重氮化與偶聯(lián)反應(yīng)

重氮化與偶聯(lián)反應(yīng)(Ⅰ)

Conception:

均含有-N=N-官能團(tuán)，它的兩端都和碳原子直接相連的化合物稱為偶氮化合物；如果一端與非碳原子直接相連的化合物成為重氮化合物.ForExample:

§5.1DiazoandcouplingReactions第2頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天(1)Synthesis:伯芳胺在低溫及強(qiáng)酸（主要是鹽酸或硫酸）水溶液中,與亞硝酸作用生成重氮鹽的反應(yīng),稱為重氮化反應(yīng).SpecialMethodsforDiazoCompoundsP101自學(xué)氯化重氮苯（重氮苯鹽酸鹽）

若以硫酸代替鹽酸，則得重氮苯酸式硫酸鹽（簡(jiǎn)稱重氮苯硫酸鹽）：

重氮鹽能和濕的氫氧化銀作用，生成類似季銨堿的強(qiáng)堿——?dú)溲趸氐衔铮?Ⅱ)重氮化反應(yīng)ArN2X+AgOH

ArN2OH+AgCl

<5℃(NaNO2+HCl)第3頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

InfluenceFactorofDiazotizationP101-102重氮鹽Point:(1)重氮化必須在低溫下進(jìn)行，且現(xiàn)制現(xiàn)用，溫度高重氮鹽水解為酚，干燥時(shí)易爆炸。(2)HNO2不能過(guò)量，HNO2有氧化性，不利于重氮鹽的穩(wěn)定(3)重氮化必須保持強(qiáng)酸性條件，弱酸性條件下易發(fā)生副反應(yīng)。第4頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天(Ⅲ)StructureandPropertyofDiazoCompound重氮化合物的結(jié)構(gòu)：[ArN+

N]X-或ArN2+X-

重氮正離子主要的共振結(jié)構(gòu)：Character:P104-1051.Stability:正電荷分散程度越大，重氮鹽穩(wěn)定性越大。2.重氮鹽基帶有正電荷，強(qiáng)吸電子性，相當(dāng)于兩個(gè)硝基。

3.

氮原子上的正電荷主要在重氮基末端的氮原子上，顯示親電特性。

4.重氮鹽有如銨鹽性質(zhì)，其氯化物和硫酸鹽一般可溶于水。第5頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天（Ⅳ）重氮鹽的反應(yīng)及應(yīng)用

取代反應(yīng)（主要反應(yīng)）偶聯(lián)反應(yīng)還原反應(yīng)1.取代反應(yīng)去氮反應(yīng)：保留氮的反應(yīng){第6頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.1被OH取代（重氮鹽的水解）

一般為副反應(yīng)可用作制備酚類（產(chǎn)率不高，用ArN2SO4H較好）

制備酚類時(shí)的副反應(yīng)a.機(jī)理:第7頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天b.Application:在有機(jī)合成上常通過(guò)生成重氮鹽的途徑而使氨基轉(zhuǎn)變成羥基，由此來(lái)合成一些不能由芳磺酸鹽堿熔而制得的酚類.例1：溴會(huì)在堿熔時(shí)水解例2：由苯制取間硝基苯酚。注意條件第8頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.2被H取代（去氨基化反應(yīng)）a.與H3PO2反應(yīng)機(jī)理（自由基機(jī)理）第9頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天副反應(yīng)——生成芳基醚b.與乙醇反應(yīng)機(jī)理：第10頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天例1—1,3,5-三溴苯

例2—間溴甲苯c.由于重氮鹽是由伯胺制得的，本反應(yīng)提供了一個(gè)從芳環(huán)上除去-NH2的方法，脫氨基反應(yīng)。應(yīng)用——借助氨基的定位效應(yīng)（鄰、對(duì)位定位基）合成苯的衍生物：第11頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天a：碘代——重氮鹽和KI加熱。例如：

碘代反應(yīng)屬于SN1歷程，Cl-，Br-親核能力弱，要發(fā)生此反應(yīng)常需要亞銅鹽作為催化劑：1.3被鹵原子或CN取代第12頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天b:I取代機(jī)理:一般認(rèn)為兼有游離基和親核取代

P117.

Cl,Br,CN取代機(jī)理:游離基反應(yīng)

P115.Sandmeyer反應(yīng)第13頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

伽特曼反應(yīng)——用銅粉作催化劑，產(chǎn)率低。例如：——在氯化亞銅的濃鹽酸或溴化銅的濃氫溴酸溶液存在下，重氮鹽受熱后轉(zhuǎn)變成氯代或溴代芳烴。注意鹵素一致b.桑德邁爾反應(yīng)第14頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天例如：

氰基可以水解成羧酸，所以可以通過(guò)重氮鹽在芳環(huán)上引入羧基：c.被氰基取代第15頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

必須將氟硼酸加到重氮鹽溶液中，使生成重氮鹽氟硼酸沉淀，經(jīng)分離并干燥后再小心加熱，即逐漸分解而得相應(yīng)的芳香族氟化物：

近來(lái)報(bào)導(dǎo)用重氮氟磷酸鹽代替重氮氟硼酸鹽，產(chǎn)率高:d.希曼反應(yīng)——（芳香族氟化物的制備）第16頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天a：重氮鹽和一些含硫化合物反應(yīng)，可以在苯核上引入含硫基團(tuán)，得到相應(yīng)的硫酚、硫醚等化合物。例如：若重氮鹽與黃原酸鉀酯作用，生成的中間體經(jīng)加熱分解或水解即得硫酚(Leukar反應(yīng))P1191.4被含硫基團(tuán)取代第17頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天ExampleP119第18頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天a：在銅離子催化下，具有吸電子基的活性烯烴與芳香重氮鹽作用，芳基取代烯烴的氫原子或在雙鍵上進(jìn)行加成,并同時(shí)放出氮?dú)?生成芳基取代的脂烴衍生物的反應(yīng)稱為Meerwein芳基化反應(yīng).Z=-NO2、-CO-、-COOH、–CN、–COOR和共軛雙鍵等.對(duì)比：邁克爾(Michael)加成，活性亞甲基化合物與α，β-不飽和化合物在堿性催化劑存在下發(fā)生的加成反應(yīng)。1.5芳基化反應(yīng)P121-124第19頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天利用Meerwein芳基化反應(yīng)可將芳環(huán)上的氨基置換成含有兩個(gè)碳原子以上的側(cè)鏈，收率雖低，但在有機(jī)合成上仍是一個(gè)有價(jià)值的反應(yīng)。(下列反應(yīng)式有誤)Application第20頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天α，β--不飽和酸的芳烴化，其取代位置與不飽和酸的結(jié)構(gòu)有關(guān)，羧基的β位無(wú)取代基或有脂肪烴基時(shí)，則取代在β碳原子上；若β位有乙烯基、芳香基或羰基時(shí)，則在α位上芳烴化。Application第21頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天重氮鹽在堿性溶液中可放出氮?dú)猓Ｓ嗟姆辑h(huán)部分與其它芳香化合物連接在一起，生成聯(lián)苯或聯(lián)苯類衍生物。實(shí)際上是重氮鹽中的芳基取代了另一芳香化合物芳核上的氫。例如：b.巴赫曼（W.B.Bachmann）反應(yīng)

第22頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天例如C:普朔爾（R.Pschorr）反應(yīng)

Z=CH=CH,CH2-CH2,NH,CO,CH2

等重氮鹽分子內(nèi)進(jìn)行的芳基化反應(yīng)，合成多環(huán)化合物的重要方法

第23頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天例如巴赫曼（W.B.Bachmann）反應(yīng)也可在中性有機(jī)溶劑中進(jìn)行

氟硼酸苯重氮鹽在二甲亞砜中與亞硝酸鈉作用可使芳香化合物芳基化，是比巴赫曼反應(yīng)制備取代聯(lián)苯更好的方法。這個(gè)反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高、應(yīng)用范圍廣，固體化合物同樣可以反應(yīng)。第24頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.保留氮的反應(yīng)2.1還原反應(yīng)——苯肼苯肼的物理性質(zhì):無(wú)色液體沸點(diǎn):19.8°C第25頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

若以亞硫酸鈉為還原劑：

若用較強(qiáng)的還原劑（如鋅和鹽酸）則生成苯胺和氨:Example以氯化亞錫和鹽酸還原：苯肼與醛、酮的反應(yīng)？第26頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天a.重氮正離子作為親電試劑，對(duì)芳環(huán)進(jìn)行親電取代反應(yīng)，由偶氮基—N=N—將兩個(gè)分子偶聯(lián)起來(lái)，生成有顏色的偶氮化合物。

重氮正離子進(jìn)攻酚羥基或二甲氨基的對(duì)位，如對(duì)位已有其它基團(tuán)，則在鄰位發(fā)生偶合：3.偶合反應(yīng)(CouplingReactions)p106-1133.1重氮鹽與酚或芳胺作用參加偶合反應(yīng)的重氮鹽，稱為重氮組分；與其組合的酚和芳胺叫偶聯(lián)組分。第27頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

弱堿性溶液中進(jìn)行,若堿性太強(qiáng)(pH>10)則重氮鹽將與堿作用生成不能進(jìn)行偶合反應(yīng)的重氮酸或重氮酸根負(fù)離子:

弱酸性或中性溶液中進(jìn)行,酸性太強(qiáng),胺則成為銨鹽(強(qiáng)的間位定位基),使苯環(huán)電子云密度降低,不利于偶合反應(yīng)的發(fā)生.

鄰位偶合反應(yīng):Point:重氮鹽和酚的偶合一般在（pH=8~10）重氮鹽與芳胺的偶合一般在(pH=5~7)

第28頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天b.重氮鹽與伯胺或仲胺發(fā)生偶合反應(yīng),可以發(fā)生苯環(huán)上的氫取代,也可以發(fā)生氨基上的氫取代:

若對(duì)位已有取代基,則重排生成鄰氨基偶氮苯.重排第29頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

若重氮鹽與間甲苯胺偶合,則主要發(fā)生苯環(huán)上的氫被取代(因?yàn)榧谆黾颖江h(huán)的活潑性);重氮鹽與間苯二胺偶合也類似:

偶合發(fā)生在活潑基團(tuán)的對(duì)位第30頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天重氮鹽與b-萘胺偶合時(shí),反應(yīng)在1位上進(jìn)行,如1位被占據(jù),則不發(fā)生反應(yīng).3.2重氮鹽與a-萘酚或a-萘胺偶合,反應(yīng)在4位上進(jìn)行,若4位上已被占據(jù),則在2位上進(jìn)行.第31頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.3反應(yīng)介質(zhì)的pH值對(duì)同時(shí)具有氨基或酚羥基的化合物進(jìn)行偶合時(shí)位置的選擇十分重要:第32頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

偶氮化合物用適當(dāng)?shù)倪€原劑(SnCl2+HCl或Na2S2O4)還原成氫化偶氮化合物,繼續(xù)還原則氮氮鍵斷裂生成芳胺.§2.偶氮化合物和偶氮染料第33頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

黃色氣體，劇毒易爆炸。重氮甲烷——最簡(jiǎn)單最重要的脂肪族重氮化合物。(1)結(jié)構(gòu)——線形分子，共振式：

重氮甲烷的軌道示意圖

既有親核性，又有親電性，又是一個(gè)偶極離子。性質(zhì)活潑?！?.重氮甲烷、碳烯和苯炔1.重氮甲烷

(CH2N2)—第34頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天N-甲基-N-亞硝基對(duì)甲苯磺酰胺對(duì)甲苯磺酰氯N-烷基酰胺與亞硝酸作用，生成N-甲基-N-亞硝基酰胺再用KOH分解得到：（2）重氮甲烷的制備——方法1：

重氮甲烷制備——方法2：第35頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天A：甲基化劑（b）與弱酸性化合物（酚、烯醇）反應(yīng)——生成醚。（3）重氮化合物的性質(zhì)（a）與羧酸作用生成羧酸甲酯，并放出氮?dú)獾?6頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天例如：2-甲基-4-硝基苯酚與重氮甲烷作用.B:重氮甲烷與酰氯作用生成重氮甲基酮生成醚第37頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天Ag2O如：C：重氮甲烷受光或熱作用，生成碳烯（卡賓）Wollf重排阿恩特-艾斯特爾特反應(yīng)—重氮甲基酮在氧化銀催化下，與水、醇、氨作用，轉(zhuǎn)變?yōu)轸人岣咭患?jí)同系物的方法：第38頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

是一個(gè)二價(jià)碳的反應(yīng)中間體，活性高、壽命短。

（二）碳烯的結(jié)構(gòu)——未成鍵電子的狀態(tài)2.碳烯——卡賓

（一）碳烯的生成第39頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）加成反應(yīng)—碳烯(缺電子)與烯烴發(fā)生親電加成：

單線態(tài)碳烯(重氮甲烷在液態(tài)用光分解產(chǎn)生)和碳碳雙鍵的加成是一步反應(yīng),形成過(guò)渡態(tài)后,即得三元產(chǎn)物:（三）碳烯的化學(xué)性質(zhì)第40頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天例如:單線態(tài)碳烯與順(或反)-2-丁烯作用,分別生成順(或反)產(chǎn)物:第41頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

(重氮甲烷在光敏劑二苯酮存在下光照產(chǎn)生)是個(gè)雙游離基,兩個(gè)未成鍵電子分別在兩個(gè)原子軌道上,它的加成分兩步進(jìn)行:

由于中間體雙游離基的碳碳單鍵能夠旋轉(zhuǎn),所以最后生成物有順、反兩種異構(gòu)體:三線態(tài)碳烯---第42頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天例1：H例2：例3：

碳烯與炔烴、環(huán)烯烴或苯的加成反應(yīng)：第43頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

單線態(tài)碳烯還可以插入C—H鍵之間，發(fā)生插入反應(yīng)：例如：丙烷與重氮甲烷在光照下作用：

單線態(tài)碳烯的插入反應(yīng)無(wú)選擇性，基本上是按統(tǒng)計(jì)比例進(jìn)行的。三線態(tài)卡賓的插入反應(yīng)有選擇性，按C—H鍵反應(yīng)性：3°>2°>1°=7:2:1.（2）插入反應(yīng)第44頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.苯炔：鄰氨基苯甲酸經(jīng)重氮化反應(yīng)生成重氮鹽，然后受熱分解成二氧化碳，氮?dú)夂捅饺病Ｍ硪部珊铣杀饺驳难苌铩?/p>

（1）制備苯炔也可用鄰二鹵代苯與鋰或鎂反應(yīng)制得：第45頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）性質(zhì)：苯炔及其衍生物非?；顫?，至今不能把它作為游離體分離出來(lái)，若無(wú)其他化合物與它反應(yīng)，苯炔自身則聚合成二聚體二聯(lián)苯。苯炔典型的反應(yīng)是雙烯加成以及類似烴炔的加成反應(yīng)第46頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天脂肪族伯胺與亞硝酸反應(yīng)，生成的重氮鹽極不穩(wěn)定，易分解放出氮?dú)舛纬申?yáng)碳離子。此陽(yáng)碳離子易發(fā)生親核、取代、重排和消除等反應(yīng)，而形成多種產(chǎn)品，無(wú)合成價(jià)值。但芐基伯胺類化合物與亞硝酸反應(yīng)得到的陽(yáng)碳離子不能發(fā)生重排等副反應(yīng)，可進(jìn)行正常的親核取代反應(yīng)而得芐醇衍生物。

§4.脂肪族及脂環(huán)伯胺的重氮化反應(yīng)-擴(kuò)環(huán)與縮環(huán)反應(yīng)

第47頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.擴(kuò)環(huán)反應(yīng)：如高血壓藥胍乙啶的中間體環(huán)庚酮的制備。脂環(huán)伯胺經(jīng)重氮化而形成的陽(yáng)碳離子可進(jìn)行重排而得到擴(kuò)環(huán)或環(huán)合產(chǎn)品?？s環(huán)反應(yīng):例如由環(huán)己胺制備環(huán)戊基甲醇第48頁(yè),