有机含氮化合物
有机化学第17章 有机含氮化合物
PhCHO + CH3NO2
NaOH
PhCHCH2NO2
-H2O
PhCH=CHNO2
3、还原
在酸性介质中用金属（如铁、锡）还原脂肪族硝基化合物或催化氢化， 直接生成相应的胺。
脂肪族伯胺或仲胺作为亲核试剂，可以与酰卤、酸酐及酯等 収生酰基化反应，生成N-叐代酰胺或N，N-二叐代酰胺。
O CH3C-Cl + NH2R R2NH + (CH3CO)2O O CH3C-NHR + HCl CH3CONR2 + CH3COOH
芳胺只能被酰卤、酸酐所酰化，不能和酯类反应。
NH2 + CH3COCl NHCOCH3 CH3 COCH3
Pt-H2 C2H5OH
NO2
SnCl2 HCl
NH2
CHO NO2 Zn , NaOH
CHO
NH NH NHOH
碱性 弱酸性
Na , EtOH 或 Fe , HCl
NH2
NO2 Zn , NH Cl 4 H2O
9
金属钠或铵的硫化物、硫氢化物或多硫化物，如硫化钠、硫 化铵、硫氢化钠、硫氢化铵等，以及氯化亚锡和盐酸，在适 当的条件下，可以选择性的将多硝基化合物中的一个硝基还 原成氨基。
CH3CH2CH2NO2 CH3CH2CH3 HNO3 400oC CH3CHCH3 NO2 CH3CH2NO2 CH3NO2
2、芳烃的硝化 芳香族硝基化合物在工业应用中的重要性远远超过脂肪族硝 基化合物。 芳香族硝基化合物一般是由芳烃及其衍生物直接硝化制得。 常用的硝化剂是浓硝酸和浓硫酸的混合液（混酸）。
有机化学 含氮有机化合物
第十三章含氮有机化合物名称结构式名称结构式氨NH3胺RNH2，ArNH2R2NH (Ar)2NHR3N (Ar)3N氢氧化铵NH4OH季铵碱R4N+OH-铵盐NH4Cl季铵盐R4N+Cl-硝酸HO-NO2硝基化合物R-NO2 Ar-NO2亚硝酸HO-NO亚硝基化合物R-NO Ar-NO13.1硝基化合物由硝酸和亚硝酸可以导出四类含氮的有机物，即硝酸酯、亚硝酸酯、硝基化合物和亚硝基化合物H O NO2 R O NO2R NO2硝酸硝酸酯（补充）硝基化合物H O N O R O N O R N O亚硝酸亚硝酸酯亚硝基化合物一、 硝基化合物的命名和结构硝酸酯和亚硝酸酯的命名与有机酸酯的命名相同，如CH 3ONO 2CH 2CH 2ONO硝酸甲酯 亚硝酸乙酯（补充）2 硝基和亚硝基化合物中将硝基和亚硝基看作为取代基CH 3NO 2NO 2CH 3NO硝基甲烷 邻硝基甲苯 对亚硝基甲苯CH 3硝酸酯和芳香多硝基化合物都有爆炸性，常被用做炸药，如CH2ONO2CHONO2CH2ONO2O2NCH3NO2NO2三硝基甘油酯2，4，6-三硝基甲苯（TNT）硝基化合物的结构，可表示为由一个N=O和一个N→O配位键组成。
OR NO电子衍射法证明，硝基中两个氮氧键长是完全相同的，CH3NO2 分子中的两个N—O键的键长均为0.122nm。
原因：硝基中氮原子以sp2杂化，三个原子形成共平面的σ键。
二、硝基化合物的性质1、物理性质颜色多为淡黄色沸点比相应的卤代烃高, 常温下为高沸点的液体或结晶固体溶解性不溶于水,易溶于有机溶剂,液体的硝基化合物是有机化合物的良好的溶剂但是因为硝基化合物有毒性,可透过皮肤被机体吸收,生产上很少采用它，例如硝基苯有剧毒；多硝基化合物有爆炸性, 如2,4,6-三硝基甲苯(TNT)为烈性炸药2、脂肪族硝基化合物的化学性质（1）脂肪族硝基化合物的酸性硝基为吸电子基团，脂肪族硝基化合物中的-氢原子很活泼，显弱酸性，可与碱作用生成盐从而溶于碱中O R CH2NOOH R CH NORCH NO NaOH [ RCHNO ] - +H O2 2 + 2 Na + 2（2）与羰基化合物的缩合反应：有α-氢的硝基化合物，在碱性条件下可与醛或酮发生缩合反应，类似于羟醛缩合。
有机含氮化合物
3. 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：
RNH2 + HCl RNH3Cl
+
NH2 + HCl
NH3Cl
+
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。 +
RNH3Cl + NaO H RNH2 + NaCl + H 2O
+
NH3, Al2O3 380~450℃ 5 MPa
C H3NH2
CH3OH, Al2O3 380~450℃ 5 MPa
(C H3)3N
Cl NO2 NO2 + 2 NH3
CH3COONH 4 170℃
NH2 NO2 NO2
2. 醛、酮的还原氨化 醛、酮与氨或伯氨缩合生成亚氨，继而进行催化加氢， 最终生成胺。
§10－1 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。
• 硝基化合物可看成是烃分子中的一个或几个氢原 子被硝基取代的结果。
硝基化合物分类
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
一硝基化合物 按硝基数目 多硝基化合物，如： O2N
C H3 NO2 NO2
O N(C H 3)2
+
= =
O
§10-2-2 胺的制备方法
1. 氨或胺的烃基化 亲核试剂：NH3、RNH2(以1°胺为宜)。
RX
C H3O H
烃基化试剂：卤代烃、醇、酚、具有活泼卤原子的芳卤。
+ NH 3
+ RNH3 X
有机含氮化合物
0~5℃
N N Cl-＋NaCl ＋ 2H2O
+
氯化重氮苯(芳香重氮盐)
芳香重氮盐可溶于水，低温（0~5℃）较为稳定，加热水解成 酚类。干燥的芳香重氮盐稳定性很差，易爆炸，故制备后直接在水 溶液中应用。芳香重氮盐中C-N-N是直线型，苯环的π键与重氮离 子的π键π-π共轭。
NH2 >
N H
>
N
不能用石蕊试纸检验芳香胺的碱性。
芳香胺的碱性比氨弱, 还由于芳香胺氮原子上
的未共用电子对能与苯环形成共轭体系。
· ·
NH2
同理, 酰胺的碱性也比氨弱。
O NH3 > CH3 C
· ·
NH2
2. 烃基化——亲核性（SN2）
胺和氨一样可作为亲核试剂与卤代烃发生 SN2 反 应, 产物是高一级的胺，最终生成季铵盐。
R'
R'X R'
R'X
RNH2 ＋ R'X 伯胺
NH
N R' 叔胺
R 仲胺
R
R' + R' N R' XR 季铵盐
如 R’为甲基,则常称此反应为“彻底甲基化反应” 。 季铵盐用途广泛，可作杀菌剂、阳离子表面活性剂、相 转移催化剂、防锈剂、乳化剂和柔软剂等。
3. 酰基化反应
伯胺和仲胺象氨一样能与酰卤、酸酐作用生成酰胺。
邻位
对位
NO2
OH O2N NO2
NO2
(苦味酸)
（b）增强苯酚的酸性 苯酚是弱酸(比碳酸弱),苯环上引入硝基酸性增强。
OH
OH
OH NO2
NO2
OH
第十四章 有机含氮化合物
NH2
-
-CHO O NHC-CH3
-
H2 / Ni
NO2 NO2 -NO2 或(NH4)2S
NH4SH
NH2 NH2 -NO2
-
-
四、胺的物理性质和光谱性质
1. 物理性质
① 状态 甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺常温下为气态。 丙胺以上为液态。 ② 气味 低级胺有氨味或鱼腥味 如： 甲胺、二甲胺—— 氨味 三甲胺、乙胺—— 鱼腥味
NH 2
按氨基数目不同分
RNH2
一元胺
H2NRNH2
二元胺
2. 命名 NH3 -NH2 —— 氨 —— 氨基
R-NH2 、R2CHNH2 、 R3CNH2 ——胺 R-NH- 、R2N- ——胺基 含有四个R 或H 的胺正离子为铵
R4N Cl
+
-
简单胺 由简单烃基组成的胺，按其所有含烃基的名称命名为某胺
三、胺的制法
1. 氨或胺的烃基化
① 脂肪胺 NH3 + R-X R-NH3 + X OH R-NH2 + H2O + R-NH2-R + X OH R2-NH +H2O
+
-
R-NH2 + R-X 醇也可用作烷基化剂：
CH3 OH + H NH2
Al2O3
CH3NH2 + H2O
CH3OH Al2O3,
生理或药理作用。例如：
N CHOHCHCH3 NHCH3 H OOCCH CH2OH CH3
阿托品
麻黄碱
一、胺的分类与命名
1. 分类
按氨所连烃基数目分
R-NH2 R-N-H R
有机含氮化合物
具有鉴别意义旳吸收是出现于1650～1580 cm-1区域内旳N—H 键旳弯曲振动和出现于910～650cm-1旳N—H键摇晃振动吸收峰。 脂肪伯胺旳弯曲振动吸收在1615cm-1附近，是中或强吸收；摇晃振 动吸收在910～770 cm-1内，该吸收峰宽而且强。
45
仲胺旳N—H伸缩振动只出现一种吸收峰，脂肪仲胺此峰旳吸 收强度一般很弱，芳仲胺则要强得多，且峰形锋利对称。
25
如主治感冒和咳喘旳麻黄碱，具有解痉镇痛、解有机磷中毒和 散瞳作用旳莨菪(làngdàng)碱(阿托品)等均是胺旳衍生物：
26
27
15.2.1 胺旳分类和命名
1.分类
(1)按照氮原子连接旳烃基数目不同，可把胺分为伯(1°)、仲(2°) 和叔(3°)胺。
式中旳R、R´和R˝能够是相同旳烃基，也能够是不同旳。
11
此类合成麝香称为硝基麝香，年用量约为1000 t (吨)左右， 约占目前世界上商品化人造麝香旳50％，其中葵子麝香是已知硝 基麝香中使用最广泛旳产品。许多芳香族硝基化合物能使血红蛋 白变性，所以过多地吸入它们旳蒸气、粉尘或长久与皮肤接触， 均能引起中毒。
12
在芳香族硝基化合物旳红外光谱中，因为硝基中旳氮氧键旳 不对称伸缩振动和对称伸缩振动，在1540 cm-1和1350 cm-1附近产 生两个很强旳吸收峰。C—N键旳伸缩振动吸收峰出目前870cm-1附 近。
19
(3)硝基对其邻、对位取代基旳影响
硝基是强旳吸电基，连于芳环上旳硝基不但使其所在芳环上旳 亲电取代反应较难进行，而且经过吸电旳共轭和诱导效应对其邻、 对位存在旳取代基(如—X，—OH，—COOH，—NH2等)也会产生明 显旳影响(对其间位旳取代基影响较小)。它使其邻、对位旳卤原子轻 易被亲核试剂取代。
《有机含氮化合物》课件
重氮化反应
通过重氮盐与氢、醇、酚等反应， 生成相应的胺类化合物。
04
硝基化合物的合成
硝酸盐的还原
将硝酸盐通过加氢还原或电解 还原等方法得到硝基化合物。
重氮化反应
通过重氮盐与酸反应，生成相 应的硝基化合物。
氧化偶联
利用氧化剂将芳香烃或烯烃氧 化偶联成硝基化合物。
有机含氮化合物中的硝基 化合物可用作燃料添加剂 ，提高燃料的燃烧效率。
塑料和橡胶添加剂
一些有机含氮化合物可用 作塑料和橡胶的添加剂， 改善其性能。
表面活性剂
有机含氮化合物中的季铵 盐类化合物可用作表面活 性剂，如十二烷基三甲基 氯化铵等。
05
有机含氮化合物的前景 展望
新合成方法的研究
总结词
新合成方法的研究将为有机含氮化合物的制备提供更多可能性，有助于发现更高效、环保的合成路径 。
硝化反应
在浓硫酸和硝酸的混合酸中， 将有机物进行硝化反应得到硝
基化合物。
腈类化合物的合成
醛或酮的氰化
在酸性条件下，醛或酮与氰化钠或氰化钾反 应生成腈类化合物。
烯烃的氢甲酰化
在催化剂存在下，烯烃与氢氰酸反应生成相 应的腈类化合物。
重氮化反应
通过重氮盐与氰化钠或氰化钾反应，生成相 应的腈类化合物。
酯的氰解
03
颜色
有机含氮化合物的颜色多样，取决于其特定的结构。例如，含有共轭双
键的化合物可能呈现黄色或棕色，而含有苯环的化合物则可能呈现不同
的颜色。
化学性质
酸碱性
稳定性
有机含氮化合物可以表现出酸性和碱 性性质。例如，胺类化合物是碱性的 ，而许多硝基化合物和腈则是酸性的 。
有机含氮化合物
有机含氮化合物有机含氮化合物是指分子中氮原子和碳原子直接相连的有机物，也可看成是烃分子的一个或几个氢原子被含氮的官能团所取代的衍生物，前面学过的包括氨基酸、腈、酰胺，亚胺、肟、腙。
一、硝基化合物硝基化合物是指烃分子中的氢原子被硝基取代后得到的化合物，常用RNO2或ArNO2表示。
根据硝基所连接烃基的不同可以分为脂肪族和芳香族硝基化合物，根据分子中所连硝基的多少又可以分为一硝基化合物和多硝基化合物。
共振论的观点认为硝基化合物是两种极限式的共振杂化体。
大部分芳香族硝基化合物为淡黄色固体，大多数具有苦杏仁气味。
硝基对苯环有亲电取代又有亲核取代。
（一）芳核上的亲核取代反应（1）硝基对苯环上取代基特别是邻、对位取代基的性质有很大影响卤苯型化合物中的卤素卤素很不活泼。
，难以发生亲核取代.，但当卤素的邻、对位有硝基存在时，卤原子活泼型增加，硝基越多，亲核取代反应越容易进行。
有证据表明该反应是分两步进行的，第一步是亲核加成，形成带负电荷的活性中间体买森海默尔配合物，第二步是离去基团卤素的离去。
在这个反应中，决定反应速率的步骤中有两种分子参与，所以是双分子历程。
原因。
由于邻、对位硝基对卤素的强吸电子作用，使得与卤素相连的碳原子密度降低。
容易受到亲核试剂的进攻。
硝基在邻位的情况与之在对位的情况相似，如果邻对位均有硝基，芳香亲核取代反应则更容易。
（二）硝基的还原反应硝基化合物易被还原，反应条件对还原产物有较大影响，在酸性介质中，以zn，Fe,或Sn 为还原剂，硝基将被还原成氨基，该反应的中间产物是亚硝基苯及羟基苯胺，但它们比硝基苯更容易还原，不容易分离出来。
，进一步还原为氨基，若以二氯化锡为还原剂，还可选择还原硝基，避免醛基得还原。
在中性或弱酸性下，主要得芳基羟胺。
在碱性介质中，主要发生双分子还原，还原剂不同，还原产物有很大差异。
，但产物经酸性条件进一步还原最终形成苯胺。
若用硫化钠，硫氢化钠，可以选择性地还原一个。
（三）缩合反应有a氢的硝基化合物在碱性条件下生成负碳离子，缩合反应。
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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。
4. 氧化还原反应
氧化还原反应是有机含氮化合物合成的重要手段，通过氧化还原反应可以合成腙类化合物、腈类化合物等。
例如，胺类化合物可以与过氧化氢反应生成相应的腙类化合物。
有机含氮化合物的性质
有机含氮化合物的性质多样，下面介绍几种常见的性质：
1. 电离性
胺类化合物具有弱碱性，可以与酸反应生成盐。
2. 氢键能力
有机含氮化合物中的氮原子可以与氢原子形成氢键，增强分子间的相互作用。
3. 氧化性
腈类化合物和腙类化合物具有良好的氧化性，可以参与氧化还原反应。
4. 溶解性
有机含氮化合物的溶解性与其分子结构和官能团有关，一般来说，氨基的碱性增强了有机化合物的溶解性。
有机含氮化合物的应用
由于有机含氮化合物具有丰富的结构类型和多样的性质，其应用领域广泛，下面介绍几个常见的应用领域：
1. 制药领域
有机含氮化合物在制药领域中被广泛应用，例如，胺类化合物常被用作药物的原料，酰胺类化合物可以用于合成抗生素等药物。
2. 农药领域
酰胺类化合物和腈类化合物在农药领域中有重要的应用，例如，腈类化合物常被用作杀虫剂的原料，酰胺类化合物可以用于制造除草剂等农药。
3. 染料领域
有机含氮化合物在染料领域中具有重要的应用，例如，腈类化合物可以合成多种有机染料。
4. 功能材料领域
有机含氮化合物在功能材料领域中有广泛的应用，例如，腈类化合物可以用于制备聚合物材料。
结论
有机含氮化合物是一类重要的有机化合物，具有丰富的结构类型和多样的性质。
通过不同的合成方法可以得到不同类型的有机含氮化合物，这些化合物在制药、农药、染料和功能材料等领域有着广泛的应用。
随着有机化学的不断发展，有机含氮化合物研究将有更广阔的前景。