含氮化合物的分类一
第十三章含氮化合物
(CH3)2-N
CH2CH3 CH2CH2CH3
OH
CH2=CH 2 + CH3CH=CH 2 + (CH3)3NC3H7-n 98% 2%
这种反应称为霍夫曼彻底甲基化或霍夫曼降解。
具有β-氢的氧化叔胺加热时发生消除反应，产生烯烃。
H O 160 ℃ 98% CH 2 + (CH3)2OH
CH 2N(CH 3)2
此反应称为科普（Cope）消除反应。
科普（Cope）消除反应是一种立体选择性很高的顺式（同侧） 消除反应。反应是通过形成平面五元环的过程完成的。
H CH 2 O N(CH 3)2 160 ℃ CH 2
2．酰基化反应和磺酰化反应 （1）酰基化反应 伯胺、仲胺易与酰氯或酸酐等酰基化剂作用 生成酰胺。 酰胺是具有一定熔点的固体，在强酸或强碱的水溶液中加热 易水解生成酰胺。因此，此反应在有机合成上常用来保护氨基。 （先把芳胺酰化，把氨基保护起来，再进行其他反应，然后使 酰胺水解再变为胺）
（2）磺酰化反应（兴斯堡——Hinsberg反应）
此反应称为重氮化反应。
芳香族仲胺与亚硝酸反应，生成棕色油状和黄色固体的亚硝基胺。
芳香族叔胺与亚硝酸反应，亚硝基上到苯环，生成对亚硝基胺。 芳胺与亚硝酸的反应也可用来区别芳香族伯、仲、叔胺。
6．氧化反应
胺容易氧化，用不同的氧化剂可以得到不同的氧化产物。叔胺的 氧化最有意义。
H CH 2N(CH 3)2 H2O2 H O CH 2N(CH 3)2 N,N 二甲基环己基甲胺 N 氧化物
氮的化合物
氮的化合物自从20世纪以来，氮的化合物的研究取得了巨大的进步，从生物、经济到环境方面都产生了重要的影响。
本文将介绍氮的化合物的分类、性质、生物作用，以及它们在环境和经济领域发挥的作用，并探讨未来的发展趋势。
一、氮的化合物的分类氮的化合物可以根据其化学特性以及构成的元素的不同而分为两大类：氮的有机化合物和无机氮化物。
有机氮化合物指的是含有氮的有机化合物，包括各种天然物质和合成物。
无机氮化物指的是以氮为元素的离子化合物或非离子化合物，如氮气、氮化物、氮氧化物等。
二、氮的化合物的性质氮的化合物具有不同的化学性质，可以根据其结构特征进行分类。
有机氮化合物的性质比较复杂，具有不同的化学稳定性和生物活性，有的可以持续发挥作用，有的很快就会分解；无机氮化物的性质比较单一，主要是氧化还原性和腐蚀性。
三、氮的化合物的生物作用氮的化合物在生物体中发挥着重要作用，它们可以作为生物体内重要物质的成分，如氨基酸和多糖、脂肪等，也可以作为维持有机物体存在的必要条件，如氮气和氮化物。
氮的化合物也可以用作生物体内重要代谢过程的辅助物质，如氨基酸的合成和分解过程，以及激素的分泌等。
四、氮的化合物在环境和经济领域的作用氮的化合物在环境和经济方面发挥着重要作用。
氮的化合物能够改善土壤的肥力，可以提高土壤的质量，增强其对水、肥料和其他营养元素的利用效率；氮的化合物也是农业生产的重要物质，可以提高作物的收获量和品质，促进农业的发展；此外，氮的化合物能够为纺织行业提供肥沃的材料，可以改善纤维和织物的性能和质量，提高纺织品的价值。
五、未来的发展趋势氮的化合物的研究发展正在以迅猛的步伐前进，将给我们的生活带来巨大的变革。
随着氮的化合物的不断开发利用，它不仅可以改善环境质量，还可以促进经济社会发展，实现经济增长和生态环境改善的双赢局面。
未来，将会有更多关于氮的化合物的研究，研究将更多元化，注重应用，开展新的技术，以提高氮在经济社会发展中的作用。
氮及其化合物的种类和应用
氮及其化合物的种类和应用氮是一种重要的元素，在自然界和人类社会中都有着广泛的应用。
除了空气中占比较高的氮气外，氮还可以形成各种化合物，其中一些化合物在生产和生活中都有着重要的用途。
氮气空气中包含78%的氮气，这是最常见的氮化合物。
氮气是一种很稳定的分子，不易被其他元素或化合物所取代。
因此，氮气在空气中占据着很大的份额，对人类的生存没有太大的影响。
氨气氨气是由氮和氢两种元素组成的化合物，它的化学式为NH3。
氨气具有刺激性气味和较强的碱性，可以溶解在水中形成氨水。
氨气是生产肥料的重要原料之一，也可以用于制造化学品、冷却剂、控制酸度等。
硝酸硝酸是一种含有氮元素的酸性物质，它由氮、氧和水组成，其化学式为HNO3。
硝酸是一种强酸，可以腐蚀金属和组织，很难保存。
硝酸是制造化肥、火箭燃料和爆炸物等的重要原料。
同时，它也是医学上常用的一种脱水剂。
硝酸盐硝酸盐是一种含有氮元素的盐类化合物，由金属离子和硝酸根离子组成。
硝酸盐在土壤中是一种重要的营养元素，可以促进植物生长。
同时，硝酸盐也被用于生产火葬的燃料，还被用于制造电子设备和玻璃制品。
三氧化二氮三氧化二氮，也称为笑气，是一种含有氮元素的化合物。
它由氮和氧两种元素组成，在常温常压下为无色气体。
三氧化二氮可以用于局部麻醉、镇痛和抑制咳嗽等医学用途。
同时，它也是一种迷幻剂，被一些人滥用。
尿素尿素是一种含有氮元素的有机化合物，其化学式为CO(NH2)2。
尿素是一种白色结晶状物，可溶于水和酒精。
尿素是制造肥料的重要原料之一，可以提供植物所需的氮元素。
此外，尿素还被用于制造医药、塑料和化妆品等。
结语氮及其化合物在生产和生活中都有着广泛的应用，无论是生产农作物还是制造医药和电子产品，都离不开氮化合物的帮助。
同时，也要注意一些含氮化合物的不良影响，如滥用笑气等行为对健康的危害。
让我们更加深入地认识氮化合物的应用和影响，保障人类和自然环境的健康。
含氮有机化合物
（一）酰胺的结构和命名
其结构通式如下：
酰胺的命名是根据酰基和氨（或胺）基的名称而称为“某酰 某胺”，并在酸胺名称前指明氮上所连的烃基。例如：
酰胺的性质： （二）酰胺的性质： 1、酸碱性： 酰胺的碱性很弱，接近于中性。（因氮原子 上的未共用电子对与碳氧双键形成P-π共轭）。
酰亚胺(酰胺氮上的另一个氢原子也被酰基取 代)显弱酸性（例如，邻苯二甲酰亚胺，能与强碱 的水溶液生成盐）。
2-甲基-4-氨基己烷
CH3 CH3 CH3-CH-CH2-CH-N-CH2-CH3 CH2-CH3
2-甲基-4-(二乙氨基)戊烷
二、 胺的性质
（一）胺的物理性质 低级胺有氨味或鱼腥味，高级胺无味。 芳胺有毒！ 溶解度：低级胺可溶于水，高级胺不溶于水。 溶解度 （氢键、R在分子中所占比重） 沸点：伯、仲胺沸点较高(氢键)，叔胺沸点 沸点 较低。
+ H2O
N-甲基-N-亚硝基苯胺
。 3 胺 (CH3)2N
+ HNO2
(CH3)2N
N=O
对亚硝基-N,N-二甲苯胺
脂肪族胺与HNO2的反应可用来区别伯、仲、叔胺。
酰胺
酰胺可看作羧酸分子中羧基上的羟基被 氨基取代后所生成的化合物，其官能团为酰 胺基（ ），是羧酸的重要衍生物，也
是氨或胺的酰基衍生物。
尿素在农业上又是一种很好的肥料。
尿素晶体缓慢加热，则两分子尿素脱去一分子氨 而缩合成二缩脲。
二缩脲反应：二缩脲在碱性溶液中与稀硫酸铜溶 液反应，能产生紫色或紫红色的配合物。
季铵盐和季铵碱
季铵盐：是氨彻底烃基化的产物。具有无机盐的性 质，在水中完全电离，不溶于有机溶剂。
R3N + RX R4N X季铵盐
有机含氮化合物
OH–
160ºC
CH2 + N(CH3)3 + H2O
Hofmann消除规则
β αβ CH3CH2 CH CH3 OH
+N(CH3)3
= CH3CH2CH CH2
主产物(95%) + (CH3)3N
CH3CH= CHCH3
负产物(5%)
当分子中有两种或两种以上不同的β-H 原子可以被
消除时，主要生成取代基少的烯烃，称为Hofmann规则。 主要得到双键碳上取代基较少的烯烃。与查依采夫规则相 反。
二甲(基)乙(基)胺
H3C N CH2CH3
1 2 3
4
Cl
N-甲基-N-乙基对氯苯胺
结构复杂的胺的命名 命名时,将氨基看作取代基,以烃为母体。
CH3 NH2
C1 H3
CH
2
CH
3
C4 H 2
C5 H3
2-甲基-3-氨基戊烷
铵盐的命名，则由相应的胺与酸参考无机铵的 命名方法进行。
(CH3)4N+ Cl–
（4）Friedel－Crafts反应
N(CH3)2
C6H5COCl AlCl3
N(CH3)2 COCH3
6、其它反应
NH2
CHO
+
-H2O
N CH
OH NH CH
亚胺或西佛碱
O CH3CH2CCH2CH3 +
催化剂：酸
H+
NH
H OH CH3CH C N
CH2CH3
H2O
N CH3CH C
CH2CH3
2、季铵碱的霍夫曼消除反应 （1） 季铵碱受热分解反应及Hofmann消除规则
有机含氮化合物
有机含氮化合物概述有机含氮化合物是一类含有碳-氮化合键的有机化合物。
这类化合物具有丰富的结构类型和多样的性质，广泛存在于自然界中，也是合成有机化合物的重要起始物质之一。
本文将从有机含氮化合物的分类、合成方法、性质及应用等方面进行探讨。
有机含氮化合物的分类有机含氮化合物根据氮原子的氧化态以及与碳原子的连接方式可以分为以下几类：1. 胺类化合物胺类化合物是最常见的有机含氮化合物之一，其分子中至少含有一个或多个氨基（-NH2）基团。
根据氨基原子的碳原子个数不同，胺类化合物又可分为三类：一级胺、二级胺和三级胺。
一级胺：有一个氨基与两个碳原子相连，例如甲胺（CH3NH2）；二级胺：有两个氨基与一个碳原子相连，例如二甲胺（CH3NHCH3）；三级胺：有三个氨基与一个碳原子相连，例如三甲胺（CH3N(CH3)2）。
2. 腈类化合物腈类化合物是由碳与氮原子形成三键而构成的化合物，其通式为RC≡N。
腈类化合物具有较高的活性，可用于合成多种有机化合物。
3. 酰胺类化合物酰胺类化合物是由酰基羰基与氨基反应形成的衍生物，其通式为RCONR’2。
酰胺类化合物具有重要的生理活性和药理活性，广泛用于医药和农药等领域。
4. 腙类化合物腙类化合物是碳原子与氮原子通过氧化还原反应形成的化合物，其通式为R2C=NOH。
腙类化合物具有良好的亲电性，可用于合成多种含氮有机化合物。
有机含氮化合物的合成方法有机含氮化合物的合成方法多种多样，下面介绍几种常用的方法：1. 氨解反应氨解反应是通过氨与有机化合物反应生成胺类化合物的方法。
该反应常采用氨气或胺盐与卤代烃、醛、酮等有机化合物反应，生成相应的胺类产物。
2. 脱水胺化法脱水胺化法是通过三氧化二砷、氯化亚砜等试剂将羧酸和胺反应生成酰胺类化合物的方法。
该方法条件温和，适用于大多数羧酸和胺的反应。
3. 加成反应加成反应是将含有双键的有机化合物与胺类化合物反应，生成带有氮原子的化合物。
例如，马达尔反应是将亚硝基化合物与烯烃反应生成胺类化合物。
10. 含氮有机化合物
“N”与H+结合越困难，胺的碱性越弱。
氨＞伯胺＞仲胺＞叔胺 结论： 季铵碱＞脂肪族仲胺＞脂肪族伯胺≈脂肪族 叔胺＞氨＞芳香胺＞酰胺
(CH3)2NH CH3NH2 (CH3)3N pKb 3.27 3.38 4.21 NH3 4.76 9.40 NH2 NH 13.80
CH3NH2 + HCl
CH3NH3Cl 或 CH3NH2 HCl
(3) 复杂的胺： 以烃基或其它官能团作母体，把氨基作取代基。
CH3CHCH2CHCH2CH3 CH3 NH2
(H3C)2N
CHO
2-甲基-4-氨基己烷
4-二甲氨基苯甲醛
CH3CHCH2CH2CHCH3 CH2NH2 NHCH3
2-甲基-1-氨基-5-甲氨基己烷
(4) 季铵类化合物：称“某化铵”
NH3 + H2O NH4+ + OH +
R NH2 + H2O
RNH3 + OH
-
影响胺碱性的因素： ①电子效应：“N”上脂肪烃基越多，胺的碱性越强 叔胺＞仲胺＞伯胺＞氨 ②溶剂化作用：铵离子越易溶剂化，越稳定， 相应胺的碱性越强
氨＞伯胺＞仲胺＞叔胺 ③空间效应：“N”上烃基越多，空间位阻越大，
2、命名
（1）简单的胺：根据烃基的名称称“某胺”，烃 基相同的合并；烃基不同时，按优先基团后列出 的规则排列烃基。
(CH3)2CHNH2
(C2H5)3N
CH3
C2H5 N CH2CH(CH3)2
异丙胺
NH
三乙胺
NH2
甲乙异丁胺
NH2 CH3 C2H5
二苯胺
β-萘胺
4-甲基-3-乙基苯胺
（2） 氮原子上连有脂肪烃基的芳胺：
氮化合物的分类与应用
氮化合物的分类与应用氮化合物是由氮元素与其他元素形成的化合物。
根据氮化合物的性质和用途，可以将其分为几个不同的类别。
本文将对氮化合物的分类及其应用进行探讨。
一、金属氮化物金属氮化物是指由金属元素与氮元素形成的化合物。
由于金属氮化物具有优异的物理特性，因此在各个领域有着广泛的应用。
以下是几种常见的金属氮化物及其应用：1. 氮化硼氮化硼是一种具有高硬度和热稳定性的化合物。
它被广泛用作陶瓷材料、磨料和涂层，可以在高温环境下发挥出色的性能。
2. 氮化钼氮化钼是一种耐高温和耐腐蚀的材料，被广泛应用于航空航天、电子器件和化工等领域。
它具有优异的导热性和机械强度，可以作为电子封装材料和导热材料使用。
3. 氮化铝氮化铝是一种高硬度和高热导率的陶瓷材料，被广泛应用于电子、光电子和制造业等领域。
它可以用来制作集成电路基板、发光二极管和高温窗口等高性能器件。
二、无机氮化物无机氮化物是指由非金属元素和氮元素形成的化合物。
无机氮化物具有多种特殊的电学、磁学和光学性质，因此在电子器件、光学器件和催化剂等领域得到广泛应用。
1. 碳化硼氮化硅复合材料碳化硼氮化硅（CBN）复合材料具有高硬度、高熔点和优异的热导率。
它被广泛应用于高温陶瓷刀具、磨料和熔体金属处理等领域。
2. 晶体氮化物氮化硼（BN）、氮化镓（GaN）和氮化铝镓（AlGaN）等晶体氮化物是半导体器件中重要的材料。
它们在光电子器件、发光二极管和激光器等领域有着重要应用。
三、有机氮化物有机氮化物是指含有氮元素的有机化合物。
它们的分子结构中含有氮原子，因此在有机化学合成和药物化学研究中起着重要作用。
1. 氮杂环化合物氮杂环化合物是一类具有特殊环状结构的化合物，其中含有氮原子。
它们在药物合成、染料制备和材料科学等领域发挥着重要作用。
2. 氨基酸和蛋白质氨基酸和蛋白质是含有氮元素的有机物，是生物体中重要的基本组成部分。
它们在生物化学和生物医学研究中具有重要的地位和应用价值。
结语氮化合物在多个领域中发挥着重要作用，其分类及应用范围广泛。
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H2O 200 ℃
+
NaO H
OH
该亲核取代反应难以发生。
但在－Cl的邻、对位引入－NO2时，－Cl的反应活性
↑，且易于发生亲核取代反应。
Cl NO2 + NaO H
① ＞100 ℃ ② H+
OH NO2
显然，Cl原子的邻、对位上的－NO2数目↑，其亲核取代 反应活性↑。
Cl NO2
Na2CO3 130℃
R
NH2 ＞ NH3
pkb: 4.76
脂肪胺的碱性强度：
在气相或非水溶液中——3°胺＞2°胺＞1°胺
(电子效应的影响)
在水溶液中——2°胺＞1°胺＞ 3°胺
如：
pkb: (CH 3)2NH ＞ CH 3NH ＞ (CH 3)3N 3.27 3.38 4.21
电子效应： 空间效应：
3°＞2°＞1° 1°＞2°＞3°
NO2
SnCl2 + HCl
NH2 C HO C HO
B、在中性溶剂中，例如在氯化铵水溶液中用锌 粉还原得到N-羟基苯胺
NO2 Zn NH4Claq
NHOH
C.在碱性介质中还原产物比较复杂，具体产物取
决于所用试剂：
氧化偶氮苯
偶氮苯
4. 硝基对苯环的影响
硝基是强吸电子基，当其与苯环直接相连时，不仅使
OH NO2
Cl NO2 NO2
10％ Na2CO3 △ , 煮沸
OH NO2 NO2
Cl O 2N NO2 NO2
H2O 沸腾
OH O2N NO2 NO2
3. 对甲基的影响
我们知道含活泼氢的化合物可以与苯甲醛缩合。
C HO + C H3
缩 合
但当甲基的邻/对位有－NO2存在时，由于受其－I、－ C效应的影响，甲基上H原子的活性↑，从而可与苯甲醛发 生缩合反应。如：
A.在酸性介质
( 通常为 HCl) 中，以金属 Fe 、 Zn 或 SnCl 2 为还原剂可 将硝基化合物直接还原成相应的胺。
NO2
Fe + HCl
NH2
一般情况下不能分离出中间体。多硝基化合 物也是硝基变成氨基。
SnCl2 + HCl 又是一个选择性还原剂，当苯环上同时
连有羰基和硝基时，只还原硝基。
取代芳胺的碱性：
在芳胺分子中，当取代基处于氨基的对位或间位时，
+I基团使碱性↑，而－I基团使碱性↓。
2. 成盐 胺类化合物既然具有碱性，那么，它们就可以与无机 酸(如：HCl、H2SO4)甚至是醋酸作用而成盐；即便是碱
性较弱的芳胺也可与强酸作用成盐。如：
由于铵盐是弱碱所生成的盐，因此它遇到强碱就会游 离出来。
(一)胺的结构 其中三个轨道分别与氢或碳原子形成三个σ键，未共 用电子对占据另一个sp3杂化轨道，呈棱锥形结构。
H H
N H
H H
N C H3
C H3 H3C
N C H3
（二）胺的化学性质
碱 性
官能团：
NH2
亲核性
对烃基的影响
1. 碱性
N上的电子云密度↑，接受质子的能力↑，碱性↑。
pkb: 3~5
4. 酰基化
脂肪族或芳香族1°胺和2°胺可与酰基化试剂酰卤、
酸酐，生成N-取代酰胺或N,N-二取代酰胺。
叔胺N上没有H原子，故不发生酰基化反应。
该反应的用途： (1)用于胺类的鉴定 生成的N-取代酰胺均为结晶固体，具有固定而敏锐的 熔点，根据所测熔点，可推断出原来胺的结构。
NH
RX
NaOH
：
R3N
NH 2
+
CH 2Cl
NaHCO 3 90℃
NH CH 2
除卤代烃外，某些情况下醇或酚也可作为烃基化试剂。
如：
NH2 NH2 + + 2 CH3OH OH
H2SO4 , 220℃ 或 Al2O3 , △ ZnCl2 , ~260℃
N(C H 3)2 NH
+
2 H2O + H2O
+ RNH3Cl
+
NaO H
RNH2 + NaCl +
H 2O
利用这一性质可将胺类与非碱性物质分离开来。如：
十二烷
3. 烃基化
胺是一种亲核试剂，可以与卤代烷或活泼芳卤发生亲
核取代反应，在胺的N原子上引入烃基，故称烃基化反应。
RNH2 + R X 以1° RX为佳
SN2
R R
+ NH2X
NaOH
R R
H O2N H C H C HO NO2 NO2 + O2N H OH CH CH NO2 NO2
H2O
O2N
C H=C H NO2 NO2
二、 胺
氨分子中的氢原子被一个或几个烃基取代后的化合物
统称为胺。
胺按氮原子连接的烃基数目不同，可分为1°、2°、
3°胺。
此外，还有一类相当于NH4+Cl－和NH4+OH－的化合 物： R4NX 季铵盐 R4NOH 季铵碱
水的盐。
R CH2 NO2
α
+ NaOH
R CH NO2
Na+
+
H2O
2. α-H的缩合反应
与羟醛缩合反应类似，活泼的α-H可与羰基化合物作 用，这在有机合成中有着重要的用途。
3.还原反应
硝基很容易被还原。以硝基苯还原为例，还原一般经 历以下过程。
NO2 NO NHO H NH2
亚硝基苯
N-羟基苯胺 (苯基羟胺)
溶剂化效应： 1°＞2°＞3°
R H N H H O H2 O H2 O H2 ＞ R R N H H O H2 O H2 ＞ R R N R H O H2
பைடு நூலகம்
共轭酸稳定性好，酸性弱，碱性强。
芳胺
:
:
NH3 ＞
NH2
N H H
:
pkb
NH2
:
＞
NH
＞
N
:
9.30
13.80
近乎中性
综上所述：
脂肪胺 ＞ NH3 ＞ 芳香胺
脂肪族硝基化合物，如： C H3NO2 按烃基不同 芳香族硝基化合物，如： NO2
(一) 结构
O R N O
1.22 nm
或
R N
=
O O
：
O R O
R N
1.22 nm
N
+
=
O R O
N
+
O O
=
(二)硝基化合物的化学性质
1. α-H的活泼性
硝基式（假酸式）
异硝基式（酸式）
具有α-H的硝基化合物，可与强碱作用生成可溶于
第十章 有机含氮化合物
本章重点： 1.胺的化学性质
2.重氮化反应及偶联反应
含氮化合物的分类
碳氮键:C—N、C=N、C≡N
氮氮键:N—N、N=N、N≡N 氮氧键N—O、N=O 氮氢键N—H
本章主要讨论硝基化合物、胺类、腈 类、重氮化合物和偶氮化合物。
一、 硝基化合物 分子中含有—NO2官能团的化合物统称为硝基化合物。
芳环上的亲电取代反应活性↓，以致不能进行(如：F-C反 应) 。
1. 对酚、芳酸的酸性及芳胺碱性的影响 当硝基的邻、对位有—OH、 —COOH存在时，由于
－I、－C效应的影响，将使酚、芳酸的酸性增强。
当硝基的邻、对位有—NH2存在时，由于－I、－C效 应的影响，将使芳胺的碱性减弱。
2. 对芳卤的影响