精细有机合成技术第十一章

因为游离芳伯胺氮原子上的孤对电子较裸露，具有 较强亲核性，而芳伯胺盐和芳伯胺合氢正离子中，氮原 子上的孤对电子已被酸或质子所占据，失去亲核性，反 应活性极低。
第二节 重氮化反应
重氮化反应历程是N-亚硝化-脱水反应，可简要表示 如下：
上式中重氮化的各种活泼质点都是亚硝酰正离子的 供给体，均可与游离芳胺进行亲电取代反应，形成中间 体亚硝胺，经脱水最后转化为重氮盐。
第二节 重氮化反应
一、重氮化反应历程 一般认为，重氮化反应历程是亚硝酰正离子（NO+） 对芳伯胺的亲电取代反应，其反应历程和反应速度与酸 浓度以及形成亚硝酰正离子的试剂种类有关。 可见重氮化的活泼质点是亲电性的，所以要求被重氮化 的芳伯胺是以游离态来参加反应，而不是以芳伯胺盐或 芳伯胺合氢正离子态参加反应的。
ArN2X + ArNH2 —→ ArN=NNH—Ar + HX
第一节 概述
在重氮化反应过程中，亚硝酸要过量或加入亚硝酸 钠溶液的速度要适当，不能太慢，否则，也会生成重氮 氨基化合物。
重氮化反应是放热反应，必须及时移除反应热。一 般在0～10℃进行，温度过高，会使亚硝酸分解，同时 加速重氮化合物的分解。
第节 概述
2．制备中间体 例如：重氮盐还原制备苯肼中间体：
又如：重氮盐置换得对氯甲苯中间体：
若用甲苯直接氯化，产物为邻氯甲苯（沸点159℃） 和对氯甲苯（沸点160℃）的混合物。二者物理性质相 近，很难分离。
第一节 概述
由此可见，利用重氮盐的活性，可转化成许多重要 的、用其它方法难以制得的产品或中间体，这也是在精 细有机合成中重氮化反应被广泛应用的原因。
第一节 概述
其中亚硝胺和亚硝胺盐比较稳定，而重氮盐、重氮 酸和重氮酸盐则较活泼。所以重氮盐的反应一般是在强 酸性到弱碱性介质中进行的。其PH值的高低与目的反应 有关。
第一节 概述
2．重氮盐的性质 重氮盐的结构决定了重氮盐的性质。重氮盐由重氮 正离子和强酸负离子构成，具有类似铵盐的性质，一般 可溶于水，呈中性，可全部离解成离子，不溶于有机溶 剂。因此，重氮化后反应溶液是否澄清，常作为反应正 常与否的标志。 干燥的重氮盐极不稳定，受热或磨擦、震动、撞击 时会剧烈分解放氮而发生爆炸。因此，可能残留重氮盐 的设备在停止使用时必须清洗干净，以免干燥后发生爆 炸事故。 重氮盐在低温水溶液中一般比较稳定，但仍具有很 高的反应活性。因此工业生产中通常不必分离出重氮盐 结晶，而用其水溶液进行下一步反应。
第十一章 重氮化与重氮盐的转化
第一节 概述
一、重氮化反应及其特点 芳伯胺在无机酸存在下与亚硝酸作用，生成重氮盐 的反应称为重氮化反应。工业上，常用亚硝酸钠作为亚 硝酸的来源。反应通式为：
式中X可以是Cl、Br、NO3、HSO4等。工业上常采 用盐酸。
在重氮化过程中和反应终了，要始终保持反应介质 对刚果红试纸呈强酸性，如果酸量不足，可能导致生成 的重氮盐与没有起反应的芳胺生成重氮氨基化合物：
第二节 重氮化反应
二、反应影响因素 1．无机酸的性质 芳伯胺重氮化的反应速度主要取决于重氮化活泼质 点的种类和活性，无机酸的性质、浓度在此起决定作用。 在稀盐酸中进行重氮化时，主要活泼质点是亚硝酰氯 （ON—Cl），按以下反应生成：
在稀硫酸中进行重氮化时，主要活泼质点是亚硝酸 酐（即三氧化二氮ON—NO2），按以下反应生成：
第二节 重氮化反应
由反应历程可知，在稀硫酸中重氮化时，亚硝酸酐 的亲电性弱，重氮化速度较慢，所以重氮化反应一般是 在稀盐酸中进行的。有时为加速反应，可在稀盐酸中加 入少量的溴化钠或溴化钾。当芳伯胺在稀盐酸中难于重 氮化时，则需要在浓硫酸介质中进行重氮化。显然，对 不同的芳伯胺因其反应活性不同需要采用不同的重氮化 方法，这将在后继内容中详述。
第二节 重氮化反应
②保持反应液酸性，抑制亚硝酸离子化，防止重氮 盐分解，阻止偶合副反应。
同时必须指出，因亚硝酸具有氧化性，当无机酸为 盐酸时，不可使用浓盐酸，其浓度一般不超过20%，否 则会生成氯气而破坏重氮化合物：
第二节 重氮化反应
3．亚硝酸钠 由于游离亚硝酸很不稳定，易发生分解，通常重氮 化反应所需的新生态亚硝酸，是由亚硝酸钠与无机酸 （盐酸或硫酸等）作用而得。
重氮化反应结束时，过量的亚硝酸通常加入尿素或 氨基磺酸分解掉，或加入少量芳胺，使之与过量的亚硝 酸作用。
第一节 概述
二、重氮盐的结构与性质 1．重氮盐的结构 重氮盐的结构为：
由于共轭效应影响，单位正电荷并没有完全集中在 一个氮原子上，而是有如下共振结构：
其主导结构主要为介质pH值所决定。在水介质中， 重氮盐的结构转变如下所示：
第一节 概述
重氮盐可以发生的反应分为两类。一类是重氮基转 化为偶氮基（偶合）或肼基（还原），非脱落氮原子的 反应。另一类是重氮基被其他取代基所置换，同时脱落 两个氮原子放出氮气的反应。
重氮盐性质活泼，本身使用价值并不高，但通过上 述两类重氮盐的反应，可制得一系列重要的有机中间体。
第一节 概述
三、重氮化反应的应用 1．制备偶氮染料 重氮盐经偶合反应制得的偶氮染料，其品种居现代 合成染料之首。它包括了适用于各种用途的几乎全部色 谱。 例如：对氨基苯磺酸重氮化后得到的重氮盐与2-萘 酚-6-磺酸钠偶合，得到食用色素黄6。
第二节 重氮化反应
在浓硫酸中进行重氮化时，主要的活泼质点是亚硝 酰正离子（NO＋），按以下反应生成：
上述各种重氮化活泼质点的活性次序是：
显然，越活泼的质点其发生重氮化反应的速度越快， 如：用HBr作用的速率较用HCl快50倍。
第二节 重氮化反应
2．无机酸的用量和浓度 无机酸的用量和浓度与参与反应的芳胺结构有关。 理论上，酸的摩尔用量为芳伯胺的2倍，即1mol芳伯胺 需2mol盐酸。实际上，对于碱性较强的芳伯胺，酸的摩 尔用量为芳伯胺的2.5倍左右；对于碱性较弱的芳伯胺， 其酸用量和浓度都应相对提高，其摩尔用量可达3～4倍 或更高。盐酸过量对反应有如下好处： ①可加速重氮化反应速度，又能使重氮化合物以盐 的形式存在而不易发生分解。
由此可见，亚硝酸钠是重氮化反应中常用的重氮化 剂。通常配成30%的亚硝酸钠溶液使用，其用量比理论 量稍过量。