：胺在水溶液中堿性的強(qiáng)弱，是其電子效應(yīng)、空間效應(yīng)以及溶劑化效應(yīng)的綜合體現(xiàn)。1o胺3o胺28練習(xí)：按堿性由強(qiáng)到弱的次序排列下列化合物：30主要用途：在合成中用于保護(hù)氨基芳胺極易被氧化：若不保護(hù)氨基，硝化時(shí)芳環(huán)將會(huì)被氧化破裂。31乙酰苯胺對(duì)乙酰氨基苯磺酰氯磺胺嘧啶若不將氨基保護(hù)起來(lái)，氨基將會(huì)優(yōu)先與氯磺酸反應(yīng)。322、磺?；磻?yīng)（P91）——興斯堡（Hinsberg）反應(yīng)定義：伯、仲、叔胺與芳香族磺酰氯的作用稱為興斯堡反應(yīng)。該反應(yīng)用于伯、仲、叔胺的分離與鑒別。33用于鑒別伯、仲、叔胺：伯胺仲胺叔胺沉淀溶解不反應(yīng)（黃色油狀物）沉淀34用興斯堡反應(yīng)分離伯、仲、叔胺的混合物：35三）、與亞硝酸的反應(yīng)（P91）1、脂肪胺與亞硝酸的反應(yīng)伯胺放出氮?dú)?，仲胺生成黃色油狀物或固體，叔胺則成鹽無(wú)特殊現(xiàn)象。據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象可用于區(qū)別三種不同的胺。注意：N–亞硝基胺有強(qiáng)烈的致癌作用。36372、芳胺與亞硝酸的反應(yīng)綠色鱗片狀結(jié)晶對(duì)亞硝基–N,N–二甲基苯胺N–甲基–N–亞硝基苯胺棕色油狀物氯化重氮苯38四）、芳胺芳環(huán)上的反應(yīng)（p94)該反應(yīng)與苯酚類似1、鹵代若要得到一溴代產(chǎn)物，須先將氨基乙?；越档桶被幕钚裕?9間溴苯胺的制備：苯胺的硫酸鹽402、硝化（p95)主要產(chǎn)物主要產(chǎn)物先進(jìn)行酰基化反應(yīng)將氨基保護(hù)起來(lái)，反應(yīng)完畢后再脫除保護(hù)基：414、磺化苯氨基磺酸對(duì)氨基苯磺酸（以內(nèi)鹽的形式存在）△42五）、徹底甲基化與霍夫曼（Hofmann)消除反應(yīng)

胺與過(guò)量的碘甲烷作用生成季銨鹽的反應(yīng)叫做徹底甲基化反應(yīng)：季銨鹽與氫氧化銀作用轉(zhuǎn)化成季銨堿，季銨堿加熱時(shí)脫去β～H和叔胺生成烯烴的反應(yīng)就叫霍夫曼消除反應(yīng)：1、基本反應(yīng)432、反應(yīng)的歷程：為E2（雙分子消除）過(guò)渡態(tài)特例：季銨堿中無(wú)β—H時(shí)則進(jìn)行SN2反應(yīng)443、消除反應(yīng)的取向霍夫曼規(guī)則：季銨堿發(fā)生消除時(shí)，總是優(yōu)先生成雙鍵碳原子上烴基取代比較少的烯烴。454、對(duì)消除反應(yīng)取向的解釋（p97)：E2消除的立體化學(xué)是：反式共平面，據(jù)此寫出季銨堿進(jìn)行消除時(shí)的構(gòu)象式：非優(yōu)勢(shì)構(gòu)象優(yōu)勢(shì)構(gòu)象（消除后得到2-丁烯）（消除后得到1-丁烯）46赤（式）順（式）消除反應(yīng)所需構(gòu)象47蘇式季銨堿消除反應(yīng)立體化學(xué)過(guò)程同學(xué)自己寫。蘇（式）反（式）48霍夫曼取向的烯烴查伊采夫取向的烯烴請(qǐng)寫出化合物A、B在進(jìn)行消除反應(yīng)時(shí)的構(gòu)象。495、不符合霍夫曼規(guī)則的特殊例子（P97)當(dāng)β～碳原子上連有吸電子基時(shí)，β～H的酸性增強(qiáng)，易于被堿奪取發(fā)生消除，生成不符合霍夫曼規(guī)則的烯烴。506、在胺類結(jié)構(gòu)測(cè)定中的應(yīng)用a、用徹底甲基化所消耗的碘甲烷的摩爾數(shù)來(lái)判斷胺的種類。b、根據(jù)霍夫曼消除的次數(shù)及所產(chǎn)生的烯烴和胺的結(jié)構(gòu)，分析推理原來(lái)化合物的結(jié)構(gòu)。

51例1：52例2：53六）、叔胺的氧化與Cope消除（P93）胺鹽很穩(wěn)定，但胺容易氧化，特別是芳胺。大多數(shù)氧化劑將胺氧化成焦油狀物，但過(guò)氧化氫及過(guò)酸能將叔胺氧化為氧化叔胺。54當(dāng)氧化叔胺β–碳上有氫時(shí)，加熱到150-200℃熱分解，生成烯和N,N-二烴基羥胺的反應(yīng)叫Cope消除33%67%反應(yīng)特點(diǎn)：1、主要得到霍夫曼取向的烯烴；552、消除是通過(guò)五元環(huán)狀過(guò)渡態(tài)所進(jìn)行的順式消除。五元環(huán)狀過(guò)渡態(tài)56提示：季銨堿的消除反式進(jìn)行，氧化叔胺的消除順式進(jìn)行。571、烯胺的制備仲胺烯胺

常用的仲胺是一些環(huán)狀胺：

四氫吡咯嗎啉六氫吡啶四、烯胺的制備及在合成中的應(yīng)用（p103)58N–(1–環(huán)己烯基)四氫吡咯1954年，G.Stock首次將烯胺用于醛酮的烷基化和酰基化，避免了醛酮在強(qiáng)堿存在下自身的縮合反應(yīng)和不希望發(fā)生的多元取代，從而為非活化羰基化合物的烷基化和?；业搅艘粭l新的途徑。2、烯胺的反應(yīng)59（1）、與活潑的鹵代烴作用則可在羰基的α—位引入烴基：601,4–二羰基化合物1,3–二羰基化合物1,5–二羰基化合物⑵、與羰基化合物的作用：61五、胺的制備一、胺(或氨)的烴基化反應(yīng)與苯炔1、烴基化反應(yīng)通過(guò)親核取代反應(yīng)可用來(lái)制備環(huán)狀胺：62上世紀(jì)50年代初Roberts發(fā)現(xiàn)：2、苯炔631953年Roberts設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：64消除加成苯炔通過(guò)苯炔活性中間體所進(jìn)行的消除～加成反應(yīng)反應(yīng)歷程：65對(duì)反應(yīng)歷程的證明(P99)：1、化學(xué)方法的證明66m/z:764428光譜法的證明：67苯炔的結(jié)構(gòu)(P99)練習(xí)：寫出下列反應(yīng)的歷程。68二、蓋伯瑞爾（Gabriel)合成法(P102)利用鄰苯二甲酰亞胺的烷基化反應(yīng)來(lái)制備一級(jí)胺，稱為蓋布瑞爾合成法。伯胺鄰苯二甲酰亞胺此法是用來(lái)制備純的伯胺的一種好方法。69三、硝基化合物的還原選擇性還原(p101)：二硝基化合物可被較溫和的還原劑如：Na2S、(NH4)2S、NaSH等還原，得到只有一個(gè)硝基被還原的產(chǎn)物：70四、醛、酮的還原氨化反應(yīng)（P102）氨伯胺伯胺1、醛、酮的還原氨化仲胺71六氫吡啶（仲胺）N-丁基六氫吡啶（叔胺）利用烯胺和還原氨化反應(yīng)進(jìn)行下列合成：72合成方法如下：73五、布歇爾（Bucherer)反應(yīng)(P101)通過(guò)布歇爾反應(yīng)可在萘的β—位上引入多種用其它方法難以引入的基團(tuán)（可參芳香重氮鹽在合成中的應(yīng)用）。74第三節(jié)：芳香重氮鹽的制備及其在合成中的應(yīng)用一、芳香重氮鹽的制備氯化重氮苯硫酸重氮苯1、反應(yīng)在00～5℃，以及過(guò)量的酸作用下進(jìn)行；2、重氮鹽通常不從溶液中分離，而直接使用。75二、芳香重氮鹽在合成上的應(yīng)用㈠、重氮基被取代的反應(yīng)76被羥基取代的反應(yīng)：被氫原子取代的反應(yīng)（P108)：77㈡、芳香重氮鹽在合成上的應(yīng)用芳香重氮鹽在有機(jī)合成中很有用，被稱為芳香格氏試劑。它主要用于合成用通常的親電取代反應(yīng)所無(wú)法得到的芳香族化合物：7879㈢、芳香重氮鹽的偶聯(lián)反應(yīng)芳香重氮鹽正離子是弱的親電試劑，可與酚、芳胺等活潑的芳香化合物進(jìn)行芳環(huán)上的親電取代反應(yīng)，生成偶氮化合物，這類反應(yīng)稱為偶聯(lián)反應(yīng)。與芳香叔胺的偶聯(lián)：與酚的偶聯(lián)：80與芳香仲胺的偶聯(lián)：與芳香伯胺的偶聯(lián)：81與芳香伯胺或仲胺的偶聯(lián)首先發(fā)生在氮上：酸性條件下發(fā)生重排最終得到的是與芳環(huán)偶聯(lián)的產(chǎn)物82與酚的偶聯(lián)在弱堿性介質(zhì)中進(jìn)行（pH=8～10），是為了產(chǎn)生反應(yīng)活性更大的酚氧負(fù)離子；與芳胺的偶合在弱酸性介質(zhì)中進(jìn)行（pH=4～6），是為了防止偶合反應(yīng)發(fā)生在氨基的氮上。83第四節(jié)重氮甲烷的制備與反應(yīng)一、重氮甲烷的結(jié)構(gòu)重氮甲烷的分子式與共振式：CH2N2從極限式可看出：重氮甲烷分子是