中医药大学有机化学课件JC整理-胺基.ppt
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1、第十五章第十五章 有机含氮化合物有机含氮化合物第一节第一节 硝基化合物硝基化合物第二节第二节 胺胺第三节第三节 重氮与偶氮化合物重氮与偶氮化合物第一节第一节 硝基化合物硝基化合物定义: 脂肪烃脂肪烃或或芳烃芳烃分子中一个或多个氢原子被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:硝基取代的化合物,称为硝基化合物。可分为:芳香族硝基化合物芳香族硝基化合物 和和 脂肪族硝基化合物脂肪族硝基化合物。脂肪族:芳香族:NO2NO2NO2NO2CH3NO2NO2CH3CH2NO2(CH3)2C=CHNO21 1、硝基烷的命名、硝基烷的命名O2N(CH2)5NO2(CH3)2CHNO2C
2、H3NO2硝基甲烷硝基甲烷2-硝基丙烷硝基丙烷1,5-二硝基戊烷二硝基戊烷NO2硝基环戊烷硝基环戊烷一、脂肪族硝基化合物一、脂肪族硝基化合物2.2.硝基烷的制法硝基烷的制法CH3NO2+H2OCH3CH2CH2NO2+(CH3)2CHNO2在实验室中可以用取代反应来制备一些硝基烷。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%INO2400CH4HNO370%200NO2,CH3CH2CH32.2.硝基烷的性质硝基烷的性质a.a.硝基烷是无色的高沸点液体,常用作溶剂硝基烷是无色的高沸点液体,常用作溶剂。b.b.硝基烷
3、具有明显的酸性。硝基烷具有明显的酸性。CH3NO2H+CH2NO2-CH2NOO-+CH2NOO+CH2NOOc.含含-H-H的的硝基烷易与碱作用成盐。硝基烷易与碱作用成盐。RCH2NO2NaOH,H2ORCH=NO-Na+OCHNO2RC=NRRO-Na+ORNaOH,H2O二、芳香族硝基化合物二、芳香族硝基化合物ClNO2CH3NO2O2NNO2NO24-硝基硝基-1-氯苯氯苯2,4,6-三硝基甲苯三硝基甲苯(TNT)2-硝基萘硝基萘1.1.芳香族硝基化合物的制法芳香族硝基化合物的制法H3CCH3CH3HNO3CH3COOHH3CCH3CH3NO2ClHNO3,H2SO4100-110Cl
4、NO2+ClNO2HNO3,H2SO4130ClNO2NO2二甲苯麝香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。多硝基化合物具有皮肤接触都能导致中毒。多硝基化合物具有爆炸性。爆炸性。3.芳香族硝基化合物的化学性质芳香族硝基化合物的化学性质(1). 还原还原NO2NONHO
5、HNH2 在酸性介质中用金属还原硝基化合物,直在酸性介质中用金属还原硝基化合物,直接生成相应的胺接生成相应的胺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。硝基化合物中的一个硝基还原成氨基。NO2NO2NaHSCH3OH,NH2N
6、O2OHO2NNO2NO2Na2SC2H5OH,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在碱性介质中还原时,则硝基苯被还原成则硝基苯被还原成两分子缩合的产物。两分子缩合的产物。2.芳环上的亲电取代反应芳环上的亲电取代反应NO2Br2Fe,140NO2Br发烟HNO3,浓H2SO495NO2NO2发烟H2SO4110NO2SO3H第二节第二节 胺胺 基础知识基础知识一、一、 胺的分类和命名胺的分类和命名二、二、胺的结构胺的结构三、三、胺的制法胺的制法
7、五、五、 胺的化学性质胺的化学性质 四、四、胺的物理性质胺的物理性质六、六、季铵盐和季铵碱季铵盐和季铵碱 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,统称为化合物,统称为胺胺。 许多源于植物的碱性含氮化合物许多源于植物的碱性含氮化合物(又称生物碱又称生物碱)具有具有很强的生理活性,常被用作药物。很强的生理活性,常被用作药物。CHOHCHCH3NHCH3l-麻黄碱麻黄碱(1R,2S)NHOOCCHCH2OHCH3阿托品阿托品(一一) 胺的分类和命名胺的分类和命名 按照氮原子连接的烃基数目不同,可把胺分为按照氮原子连接的烃基数目不同,可把胺分为伯伯(1)
8、、仲、仲(2)、叔、叔(3)胺胺。按分子中氨基的数目,胺分为。按分子中氨基的数目,胺分为一元胺一元胺、二元二元胺胺和和三元胺三元胺。NH3RNH3NHRRNRRR氨氨伯胺伯胺(1胺胺)仲胺仲胺(2胺胺)叔胺叔胺(3胺胺) 当当R、R和和R都是脂肪族烃基时,为都是脂肪族烃基时,为脂肪胺脂肪胺。当。当其中一个是芳基时,为其中一个是芳基时,为芳香族胺芳香族胺。例如:。例如:(CH3)3CNH2NH(CH3)3N叔丁基胺叔丁基胺(伯胺伯胺)六氢吡啶六氢吡啶(仲胺仲胺)哌啶哌啶脂肪胺:脂肪胺:三甲胺三甲胺(叔胺叔胺)NH2NHN(CH3)2-萘胺萘胺(伯胺伯胺)二苯胺二苯胺(仲胺仲胺)N,N-二甲苯胺二
9、甲苯胺(叔胺叔胺)芳芳 胺胺:1. 简单的脂肪胺是用烃基名称后面加上简单的脂肪胺是用烃基名称后面加上“胺胺”来来 命名。命名。命名:命名:NH2CH2NH2H2N(CH2)6NH2环己胺环己胺 1,6-己二胺己二胺苄胺苄胺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。基来命名。CH2CH2CHCH3NH21-苯基苯基-3-氨基丁烷氨基丁烷 3. 当氮原子同时连有芳基和脂肪基时,命名时必当氮原子同时连有芳基和脂肪基时,命名时必须在芳胺须在芳胺 名称前面加字母名称前面加字母“N”。NCH3C2H5ONN(CH3)2NHNHN-甲基甲基-N-
10、乙基苯胺乙基苯胺对亚硝基对亚硝基-N,N-二甲苯胺二甲苯胺N,N-二苯二苯基对苯二胺基对苯二胺NO2NHO2N4,4-二硝基二苯胺二硝基二苯胺4. 四个相同或不同的烃基与氮原子相连的化合物称四个相同或不同的烃基与氮原子相连的化合物称为为季胺季胺化化合物合物,其中,其中R4N+X-称为称为季胺盐季胺盐,R4N+OH-称为称为季胺碱季胺碱。 命名胺与酸生成的盐或季胺类化合物时,用命名胺与酸生成的盐或季胺类化合物时,用“铵铵”代替代替“胺胺”,并在前面加负离子的名称。,并在前面加负离子的名称。C6H5N+H3Cl-氯化苯铵氯化苯铵(C2H5N+H3)2SO42-硫酸乙铵硫酸乙铵(CH3)3N+CH2
11、C6H5Br-溴化三甲苄铵溴化三甲苄铵(CH3)3N+CH2CH3OH-氢氧化三甲乙铵氢氧化三甲乙铵(二二) 胺的结构胺的结构NHHH.氨、甲胺和三甲胺的结构如下图氨、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。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。转变,不易分离得到其中的某个对映体。.NC2H5HCH3C2H5.NHCH3N.C2H5CH3H手性季
12、正离子,可以被拆开成对映体。手性季正离子,可以被拆开成对映体。N+CH3C2H5CH2CHCH2C6H5N+C6H5CH2CHCH2C2H5CH3(三三) 胺的制法胺的制法1. 氨或胺的烷基化氨或胺的烷基化CH3OH+NH3Al2O3380450。C5MPaCH3NH2CH3OH,Al2O3380450。C5MPaCH3OH,Al2O33804505MPa(CH3)3N(CH3)2NH2.腈或酰胺的还原腈或酰胺的还原NC(CH2)8CN + 4H2 Ni,KOH,NH3,C2H5OH,95%H2N(CH2)10NH2NCCH3OCH3LiAlH4,醚NCH2CH3CH3 3. 醛和酮的还原氨化
13、醛和酮的还原氨化+H2OR(R )HCHNH2(R )RCOH(R)NH3(或R NH2)H2,NiCHNH2(R)(R)HR醛或酮醛或酮亚胺亚胺胺胺还还原原氨氨化化是是制制备备R2CHNH2或或R2CHNHR类类胺胺的的好好方方法。法。例例如:如:还原氨化是制备还原氨化是制备R2CHNH2或或R2CHNHR类胺的好方法。类胺的好方法。例如:例如:+(CH3)2COH2NCH2CH2OHH2, Ni, 乙 醇95%(CH3)2CHNHCH2CH2OH 4. 从酰胺的降解制备从酰胺的降解制备(Hofmann 降解反应降解反应)CONH2NaOH,Br290%NH25. 硝基化合物的还原硝基化合物
14、的还原CH3NO2NO2Fe, HCl, CH3OH, 75%CH3NH2NH2四、四、 胺的物理性质胺的物理性质 胺与醇相似,也是极性化合物。除叔胺外,伯胺与醇相似,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。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。合,因此低级胺易溶于水。 (五五) 胺的化学性质胺的化学性质1.碱性和成盐碱性和成盐NHH甲甲 胺胺二二 甲甲 胺胺 三三 甲甲 胺胺氨氨苯苯 胺胺 对对 甲甲 苯苯 胺胺 对对 氯氯 苯苯 胺胺对对 硝硝 基基 苯苯 胺胺pKb3.383.
15、274.214.769.378.929.8513.0NH2氨基与苯环氨基与苯环共轭共轭2. 烃基化烃基化胺的氮原子上具有未共用电子对,易发生亲核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:取代反应,例如:CH2Cl+NH2(过量)NaHCO3,90 C。CH2NH( 88% )3. 酰基化酰基化 脂肪族或芳香族伯胺和仲胺与酰氯、酸酐或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,生成羧酸等酰基化试剂反应,生成N-取代或取代或N,N-二取二取代酰胺。但羧酸的酰化能力较弱。代酰胺。但羧酸的酰化能力较弱。NH2(CH3CO)2O或CH3COClNHCCH3O(n-C4H9)
16、2NHCOClCON( C4H9-n )2NH2+CH3COOH160 C。-H2ONHCCH3O在芳胺上引入酰基,目的主要有二个: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。环的致活能力。NH2(CH3CO)2ONHCOCH3Br,NHCOCH3BrH2O,OH-,或H+NH2NO22. 引入永久性酰基引入永久性酰基NO2ClNHCCH3HOONaOH,H2OH2O,H+NO2HOH2,NiNH2HO(CH3CO)2O扑热息痛扑热息痛(Paracetamol)4. 磺酰化磺酰化RNH2R2NHR3N+SO2C
17、lNaOHNaOHNaOHRNHSO2RNHSO2NaR2NSO2不溶于NaOH不反应 (可溶于酸) 该反应也称为该反应也称为Hinsberg 反应,可以用反应,可以用来分离和鉴别伯、仲、叔胺。来分离和鉴别伯、仲、叔胺。5. 与亚硝酸的反应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
18、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,该由于产物复杂,该反应在合成上的反应在合成上的意义不大。意义不大。芳香族低温下与亚硝酸作用生成相应的重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。氮盐,合成上具有重要的意义。NH2+NaNO2+2HClN2+Cl-+2H2O+NaCl05。C脂肪族或芳香族的伯胺与亚硝酸作用,生成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难溶于水的黄色油状或固
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