Chapter 5.重氮化与偶联反应

1.4 被含硫基团取代 a：重氮盐和一些含硫化合物反应，可以在苯核上引入含硫基
团，得到相应的硫酚、硫醚等化合物。
例如：
ArN2
2ArN2
HS
S2-
ArSH
Ar-S-Ar
N2
2N2
ArN2
RS
ArSR
N2
若重氮盐与黄原酸钾酯作用，生成的中间体经加热分解或水 解即得硫酚(Leukar反应) P119
Example P119
§2. 偶氮化合物和偶氮染料
• 偶氮化合物用适当的还原剂(SnCl2+HCl 或Na2S2O4)还原 成氢化偶氮化合物,继续还原则氮氮键断裂生成芳胺.
§3. 重氮甲烷、碳烯和苯炔 1. 重氮甲烷 (CH2N2)— 黄色气体，剧毒易爆炸。 • 重氮甲烷——最简单最重要的脂肪族重氮化合物。
(1)结构——线形分子，共振式：
Br NaNO2/HCl NH2
Br N2 C2H5OCSSK 40~45℃
Br SH
1.5芳基化反应P121-124 a：在铜离子催化下，具有吸电子基的活性烯烃与芳香重氮盐
作用，芳基取代烯烃的氢原子或在双键上进行加成,并同时放出 氮气.生成芳基取代的脂烃衍生物的反应称为Meerwein芳基化反 应. R1 R2
Ar
N2 X
Ar
+ N2 H2O
+
X OH2 - H+ Ar OH
Ar
• 一般为副反应 • 可用作制备酚类（产率不高，用 ArN2 SO4H 较好） • 制备酚类时的副反应
Ar N2 X
+ R
Ar
OH
Ar
N
N
OH
（偶联，酸性不够时易发生）
b. Application:在有机合成上常通过生成重氮盐的途径 而使氨基转变成羟基，由此来合成一些不能由芳磺酸 盐碱熔而制得的酚类. 例 1：


偶合发生在活泼 基团的对位
3.2 重氮盐与a-萘酚或 a- 萘胺偶合 , 反应在 4 位上进行 , 若 4 位上已 被占据 , 则在 2 位上进 行.
N2 Cl
•重氮盐与 b- 萘胺偶 合时,反应在1位上进 行,如1位被占据,则 不发生反应.
3.3 反应介质的pH值对同时具有氨基或酚羟基的化合 物进行偶合时位置的选择十分重要:
有机合成 Organic Synthesis
Chapter.5 Diazotization and Coupling Reactions
Selected and settled by Guo-Fang LI
教师:李国防 职称:讲师 商丘师范学院化学系
§5.1 Diazo and coupling Reactions
O2N
-CO2
N2Cl
CH=CHCOOH β
α
CH=CHCOOH NO2
CH=CH
NO2
Cl
N2Cl
CH2=CHCN
Cl
CH2CHClCN
68%
O CH3CO N2Cl O Cu2+ CH3CO
O
96~98%
O
b.巴赫曼（W.B.Bachmann）反应
重氮盐在碱性溶液中可放出氮气，而剩余的芳环部分与其它芳 香化合物连接在一起，生成联苯或联苯类衍生物。实际上是重 氮盐中的芳基取代了另一芳香化合物芳核上的氢。
ArN2
Cu2+ ROCSSK ArN2SCSOR 40～ 70℃ ArSR COS ArSK H
ArSCSOR KOH ROCOSK
CH3 NaNO2+HCl NH2 CH3 KOH S-CSOC2H5 0~5℃
CH3 C2H5OCSSK N2 CH3 SK H+ 40~45℃ CH3 SH
ArSH
H2SO 4 (CH3)2CHCH2CH2ONO
COOH H C C N2
邻氨基－α －苯基肉桂酸 COOH
-N2
9－菲羧酸，熔点252℃
菲 ，熔点101℃
巴赫曼（W.B.Bachmann）反应也可在中性有机溶剂中进行
例如
N2BF4 NO2
NaNO2 DMSO
NO2
NO2
NO2
67.8%
5.4%
26.8%
例如：
c. 被氰基取代
例如：
• 氰基可以水解成羧酸，所以可以通过重氮盐在芳环 上引入羧基：
d. 希曼反应——（芳香族氟化物的制备） 必须将氟硼 酸加到重氮盐溶液中，使生成重氮盐氟硼酸沉淀，经 分离并干燥后再小心加热，即逐渐分解而得相应的芳 香族氟化物：
• 近来报导用重氮氟磷酸盐代替重氮氟硼酸盐，产率高:
+
H2PO2
H3PO2
H2PO2 + H2PO2
Ar
2 H2O
N2
H3O+
b. 与乙醇反应机理：
HOC2H5
Ar
N2
Ar
N H
N
O H
CH CH3
Ar
H
+ N2
+
CH3CH OH
CH3CH O
副反应——生成芳基醚
Ar N2
- N2
Ar
HOC2H5
- H+
Ar
OC2H5
Ar
H
OC2H5
c. 由于重氮盐是由伯胺制得的，本反应提供了一个从芳环上除 去-NH2的方法，脱氨基反应。应用——借助氨基的定位效应 （邻、对位定位基）合成苯的衍生物：
氟硼酸苯重氮盐在二甲亚砜中与亚硝酸钠作用可使芳香 化合物芳基化，是比巴赫曼反应制备取代联苯更好的方 法。这个反应条件温和、产率高、应用范围广，固体化 合物同样可以反应。
2. 保留氮的反应 2.1 还原反应——苯肼
Na2SO3
Ar
N
N Cl
or NaHSO3 or SnCl2 / HCl or Na2S2O3 / NaOH
例1—1,3,5-三溴苯
例2—间溴甲苯
1.3 被卤原子或CN取代 a：碘代——重氮盐和KI加热。 例如：
• 碘代反应属于 SN1 历程， Cl- ， Br- 亲核能力弱，要 发生此反应常需要亚铜盐作为催化剂：
b: I 取代机理:一般认为兼有游离基和亲核取代 P117.
Ar N2 X Ar I
+ N2 +
X I
Ar
Cl, Br ,CN取代机理: 游离基反应 P115. Sandmeyer反应
Cl
Ar
N2 X
+
CuCl
Ar
+ CuCl2
N2
+
CuCl2
Ar
Cl
+
CuCl
b. 桑德迈尔反应 ——在氯化亚铜的浓盐酸或溴化铜的浓氢 溴酸溶液存在下，重氮盐受热后转变成氯代或溴代芳烃。 • 伽特曼反应——用铜粉作催化剂，产率低。 注意卤素一致
弱酸性或中性 溶液中进行,酸性太强,胺则成为铵盐(强的间位定位基),使苯环电 子云密度降低,不利于偶合反应的发生.
b. 重氮盐与伯胺或仲胺发生偶合反应,可以发生苯环上 的氢取代,也可以发生氨基上的氢取代:
重排
• 若对位已有取代基,则重排生成邻氨基偶氮苯.
• 若重氮盐与间甲苯胺偶合,则主要发生苯环上的氢被 取代(因为甲基增加苯环的活泼性);重氮盐与间苯二胺 偶合也类似:
Influence Factor of Diazotization P101-102
Ar NH2 NaNO2 / HCl 0 - 5oC Ar N2 Cl
重氮盐
Point:
N2 Cl W 阴离子： X 分子内重氮盐： ,
W = Cl, NO2, SO3H
HSO4 ,
BF4
(1) 重氮化必须在低温下进行，且 现制现用，温度高重氮盐水解为酚， 干燥时易爆炸。 (2) HNO2不能过量， HNO2有氧化 性，不利于重氮盐的稳定 (3)重氮化必须保持强酸性条件，弱 酸性条件下易发生副反应。
溴会在碱熔时水解
例2：由苯制取间硝基苯酚。
注意条件
1. 2 被 H 取代（去氨基化反应）
H3PO2
Ar
N2 X
HOCH2CH3
Ar
H
a. 与H3PO2反应机理（自由基机理）
H3PO2 H+ + H2PO2 + H2PO2
Ar Ar
H2PO2 H2PO2
N2
+ + +
Ar Ar H Ar
H3PO3
+ N2 + + N2 +
• 重氮甲烷的轨道示意图
• 既有亲核性，又 有亲电性，又是 一个偶极离子。 性质活泼。
（2）重氮甲烷的制备——方法1：
对甲苯磺酰氯
N-甲基-N-亚硝基 对甲苯磺酰胺
重氮甲烷制备——方法2：
• N-烷基酰胺与亚硝酸作用，生成N-甲基-N-亚硝基酰 胺再用KOH分解得到：
（3）重氮化合物的性质 A：甲基化剂
(Ⅰ) Conception: 均含有-N=N-官能团，它的两端都和碳原子
直接相连的化合物称为偶氮化合物；如果一端与非碳原子直接 相连的化合物成为重氮化合物. For Example:
(Ⅱ) 重氮化反应
(1)Synthesis: 伯芳胺在低温及强酸（主要是盐酸或硫酸）水溶 液中,与亚硝酸作用生成重氮盐的反应,称为重氮化反应. Special Methods for Diazo Compounds P101自学
（a）与羧酸作用生成羧酸甲酯，并放出氮气
（b）与弱酸性化合物（酚、烯醇）反应——生成醚。
例如：2-甲基-4-硝基苯酚与重氮甲烷作用. 生成醚
B: 重氮甲烷与酰氯作用生成重氮甲基酮