重氮化合物和偶氮化合物课件

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有机化学课件 16重氮化合物和偶氮化合物

有机化学课件 16重氮化合物和偶氮化合物

• 由于中间体双游离基的碳碳单键能够旋转,所以最后 生成物有顺、反两种异构体:
• 碳烯与炔烃、环烯烃或苯的加成反应: 例1: H
例2:
例3:
(2)插入反应 • 单线态碳烯还可以插入C—H键之间,发生插入反应:
例如:丙烷与重氮甲烷在光照下作用:
• 单线态碳烯的插入反应无选择性,基本上是按统 计比例进行的。三线态卡宾的插入反应有选择性, 按C—H键反应性:3°> 2°> 1°= 7:2:1.
• 伽特曼反应——用铜粉作催化剂,产率低。 注意卤素一致
例如:
•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:
(4)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:
• 重氮盐中的重氮基可以被羟基、氢、卤素、氰基等 原子或基团取代,在反应中有氮气放出。 (1)被羟基取代 ——将重氮盐的酸性水溶液加热, 即发生水解,放出氮气,并有酚生成: 生成酚
• 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:
溴会在碱熔时水解
N2 Cl
注意对应的酚、 胺的制备
•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.
• 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.

重氮化和偶氮化合物

重氮化和偶氮化合物

(1)放出氮的反应-重氮基被取代的反应 (2)保留氮的反应-还原反应和偶合反应
16.2.1 放出氮的反应
重氮盐中的重氮基可被羟基、氢、
卤素、氰基等原子或基团取代,在反 应中同时有氮气放出。
通过重氮化反应,可将芳环上的氨基转 化成许多其他基团。
(1)被羟基取代

将重氮盐的酸性水溶液加热,即发生水解, 放出氮气,并有酚生成。
重氮化反应的历程
NaNO 2 + HCl
HONO + HCl
NaCl + HONO
+
NO + -Cl + H2O
NH 2 NO
H2N
NO - H+
HN
N
O H+
H
N
N
OH
N - H+
N
OH H+
N
N
OH2 - H2O
N
N Cl-
N2Cl-
16.2 重氮盐的性质及其在合成上的应用

重氮盐的化学性质非常活泼,可把其许 多化学反应归纳成两大类:
ArCN
ArBr or ArCl
ArCN
ArF
16.2.2 保留氮的反应
(1)还原反应
重氮盐以氯化亚锡和盐酸(或Na2SO3)还原,可得
到苯肼盐酸盐,再加碱即得苯肼。
N2Cl + 4[H]
SnCl2 HCl
NH2NH2.HCl
NaOH
NHNH2
N2Cl
Na2SO3
N N SO3Na
Na2SO4 H2O

重氮盐能和铵盐相似,其结构式如下:
Ar N N X-
或简写为

第16章 重氮和偶氮化合物[1]

第16章  重氮和偶氮化合物[1]
+ N: N N N:
+
N
N :
重氮正离子的共振结构式:
+ N N:
..
+ N N:
当苯环上连有强吸电子基时,重氮正离子的稳定性↑;
芳基重氮氟硼酸盐 >芳基重氮硫酸盐 >芳基重氮盐酸盐
二、重氮盐的化学性质及其在合成上的应用
1、放出氮的反应 ——重氮基被取代的反应; 2、保留氮的反应 ——还原反应和偶合反应。 1、 放出氮的反应
N N + G H
NH2 、 G=OH 、 NHR 、 NR2
+ -H
.. ..
N N
G
由于重氮正离子中氮原子上的正电荷可以离域到 苯环上*,因此它是一个很弱的亲电试剂,只能与高度
活化的苯环才能发生偶合反应。
规 律:
对重氮盐而言,当芳环上连有-I、-C基团(如— NO2)时,将使其亲电能力↑,加速反应的进行;反之,
NH2 OH
pH=8~10
SO3H
SO3H
pH=5~7
pH=8~10
H2N
OH
偶合反应的应用:
合成一系列有颜色的偶氮化合物(偶氮染料、指示剂等)
三、偶氮化合物:
-N=N-的两端都与碳(烃基)直接相连
通式:R-N=N-R’ 或 Ar-N=N-Ar’
偶氮化合物的特点: ① 当R、R’均为脂肪族烃基时,在光照或加热情 况下,容易分解释放出N2↑,并产生自由基。 用 途:这类偶氮化合物是产生自由基的重要来 源,可用做自由基引发剂。
将不利于反应的进行。
+ N N:
δ+
+ N N:
δ-
NO2
R
NO2

重氮化合物和偶氮化合物

重氮化合物和偶氮化合物
重氮和偶氮化合物
一、重氮、偶氮化合物和重氮盐
1、偶氮化合物
2、重氮化合物
含—N=N—(偶氮基)
含—N=N—(偶氮基)
两端直接与两个烃基相连 只有一端直接与烃基相连
-N=N- -OH
-N=N-OH
3、重氮盐 分子中具有
+-N2Cl
+-N2X
XX-=-表Cl示-、一Br价-、酸H根SO-4
BF4-
+-N2Br
注意:制备酚时,通常用芳香族重氮硫酸盐,在强 酸性的热硫酸溶液 (40%~50%)中进行。
用途:将—NH2转变为—OH
3、 被卤原子取代
ArN2HSO4 + KI △ Ar-I + N2↑+KHSO4
ArN2Cl
CuCl HCl Ar-Cl + N2↑
CuBr ArN2Br HBr Ar-Br + N2↑
N
N
· ·
+
N
N··
三、重氮盐的性质 重氮盐的化学性质非常活泼 放出氮的反应 (N2) 保留氮的反应
(一)放氮反应
重氮盐中的重氮基可被-H、-OH、-X、-CN取代, 同时放出氮气。
1、 被氢原子取代 ArN2HSO4+H3PO2+H2O →Ar-H+N2↑+H3PO3+H2SO4 ArN2HSO4+HCHO+NaOH → Ar-H+N2↑+HCOONa 重氮盐与乙醇作用,重氮基亦可被氢原子取代 ArN2HSO4+C2H5OH → Ar-H+N2↑+CH3CHO 注意:往往用有途副:产从物苯醚环生上成除。去—NH2或—NO2
+-N2HSO4

《重氮与偶氮反应》课件

《重氮与偶氮反应》课件

偶氮与酸的反应
偶氮化合物与酸反应会发生偶氮取代、偶氮偶联和 氢化还原等多种有趣的反应。
重氮取代反应
在重氮化合物与亲电试剂反应时,N≡N基团上的N原子可能会被取代,生成新的有机化合物,这是一种重要的 官能团转化反应。
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重氮偶联反应
重氮化合物具有独特的偶联性质,能够与亲电试剂发生偶联反应,形成二重氮化合物,是有机合成中常用的反 应之一。
氢化还原反应
偶氮化合物可以经过氢化还原反应,脱氮生成相应的氨基化合物,这是一种重要的合成方法。
《重氮与偶氮反应》PPT 课件
# 重氮与偶氮反应
重氮反应
重氮化合物的结构特点
重氮化合物是含有-N≡N基团的有机化合物,特点是它们的N原子都带有正电荷。
重氮与酸的反应
重氮化合物与酸反应,发生重氮取代、重氮偶联和氢化还原等多种有趣的反应。
偶氮反应
偶氮化合物的结构特点
偶氮化合物是含有-N=N-基团的有机化合物,其分子 中的N原子带有正电荷。
氢化还原反应
重氮化合物可以经过氢化还原反应,脱氮生成相应的氨基化合物,具有重要 的合成应用价值。
偶氮取代反应
偶氮化合物中的N=N键能够被亲核试剂取代,形成新的有机化合物,这种反应常用来引入氨基基团。
偶氮偶联反应
偶氮化合物具有独特的偶联性质,能够与亲核试剂发生偶联反应,形成新的 碳-碳键,是有机合成中重要的反应类型。

16重氮化合物和偶氮化合物PPT精品文档39页

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Br
Br
NO 2
NO 2
NO2
CN
COOH
COOH
CuCN Br
Br H3O+ Br
Br Fe
NaNO2 H3PO2
Br
Br
KCN
HCl
HCl
H2O
?
NO2
NO2
27.04.2020
9
③ 被卤原子取代 ◆ 碘代——重氮盐和KI加热。
N2Cl + KI
I + N2 + KCl
◆碘代反应属于SN1历程,这是苯环上引入I的有效方法.但此 法不能用来引进氯原子或溴原子。 Cl-,Br-亲核能力弱, 要引入Cl-、Br-常需要亚铜盐作为催化剂:
N2Cl +
OH-(pH=8) OH
低温
重氮组分 偶联组分
N=N
OH
NN
pH=5~6 N(CH3)2
N=N
N(CH3)2
◆重氮正离子进攻酚羟基或二甲氨基的对位,如对位已有其它
基团,则在其邻位发生偶合:
27.04.2020
15
OH
N2Cl +

弱碱 低温
OH N=N
CH3
CH3
◆重氮盐和酚的偶合一般在(pH=8-10)弱碱性溶液中进行;碱性
16.0 重氮、偶氮化合物的定义与命名
◆重氮、偶氮化合物均含有—N2—官能团. ◆偶氮化合物:两端都和碳原子直接相连的化合物
◆重氮化合物:一端与非碳原子直接相连的化合物
27.04.2020
1
16.1 重氮化反应—芳香族重氮盐的制备
◆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:

含氮有机化合物-重氮与偶氮

含氮有机化合物-重氮与偶氮

重氮与偶氮化合物第三部分1 结构与命名N=NCC PhNN X -偶氮化合物重氮化合物均含有-N 2-基团偶氮甲烷偶氮苯4-甲基-4'-羟基偶氮苯偶氮二异丁腈萘-2-偶氮苯N=N CH 3CH 3N=NN=NCH 3OHN=N (CH 3)2C C(CH 3)2CNCN 偶氮化合物N=N命名重氮化合物1 结构与命名CH 2N NN N CHCOOC 2H 5N NCNOHN NN N Cl -NHN N重氮甲烷重氮乙酸乙酯氰化重氮苯苯基重氮酸(氢氧化重氮苯)苯基重氮氨基苯氯化重氮苯(重氮苯盐酸盐)1 结构与命名ArNN XArN NXN NXNN R重氮盐的结构性质离子型化合物, 水溶性好, 稳定性差(光、热、振动)中性或碱性不稳定sp 2spπ-π共轭脂肪族重氮盐非常不稳定一旦生成,立刻分解!芳香族重氮盐也很活泼,但在0~5℃可稳定存在。

1 结构与命名----结构增加重氮盐稳定性几个因素N 2 ClWW = Cl, NO 2, SO 3H ArN 2 XArN 2 SHO 4ArN 2 BF 4O 3SN 2①环上有吸电子基②阴离子为③分子内重氮盐X , HSO 4 , BF 4(30-40o C 时仍稳定)(使苯正离子不易生成)ArN 2+X -易分解----取代反应(去氮反应)重氮正离子----亲电试剂-----偶联反应(保氮反应)结构→性质2 重氮化反应(重氮盐的制备)定义伯芳胺与亚硝酸作用,生成重氮盐的反应。

(低温和酸性条件)*1 碱性弱的芳香胺不易发生重氮化反应。

*2重氮化反应必须在低温下进行(温度高重氮盐易分解)*3重氮化反应必须保持在强酸性溶液中进行(1:1.5 ;弱酸条件下易发生偶联)*4 亚硝酸不能过量(亚硝酸有氧化性,不利于重氮盐的稳定)ArNH 2+NaNO 2+HX 0~5oCArN 2+ X-NaX重氮盐通常不从溶液中分离出来。

重氮盐的化学性质很活泼,主要发生两大类反应①放出N2的反应;(亲核取代反应)②保留N2的反应;(还原或偶联)重氮盐的水解桑德迈耳反应和加特曼反应 希曼反应重氮盐的还原偶合反应去氮反应保氮反应ArXAr HAr CNArOHArN 2 X重氮盐的取代反应将-NH 2转化为其它基团或脱去重氮盐的水解N N HSO 4+H 2O OH H++ N 2用重氮苯硫酸盐,不用盐酸盐,防止生成氯苯N N++H 2OOH 2+-H+OH机理可能的副反应偶联H 3CH 3CBr OH复习磺酸碱熔法制备酚环上不能含有卤素和硝基等基团Ar SO 3HNaOH300o CArH +OHH 3C BrSO 3H H 3C Br OH 1. NaOH/300o C 2. H +H 3C OHBr 2?H 3C Br OH H 3C Br N 2 SO 4H 通过重氮盐制备酚H 3C Br NH 2H 3C Br NO 2H 3C NO 2H 3C H 3C Br OH H 3C Br NH 2H 3C Br NO 2H 3C NO 2H 3C HNO 3H 2SO 4Br 2Fe FeHBr NaNO 2H 2SO 4H 2O / H H 3C Br N 2 SO 4H除去邻位产物制备特殊的酚应用3 重氮盐在合成上的应用----水解OHNO 2?NO 2NO 2NO 2NH 2浓硝酸浓硫酸Na 2SNO 2N 2HSO 4NaNO 2/H 2SO 4NO 2OH40~50% H 2SO 4合成路线被氢取代(去氨基化)N 2H 3PO 3HClN N Cl -H 3PO 2H*1. 用重氮盐的盐酸盐或硫酸盐均可。

12-9重氮化合物与偶氮化合物

12-9重氮化合物与偶氮化合物

Br
Br
H3PO2 Br Br
Br
2、留氮反应 、
(1) 偶合反应 (Ar-N2+ 作弱的亲电试剂)
+ ArN2X + G N N G + HX
重氮组分 偶合组分
偶氮化合物
G=-OH,-NR2,-NHR,-NH2 ① 按定位规律进行反应 OH
OH CH3
N+X- + 2 N(CH3)2 弱酸弱 N N N(CH3)2
CH3
CH3
NaNO2,HCl 。 0~5 C
CH3
CuCN,KCN
CH3
H2O H, H2 Ni COOH CH3
NH2
N2Cl
CN
碘化物易生成:
+ - KI C6H5N2HSO4 C6H5I + N2 + KHSO4
CH2NH2
希曼( 希曼(Schiemann)反应: )反应:
N+Cl 2 HBF4 CH3 CH3 N+BF4 2 分分 分 CH3 F + N2 + BF3
CuX为催化剂,化学计量用量 盖特曼(Gatterman)反应:芳环引进 –CN的一种方法。 盖特曼(Gatterman)反应
+ ArN2X
Cu 催活 催
ArX + N2
氰基可以转变成羧基、氨甲基等, 氰基可以转变成羧基、氨甲基等,而氰基 不能直接引进苯环,只有通过重氮盐, 不能直接引进苯环,只有通过重氮盐,这在 有机合成上有重要意义。例如: 有机合成上有重要意义。例如:
对伯芳胺和仲芳胺则:
+ N2X + NH2 N N NH H+ N N NH2
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制备重氮盐 的副反应
机理 A r N 2X
A r +N 2 +X
H 2O
- H
A r O H 2
A r O H
➢ 合成上应用——制备酚类化合物
• 产率不高(用 ArN2 SO4H 较好) • 有偶联副反应(酸性不够时易发生)
R
A r N 2X+A r O H
A r NN
O H
重氮化合物和偶氮化合物
7
O3S
N2
30-40oC时仍稳定
重氮化合物和偶氮化合物
5
重氮盐的反应类型
失去氮的反应
取代(主要反应)
保留氮的反应
偶联 还原
1. 重氮盐的取代反应
Ar OH
Ar X
Ar H
Ar N2 X
Ar CN
重氮化合物和偶氮化合物
6
重氮盐的水解(取代成酚)
A r N 2X
H 2O/H
A r O H+ N 2
重氮盐碘代 A rN 2 X + N a I A rI +N 2
机理(离子型反应) Ar N2X
Ar + N2 + X I
Ar I
重氮化合物和偶氮化合物
8
Sandmeyer反应 ( 重氮盐被Cl 、 Br 或 CN 取代)
Ar N2X
CuCl或CuBr
CuCN
Ar X (X=Cl,Br) Ar CN
重氮化合物和偶氮化合物
3
芳香族重氮盐所以稳定,因为其重氮盐正离子中的C-N-N键呈线型
结构,π轨道与芳环的π轨道构成共轭体系。
重氮化合物的结构:[ArN+N]X- 或 ArN2+X-
重氮化合物和偶氮化合物
4
一.重氮盐(Diazonium salts)及其反应
重氮盐的制备和稳定性
N aN O 2 / H C l A r N H 2 05oC
A r N 2C l 重氮盐
现制现用 • 温度升高易水解成酚 • 干燥时以爆炸
增加重氮盐稳定性几个因素:
• 环上有吸电子基
W
N 2C l W =C l,N O 2,S O 3H
• 阴离子为 X, HSO4, BF4 A rN 2 XA rN 2 S H O 4 A rN 2 B F 4
• 分子内重氮盐
NR2
H2O H Ar N N
NR2
- H3O
Ar N N
NR2
若酸性过强, 会发生什么?
重氮化合物和偶氮化合物
15
重氮盐与芳香伯胺、芳香仲胺的反应
Ar N NCl + RHN
-H Ar N N N R 苯重氮氨基化合物
H 冷却
H 重排
H Ar N N N
R
Ar N N
NHR
重排机理
H
Ar N N N
OH
OH
O
Ar N N
OH
H O
Ar N N
Ar N N
苯环更活泼
O
H2O
Ar N N
OH
重氮化合物和偶氮化合物
14
重氮盐与芳香叔胺偶联 NR2
注意反应条件 pH =5~7
Ar N N
NR2
Ar N2X + R
pH =5~7
NR2
R
活化的芳环
NR2 N N Ar
机理(苯环上的亲电取代)
Ar N N
机理(自由基机理)
Ar N2X + CuCl + Cl
Ar + N2 + CuCl2
CuCl2 Ar Cl + CuCl
重氮化合物和偶氮化合物
9
Schiemann 反应(重氮盐被 F 取代)
Ar N2X + NaBF4 反应的扩展
Ar N2BF4 + NaX
Ar F + N2 + BF3
A r N 2X
两端都和碳原子直接相连的化合物称为偶氮化合物;
一端与非碳C - H 原2 - 子N +直N 接相连的化合物成N 为= N 重- N 氮H 化合物:
重 氮 甲 烷 ( 甲 基 化 剂 )
苯 重 氮 氨 基 苯
N + NCl-
氯 化 重 氮 苯 重 氮 苯 盐 酸 盐
N = N - O H
氢 氧 化 重 氮 苯
重氮盐与酚的偶联
注意反应条件
pH = 8~10
OH
Ar N N
OH
Ar N2X + 弱亲电试剂
pH = 8~10
R
OH
活化的芳环
• 若 pH > 10, 有副反应
R
OH
NN Ar
偶氮苯衍生物
O H
O H
A r N N
A r N N O H
A r N NO
重氮酸盐
重氮化合物和偶氮化合物
13
➢偶联反应机理(苯环上的亲电取代)
第十六章 重氮化合物和偶氮化合物
主要内容
• 重氮盐的取代反应(水解、 CN 取代反应、卤代和去氨基
化)
• 重氮盐的偶联反应和还原反应 • 重氮盐的取代反应在合成中的应用(重点) • 偶氮化合物 • 重氮甲烷,碳烯(卡宾)
重氮化合物和偶氮化合物
1
芳香胺的结构和性质
氨基 • 碱性和亲核性 • 易被氧化 • 与亚硝酸反应
NH2 R
芳环 • 氨基的活化亲电取
代反应易进行
• 使苯环易被氧化
复习: • 胺类化合物的性质 和偶氮化合物
2
CH3 CH3 HO N=N OH CH3-C-N=N-C-CH3
CN CN
4,4'-二 羟 基 偶 氮 苯
均含有—N2—官能团;
偶 氮 二 异 丁 腈 ( 自 由 基 引 发 剂 )
Ar N2 + H2PO2
Ar + N2 + H2PO2
Ar + H3PO2
Ar H + H2PO2
H2PO2 + Ar N2
Ar + N2 + H2PO2
H2PO2 + 2 H2O
H3PO3 + H3O
重氮化合物和偶氮化合物
11
➢方法 2
A r N 2 X +H O C H 2 C H 3
A r H
机理:
Ar N2 HOC2H5
NN Ar
OH H
CH
CH3
Ar H + N2 + CH3CH OH
CH3CH O
副反应——生成芳基醚
A rN 2 - N 2 A r
H O C 2 H 5
- H A rO C 2 H 5
A rO C 2 H 5
H
重氮化合物和偶氮化合物
12
2. 重氮盐的偶联反应(亲电取代反应)
N aB C l4 N aB B r4
A r N 2B C l4
A r C l
A r N 2B B r4
A r B r
重氮化合物和偶氮化合物
10
重氮盐去氨基化反应(被 H 取代)
➢ 方法 1
A r N 2 X+H 3 P O 2 次磷酸
反应机理(自由基机理)(了解)
A r H
H3PO2
H + H2PO2
R
分解
Ar N N +
NHR
亲电取代
Ar N N
NHR
重氮化合物和偶氮化合物
16
3. 重氮盐的还原
Ar N NCl
Na2SO3 or NaHSO3 or SnCl2 / HCl or Na2S2O3 / NaOH
Ar NHNH2
N2Cl Zn+HCl
NH2 + NH4Cl
重氮化合物和偶氮化合物
17
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