第五章 重氮化和重氮盐的反应
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OH
,
HO NaO3S N=N
NaOH
SO3
SO3Na
so3
2.治溃疡性结肠炎药：柳氮磺胺吡啶的合成：
NaNH 2 , 甲甲
N N NH2
H3 COCHN
SO2 Cl
H 3COCHN
SO 2NH N
NaOH
H2N SO 2NH N
NaNO 2 , HCl
ClN 2
+
SO 2NH N 磺磺磺磺
水水酸，NaOH,HCl
N2Cl
SH
5. 直接大红4B
NH2
H2N
NH2
2 HCl, NaNO 2
ClN2
+
NH2
+ +
N2Cl
SO3Na
NH2 N=N
SO3Na
SO3Na
6. 分散橙SE-B
NH2
NH2
+ +
N 2Cl
OH
N=N
NH2
N=N
N2Cl
N=N
N=N
OH
+ NaBF + N
4
2
NO 2
NO 2
NO 2
⑸被含硫基团取代：
① ArN2
+ HS + ArN2 + RS + ArN2 + RS
+
+
+ N2 Ar-S-Ar+ 2N2 Ar-S-R+ N2
ArSH
②柳卡尔特（leuckart）反应；
ArN 如： 2
+ SO2 + + + Cu ArN2 + KSCSOR
HOOC
HO
N=N
SO 2NH N
柳柳磺磺磺磺（水水酸水柳磺磺磺磺）
3.染料中间体，2,6-氯基甲醛的合成：
CH 3 NO 2 CH3 CH3 Cl
Cl 2 [ Fe--I 2] , 50--60℃
CH3 Cl Cl
O 2N
Fe,HOAc
CHO Cl
H 2N
Cl
NaNO2, HCl CuCl,△
PCl 5
N
+
NH 2
d.对于可能发生在N上的反应，可予先保护氨基：用甲醛与亚硫酸氢钠。
NaHSO3 ,HCHO
H3C
NH2
-H2O
N=N-Br
NaOH
H3C NH2
NHCH2SO3Na
NHCH2SO3Na ArN2Cl
N=N-Ar
+
CH3
Na2SO 3
+
HCHO
CH 3
③应用氨基苯酚磺酸类作偶合剂： a.一般是合成染料的中间体，如：
d[ArN dt
+ 2
]
2 = K 1 [ArNH 2 ] [HNO 2 ]
+ K 2 [ArNH 2 ][HNO 2 ]
H H O
2
b 亚硝酸在溶液中的平衡：Pka=3.23
2 HNO HON=O H H
2 2 2
N
2
O
3
+ +
2
+
+
H
+
O
2
+
NO
O
+
NO
N
+
O
H
O
O
NO
+
Cl
NOCl
+
H N=O H
N 2 BF 4
+
F
△
+N +
2
BF 3
历程： N2O3
NH2
+ 2HBF4
OBF 4 -H 2 O
2N OBF4
N 2 BF 4
+
+
+
H2O
.
+N
.
+
+
F
N2
+
BF 4
+
BF
4
+ BF 3
⑶被-I取代：
+
I
N 2 Cl
+
NH2
NaI
+
N2 BF 4
+
N2
+
NaCl
⑷被硝基取代：
NO 2 NaNO 2 [Cu] NaNO 2/HBF 4
+
H
2
O
C 重氮化历程：
H2N N O
+
H2 N
+
NO -H H
+ +
H
N=O H
+ +
-H
+
N=NOH -H
+
N=N OH 2 H
+
N ≡N
+
+H O
2
d 芳胺以游离态进行反应，游离胺是由胺盐水解而生成的：
ArNH2
+H
+
ArNH3
+
+ H2O
ArNH2
+
H3O
+
①芳环上有吸电子基，重氮化反应速率增加（游离胺较多）； ②芳环上有推电子基，重氮化反应速率降低； ③碱性很弱的胺类，可在无水硫酸中重氮化，是借亚硝基阳离子来进行的。
X
+
2H 2O
+
NaX
NaNO ArNH
2
+
HX
+
NaX
+ 2
+
HNO
+
HX
ArN
X
+
2H 2O
c 实际上酸常要用到3-4个当量，有时还要多，以防止：
ArN 2 X ArNH
2
ArN 2 NHAr
+
HX
d e
低温为防止重氮盐因温高而加速分解。 因干燥时易爆，不稳定，要制好即用。
⑵ 反应历程：
a 反应总速率式
例：
Br
CH 3
Br
3．被卤基取代：
⑴桑德迈尔反应：用于-Br,-Cl,-CN
N 2 Cl CuCl
+
Cl
+
CuX ArX
N2
历程：ArN 2
+ X+ Ar. + CuX 2
+
Ar.
+
N2
+
CuX 2
+ CuX
*若用Cu+HBr or HCl，则叫加特曼(Gattermann)反应。 ⑵被-F取代，席曼(G.Schiemann)反应：
第五章 重氮化和重氮盐的反应
甲：重氮化 重氮化是使芳族伯胺转变为重氮盐的反应。 重氮盐可以起一系列反应，在有机合成上有十分重要性，例如在所有 已知的染料品种中，偶氮染料要占半数以上。
5-1．芳香族伯胺的重氮化
⑴一般情况下可用下式表示：
ArNH a b
2
+
NaNO
2
2
+
2
2 HX
低低 HNO
ArN
2
+ 2
NaNO
2
+ 2 H 2 SO 4
3H
NaHSO N =O
+
4
+
ONOSO
3H
+
H 2O
ONOSO
+
HSO
4
+ 其其其： N O ＞ NOCl ＞ N 2 O 3
e 重氮盐可比较正确地表示为：
Ar-N ≡N:
+
Ar-N=N
+
其能稳定性存在，完全是由于重氮基与苯环发生共轭的缘故。
第五章 重氮化和重氮盐的反应
CHCl 2 Cl Cl
H2 O
Cl
Cl
4. 活性红紫2R
Cl
Cl = Cl Cl Cl N
+
N
+
N
+
Cl
Cl
+ NH3
Cl Cl
Cl OH NH--
CH3COCl
Cl
Cl
Cl
+ H酸
NHCOCH3
Cl
NH2
NHCOCH3
+
NaO 3S SO3Na
H3CO
+
OH
H 3CO N=N-HS
OH
NH NHCOCH3
OH
OH N=NAr
ArN 2 Cl
SO 3 H
+
NaCO
SO 3 H
3
OH
NaOH
SO 3 H
N=NAr
②利用芳胺类作偶合剂： a.在弱酸性介质中反应。 b.定位规律与酚类化合物相同。 c.可生成重氮胺基化合物，加酸又重排为偶氮物。
H
N N NH Ar
+
N N N H 2 Ar
+
历程：
H
N
+
+
N=N-NH 2
5-3 保留两个氮原子的反应
1.偶合反应：芳族重氮化合物与酚类或芳胺类等化合物作用生成偶氮化合物的反应。
历程： Ar-N=N
+
O
Ar-N=N
O
H
Baidu Nhomakorabea
Ar-N=N
O
+ H
Ar-N=N H N R R
R
Ar-N=N
+
N R R
Ar-N=N
N R
+ H
⑴重氮剂
Ar HO
Ar
N N
Cl
NaOH(1N)
N Ar
［ NO2 ］ OSO H 3 NO2
H2SO4--H2O, 160℃
NO2
2.被氢取代：
ArN 2 Cl
+
+ CH 3 CH 2OH
N2
+
△
+
N2
+ CH 3CHO + HCl
2 CH 3
N=N-OCH
历程：
①
+
CH 3 CH 2 OH
+
.
+
H
+
+
N2
+
CH 3 CHO
+ N + CH
N=N-OPOH 2 .
△ Ar-S-CS-OR KOH
冰冰酸冰
[CuCl]
ArSO Cl 2 Ar-N -S-CS-OR 2
+ N2
N2
+
+
乙基黄原酸钾 芳香黄原酸酯
ArSR
+ COS +
H
+
HO-CS-OR Ar-SK
ArSH
+
K
⑹被芳基取代：
冈伯格（Gomberg）联芳基合成：
Br
N Cl
+
+
N 2Cl
+ NaOH
OH HO3S NH2 NH2 NH2 OH NH2 HO
HO3S OH SO3H SO3H
SO3H
J酸
r酸
S酸
K酸
b.H酸的反应：
NH2 OH ArN2X
pH
NH2 Ar N=N
OH
≤ 7
HO3S ArN2Cl SO3 H
HO3S
SO3 H
ArN2X,pH ≥ 7 NH2 Ar-N=N OH
pH
≥7
N2X N2X N2X NO2 O2N N2X NO2
NO2
NO2
NO2
I
II
III
IV
由I——IV转化为阳离子Ar-N=N+的容易程度依次递增，故适于转化的 PH值依次递减。 ⑵偶合剂： ①应用酚类作偶合剂： a.应在碱性溶液中反应； b.反应一般发生在邻、对位上，或取代对位。
c.介质不同生成不同化合物：
乙．重氮盐的反应： 可分为两类： ⑴放出氮气，并且重氮基被取代的反应； ⑵保留两个氮原子的反应。
5-2．重氮盐被取代的反应
1．被羟基取代：
[ArN2 ] OSO3H
+
+
+
快
H2O
△
ArOH
+ N2 + H2SO4
H2O ArOH H
历程： 2 ArN
-N2
Ar
+
Ar
+
+
+
+
+
NH2
N
N
OH
H2SO4,NaNO , 0--5℃ 2
3 CH 2 O.
②
+
H3PO 2
+ N + H PO .
2 2 2
.
+
N2
+
H 3 PO
2
+
. N2
H 2 PO 2 .
+
NH 2 Br 2 Br
H 2 PO 2 .
+ +
+
H 2 PO 2 H 2O
+
H 3 PO 3
+
H
+
NH 2 Br H SO ,NaNO H 3C 2 4 2
N 2 SO 3 H Br CH 3 C H OH 2 5 Br
Br
+ N + NaCl+ H2O
2
历程：
+ NaOH
N=N OH △
C 2
N=N OH
+ NaCl
+ N + HO
HO
+
H
C
+
COOH CH=C
+HO
2
COOH
例：
H2SO4,NaNO2
NH2
(CH3)2CHCH2CH2ONO
COOH
N2
+
+ NaOH
-N2 NaOH
△ 菲 普普普(Pschorr)反反
N=N-Ar
HO3S
SO3H
2．偶合反应的实施： ⑴浓度的影响，二级反应； ⑵偶合介质pH的影响； ⑶温度的影响； ⑷操作方式：
a.将重氮剂溶液加到偶合剂中去，碱性介质采用； b.将偶合剂溶液加到重氮剂中，酸性介质中采用。 c.同时加到偶合槽中去，称对流偶合。 3. 还原为肼：
ArN2X
+ Na2SO3
N
NaOH
Ar N N
NH
N O
OH
Ar NaO
N
N
过量NaOH
Ar
N
N ONa
CH3COOH NaOH
Ar
N
N OH
∆
重氮化合物的结构变化: 内因： 对于重氮剂
NaOH ArN N
Cl
Ar-N
N
Cl HCl
Ar-N=N
OH
I II、III式是能参加偶合反应的形式。
II
III
外因：重氮化合物I-IV与萘酚的偶合
-NaX
Ar-N=N-SO3Na NaHSO3 Ar-NHNHSO3Na RCH=NNH2 腙
HCl,H2O -NaHSO4
Ar-N-NHSO3Na so3Na RCHO + NH2NH2
H2O -NaHSO4
ArNHNH2.HCl
5-4.合成上应用举例： 1.酸性橙II的合成：
NH Na2CO3 NH2 NaNO2,HCl N2 Cl
,
HO NaO3S N=N
NaOH
SO3
SO3Na
so3
2.治溃疡性结肠炎药：柳氮磺胺吡啶的合成：
NaNH 2 , 甲甲
N N NH2
H3 COCHN
SO2 Cl
H 3COCHN
SO 2NH N
NaOH
H2N SO 2NH N
NaNO 2 , HCl
ClN 2
+
SO 2NH N 磺磺磺磺
水水酸，NaOH,HCl
N2Cl
SH
5. 直接大红4B
NH2
H2N
NH2
2 HCl, NaNO 2
ClN2
+
NH2
+ +
N2Cl
SO3Na
NH2 N=N
SO3Na
SO3Na
6. 分散橙SE-B
NH2
NH2
+ +
N 2Cl
OH
N=N
NH2
N=N
N2Cl
N=N
N=N
OH
+ NaBF + N
4
2
NO 2
NO 2
NO 2
⑸被含硫基团取代：
① ArN2
+ HS + ArN2 + RS + ArN2 + RS
+
+
+ N2 Ar-S-Ar+ 2N2 Ar-S-R+ N2
ArSH
②柳卡尔特（leuckart）反应；
ArN 如： 2
+ SO2 + + + Cu ArN2 + KSCSOR
HOOC
HO
N=N
SO 2NH N
柳柳磺磺磺磺（水水酸水柳磺磺磺磺）
3.染料中间体，2,6-氯基甲醛的合成：
CH 3 NO 2 CH3 CH3 Cl
Cl 2 [ Fe--I 2] , 50--60℃
CH3 Cl Cl
O 2N
Fe,HOAc
CHO Cl
H 2N
Cl
NaNO2, HCl CuCl,△
PCl 5
N
+
NH 2
d.对于可能发生在N上的反应，可予先保护氨基：用甲醛与亚硫酸氢钠。
NaHSO3 ,HCHO
H3C
NH2
-H2O
N=N-Br
NaOH
H3C NH2
NHCH2SO3Na
NHCH2SO3Na ArN2Cl
N=N-Ar
+
CH3
Na2SO 3
+
HCHO
CH 3
③应用氨基苯酚磺酸类作偶合剂： a.一般是合成染料的中间体，如：
d[ArN dt
+ 2
]
2 = K 1 [ArNH 2 ] [HNO 2 ]
+ K 2 [ArNH 2 ][HNO 2 ]
H H O
2
b 亚硝酸在溶液中的平衡：Pka=3.23
2 HNO HON=O H H
2 2 2
N
2
O
3
+ +
2
+
+
H
+
O
2
+
NO
O
+
NO
N
+
O
H
O
O
NO
+
Cl
NOCl
+
H N=O H
N 2 BF 4
+
F
△
+N +
2
BF 3
历程： N2O3
NH2
+ 2HBF4
OBF 4 -H 2 O
2N OBF4
N 2 BF 4
+
+
+
H2O
.
+N
.
+
+
F
N2
+
BF 4
+
BF
4
+ BF 3
⑶被-I取代：
+
I
N 2 Cl
+
NH2
NaI
+
N2 BF 4
+
N2
+
NaCl
⑷被硝基取代：
NO 2 NaNO 2 [Cu] NaNO 2/HBF 4
+
H
2
O
C 重氮化历程：
H2N N O
+
H2 N
+
NO -H H
+ +
H
N=O H
+ +
-H
+
N=NOH -H
+
N=N OH 2 H
+
N ≡N
+
+H O
2
d 芳胺以游离态进行反应，游离胺是由胺盐水解而生成的：
ArNH2
+H
+
ArNH3
+
+ H2O
ArNH2
+
H3O
+
①芳环上有吸电子基，重氮化反应速率增加（游离胺较多）； ②芳环上有推电子基，重氮化反应速率降低； ③碱性很弱的胺类，可在无水硫酸中重氮化，是借亚硝基阳离子来进行的。
X
+
2H 2O
+
NaX
NaNO ArNH
2
+
HX
+
NaX
+ 2
+
HNO
+
HX
ArN
X
+
2H 2O
c 实际上酸常要用到3-4个当量，有时还要多，以防止：
ArN 2 X ArNH
2
ArN 2 NHAr
+
HX
d e
低温为防止重氮盐因温高而加速分解。 因干燥时易爆，不稳定，要制好即用。
⑵ 反应历程：
a 反应总速率式
例：
Br
CH 3
Br
3．被卤基取代：
⑴桑德迈尔反应：用于-Br,-Cl,-CN
N 2 Cl CuCl
+
Cl
+
CuX ArX
N2
历程：ArN 2
+ X+ Ar. + CuX 2
+
Ar.
+
N2
+
CuX 2
+ CuX
*若用Cu+HBr or HCl，则叫加特曼(Gattermann)反应。 ⑵被-F取代，席曼(G.Schiemann)反应：
第五章 重氮化和重氮盐的反应
甲：重氮化 重氮化是使芳族伯胺转变为重氮盐的反应。 重氮盐可以起一系列反应，在有机合成上有十分重要性，例如在所有 已知的染料品种中，偶氮染料要占半数以上。
5-1．芳香族伯胺的重氮化
⑴一般情况下可用下式表示：
ArNH a b
2
+
NaNO
2
2
+
2
2 HX
低低 HNO
ArN
2
+ 2
NaNO
2
+ 2 H 2 SO 4
3H
NaHSO N =O
+
4
+
ONOSO
3H
+
H 2O
ONOSO
+
HSO
4
+ 其其其： N O ＞ NOCl ＞ N 2 O 3
e 重氮盐可比较正确地表示为：
Ar-N ≡N:
+
Ar-N=N
+
其能稳定性存在，完全是由于重氮基与苯环发生共轭的缘故。
第五章 重氮化和重氮盐的反应
CHCl 2 Cl Cl
H2 O
Cl
Cl
4. 活性红紫2R
Cl
Cl = Cl Cl Cl N
+
N
+
N
+
Cl
Cl
+ NH3
Cl Cl
Cl OH NH--
CH3COCl
Cl
Cl
Cl
+ H酸
NHCOCH3
Cl
NH2
NHCOCH3
+
NaO 3S SO3Na
H3CO
+
OH
H 3CO N=N-HS
OH
NH NHCOCH3
OH
OH N=NAr
ArN 2 Cl
SO 3 H
+
NaCO
SO 3 H
3
OH
NaOH
SO 3 H
N=NAr
②利用芳胺类作偶合剂： a.在弱酸性介质中反应。 b.定位规律与酚类化合物相同。 c.可生成重氮胺基化合物，加酸又重排为偶氮物。
H
N N NH Ar
+
N N N H 2 Ar
+
历程：
H
N
+
+
N=N-NH 2
5-3 保留两个氮原子的反应
1.偶合反应：芳族重氮化合物与酚类或芳胺类等化合物作用生成偶氮化合物的反应。
历程： Ar-N=N
+
O
Ar-N=N
O
H
Baidu Nhomakorabea
Ar-N=N
O
+ H
Ar-N=N H N R R
R
Ar-N=N
+
N R R
Ar-N=N
N R
+ H
⑴重氮剂
Ar HO
Ar
N N
Cl
NaOH(1N)
N Ar
［ NO2 ］ OSO H 3 NO2
H2SO4--H2O, 160℃
NO2
2.被氢取代：
ArN 2 Cl
+
+ CH 3 CH 2OH
N2
+
△
+
N2
+ CH 3CHO + HCl
2 CH 3
N=N-OCH
历程：
①
+
CH 3 CH 2 OH
+
.
+
H
+
+
N2
+
CH 3 CHO
+ N + CH
N=N-OPOH 2 .
△ Ar-S-CS-OR KOH
冰冰酸冰
[CuCl]
ArSO Cl 2 Ar-N -S-CS-OR 2
+ N2
N2
+
+
乙基黄原酸钾 芳香黄原酸酯
ArSR
+ COS +
H
+
HO-CS-OR Ar-SK
ArSH
+
K
⑹被芳基取代：
冈伯格（Gomberg）联芳基合成：
Br
N Cl
+
+
N 2Cl
+ NaOH
OH HO3S NH2 NH2 NH2 OH NH2 HO
HO3S OH SO3H SO3H
SO3H
J酸
r酸
S酸
K酸
b.H酸的反应：
NH2 OH ArN2X
pH
NH2 Ar N=N
OH
≤ 7
HO3S ArN2Cl SO3 H
HO3S
SO3 H
ArN2X,pH ≥ 7 NH2 Ar-N=N OH
pH
≥7
N2X N2X N2X NO2 O2N N2X NO2
NO2
NO2
NO2
I
II
III
IV
由I——IV转化为阳离子Ar-N=N+的容易程度依次递增，故适于转化的 PH值依次递减。 ⑵偶合剂： ①应用酚类作偶合剂： a.应在碱性溶液中反应； b.反应一般发生在邻、对位上，或取代对位。
c.介质不同生成不同化合物：
乙．重氮盐的反应： 可分为两类： ⑴放出氮气，并且重氮基被取代的反应； ⑵保留两个氮原子的反应。
5-2．重氮盐被取代的反应
1．被羟基取代：
[ArN2 ] OSO3H
+
+
+
快
H2O
△
ArOH
+ N2 + H2SO4
H2O ArOH H
历程： 2 ArN
-N2
Ar
+
Ar
+
+
+
+
+
NH2
N
N
OH
H2SO4,NaNO , 0--5℃ 2
3 CH 2 O.
②
+
H3PO 2
+ N + H PO .
2 2 2
.
+
N2
+
H 3 PO
2
+
. N2
H 2 PO 2 .
+
NH 2 Br 2 Br
H 2 PO 2 .
+ +
+
H 2 PO 2 H 2O
+
H 3 PO 3
+
H
+
NH 2 Br H SO ,NaNO H 3C 2 4 2
N 2 SO 3 H Br CH 3 C H OH 2 5 Br
Br
+ N + NaCl+ H2O
2
历程：
+ NaOH
N=N OH △
C 2
N=N OH
+ NaCl
+ N + HO
HO
+
H
C
+
COOH CH=C
+HO
2
COOH
例：
H2SO4,NaNO2
NH2
(CH3)2CHCH2CH2ONO
COOH
N2
+
+ NaOH
-N2 NaOH
△ 菲 普普普(Pschorr)反反
N=N-Ar
HO3S
SO3H
2．偶合反应的实施： ⑴浓度的影响，二级反应； ⑵偶合介质pH的影响； ⑶温度的影响； ⑷操作方式：
a.将重氮剂溶液加到偶合剂中去，碱性介质采用； b.将偶合剂溶液加到重氮剂中，酸性介质中采用。 c.同时加到偶合槽中去，称对流偶合。 3. 还原为肼：
ArN2X
+ Na2SO3
N
NaOH
Ar N N
NH
N O
OH
Ar NaO
N
N
过量NaOH
Ar
N
N ONa
CH3COOH NaOH
Ar
N
N OH
∆
重氮化合物的结构变化: 内因： 对于重氮剂
NaOH ArN N
Cl
Ar-N
N
Cl HCl
Ar-N=N
OH
I II、III式是能参加偶合反应的形式。
II
III
外因：重氮化合物I-IV与萘酚的偶合
-NaX
Ar-N=N-SO3Na NaHSO3 Ar-NHNHSO3Na RCH=NNH2 腙
HCl,H2O -NaHSO4
Ar-N-NHSO3Na so3Na RCHO + NH2NH2
H2O -NaHSO4
ArNHNH2.HCl
5-4.合成上应用举例： 1.酸性橙II的合成：
NH Na2CO3 NH2 NaNO2,HCl N2 Cl