中南大学有机化学—第十章 有机含氮化合物

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中南大学有机化学—第十章 有机含氮化合物

中南大学有机化学—第十章 有机含氮化合物

S2 O NH
NaOH
Na S2 O N
不 溶 ( 白 色 固 体 )
溶 于 水
鉴别:
对乙基苯胺 N-乙 基 苯 胺 N,N-二 乙 基 苯 胺
有 C6H5SO 2Cl 有

NaOH 溶 不溶
(5)与亚硝酸反应
(a)芳香伯胺(重点掌握)
芳香伯胺与亚硝酸在低温下反应生成 重氮盐,称为重氮化反应。
NH 2 NN a O 2+HCl
R 2 NH S +2 C O N laR O 2 N H 2SO ( 不 溶 于 N a O H )
S2 C O +l N 2H
S2 N OH
N C 2 H 5 ) 2 + C (3HS2 C OlC 3HS2 N O 2 H 5 ( ) 2 C
由伯胺生成的磺酰胺,氮原子上留下的氢因受磺酰 基的影响,而具有弱酸性,能与碱作用成盐而能溶 于水;而仲胺形成的磺酰胺因氮上没有氢原子,故 不能溶于碱液,可利用这些性质上的不同进行三种 胺的分离与鉴定。称为兴斯堡(Hinsberg)反应。
NH 2
NH 2
NO 2
N
O
O
间甲氧基苯胺 苯胺 对甲氧基苯胺
pKa 4.30
4ห้องสมุดไป่ตู้60
5.30
如何解释间甲氧基苯胺的碱性比苯胺弱, 而对甲氧基苯胺的碱性比苯胺强呢?
影响胺类碱性的主要因素
(A)电子效应: 脂肪叔胺 > 仲胺 > 伯胺> NH3 >芳香胺 (B)溶剂化效应:
+H O2H +H O2H+
NH H
苯胺分子中共轭体系
3、胺的化学性质
(1) 碱性和成盐反应

中南大学有机化学第十有机含氮化合物共67页

中南大学有机化学第十有机含氮化合物共67页

60、生活的道路一旦选定,就要勇敢地 走到底 ,决不 回头。 ——左
Байду номын сангаас
中南大学有机化学第十有机含氮化合物
56、死去何所道,托体同山阿。 57、春秋多佳日,登高赋新诗。 58、种豆南山下,草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ,带月 荷锄归 。道狭 草木长 ,夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ,但使 愿无违 。 59、相见无杂言,但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕,亭亭月将圆。
56、书不仅是生活,而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次,但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许,为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处, 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿

第十章_有机含氮化合物

第十章_有机含氮化合物
简明有机化学教程
第十章 有机含氮化合物
代表性含氮化合物
对羟基乙酰苯胺 扑热息痛
阿托品
吗啡
L–麻黄碱(1R,2S)
糖精钠
甲基橙
第十章 有机含氮化合物
内容
10.1 胺的分类、命名 10.2 胺的结构和物理性质 10.3 胺的制法 10.4 胺的化学性质* 10.5 季铵盐和季铵碱 10.6 偶氮和重氮化合物* 10.7 含氮杂环化合物 10.8 氨基酸
非芳香性杂环:
四氢吡咯
六氢吡啶 哌啶
奎宁环
芳香性杂环:
吡咯
吡啶
嘧啶
嘌呤
杂环化合物的命名
多采用英文译音, 在同音汉字前加“口”旁; 含一个氮原子的杂环编号一般从氮原子开始,用1, 2, 3标记;也可把
靠近杂原子的位置叫做α位,其次为β和γ位。 含多个氮的杂环,环中各原子编号应从其中一个氮原子编起,并使其他
芳香族伯胺在低温(0~5℃)和强酸溶液中与NaNO2作用,生成重氮盐的反 应称重氮化反应。
π,π–共轭
10.6.2 重氮盐的反应及其在合成中的应用
重氮盐很活泼,能发生许多反应,一般可分为两大类:
(1) 失去氮的反应 (a) 重氮基被 H原子取代――芳胺的去氨基反应 常用试剂:H3PO2或C2H5OH
10.4.6 胺的氧化
无论脂肪族还是芳香族的胺均容易被氧化。
某些长碳链的氧化胺是较好的表面活性剂。
10.4.7 芳环上的亲电取代反应
(1) 卤化
反应定量完成,可用作 定性、定量分析。
酰化可降低氨基对芳环的致活作用
(2) 硝化
硝酸是强的氧化剂,而胺又易被氧化,为避免副反应,可 先将芳胺溶于浓硫酸生成硫酸氢盐或用乙酰化法保护氨基。

有机化学——10含氮化合物

有机化学——10含氮化合物

重点
用于氨基的保护
4.与亚硝酸反应
伯、仲、叔胺的鉴别
红石蕊
变兰
变兰
不变
(二)脂肪族 例2: (CH3)2NH pkb 3.27
仲胺 >伯胺 > 叔胺 CH3NH2 3.38 (CH3)3N 4.21 NH3 4.76
(三)芳香族 例3:
伯胺 > 仲胺 > 叔胺 (C6H5)2NH (C6H5)3N
C6H5NH2
2.烷基化反应
H2N H
回忆一下
+ RX
多巴胺
CH2CH2NH2 HO OH
苏丹红1号
N
N OH
第十章 含氮化合物
Nitrogen Compounds
第一节 胺 一、分类和命名 -NH2做主体官能团 CH3NH2甲胺 (CH3)2NH 二甲胺
NH2 CH3 邻甲基苯胺
-NH2做取代基
CH3 ( C H 3 )2 C H C H C H C H 3 NH2
3 ,4 - 二 甲 基 - 2 - 氨 基 戊 烷
二、物理性质
三甲胺(鱼腥味)
1,4-丁二胺(腐肉胺) 1,5-戊二胺(尸胺)
NH2
极臭 有剧毒
脱羧酶
COOH
H2N
H2N
NH2
生活小常识:
鱼头皮中甲胺、二甲胺、三甲胺含量最多, 因而鱼腥味重,它们均易溶于乙醇,烧鱼时加 点白酒,使三甲胺等随加热挥发的乙醇逸出, 葱、姜、蒜等均含具有挥发性的有机物,如姜酮、 姜醇、姜酚与乙醇具相同作用,因而也可去腥。 如果再加点醋,生成酯,烧出的鱼会更香。
叔胺
脂肪叔胺 芳香叔胺
盐 溶解 绿色固体
HNO2可作为三种胺的鉴别试剂

有机化学 含氮化合物PPT课件

有机化学 含氮化合物PPT课件

RX R2NH
RX R3N
R4N+X--
四、与亚硝酸反应
亚硝酸(HNO2 )不稳定, 反应时由 亚硝酸钠与盐酸或硫酸作用而得。
1、脂肪胺与HNO2的反应:
第32页/共96页
RCH2CH2NH2 NaNO2 + HCl 低温
RCH2CH2N2Cl 重氮盐
分解 RCH2CH2 + N2 + Cl
生成的碳正离子可以发生各种不同 的反应生成烯烃、醇和卤代烃。
R4NX 季铵盐
ArNR2
R4NOH 季铵碱
必须注意区分“胺”、“铵”、“氨”的用法。
二、命名
1、简单的胺: 烃基数目 + 烃基名称 + 胺。
CH3NH2 (CH3)2NH CH3NHC2H5 CH3
NH2
甲胺
二甲胺 甲乙胺
第16页/共96页
对甲苯胺
2、多元胺: 烃基名称 + 氨基数目 + 胺。
NH2CH2CH2NH2
对于取代芳胺,当苯环上是供电子基 团,碱性增加,反之,当苯环上是吸电子 基团,碱性减小。
第23页/共96页
NH2
NH2
NH2
NO2
CH3
H
a
b
c
CH3CH2NH2 d
由于胺是弱碱,其盐与强碱作用可以 析出胺,通过该性质可以分离、提纯胺类 化合物:
RN+H3X--
+ NaOH
RNH2
第24页/共96页
RN
H OH2 H OH2 H OH2
H OH2 R2 N H OH2
2、芳香族胺ArNH2的碱性
第22页/共96页
H
R3

医学有机化学第十章含氮有机化合物

医学有机化学第十章含氮有机化合物
甲乙异丁胺
二苯胺
β-萘胺
4-甲基-3-乙基苯胺
N,N-二甲基-对-硝基苯胺
乙基-N-异丙基苯胺
氮原子上连有脂肪烃基的芳胺: 以芳胺作母体,把氮上的脂肪烃基作取代基,前面加“N”,表示脂肪烃基连在氮上,而不是芳环上。
甲基-N-乙基丙胺
对于脂肪族仲胺和叔胺也可按此方法命名
2-甲基-4-氨基己烷 (3)复杂的胺: 以烃基或其它官能团作母体,把氨基作取代基。 4-二甲氨基苯甲醛 2-甲基-1-氨基-5-甲氨基己烷
(1) 麻黄碱(麻黄素)
麻黄
中麻黄
木贼麻黄
草麻黄
1.用于预防支气管哮喘发作和缓解轻度哮喘发作,对急性重度哮喘发作疗效不佳。 2.用于蛛网膜下腔麻醉或硬膜外麻醉引起的低血压及慢性低血压症。 3.治疗各种原因引起的鼻粘膜充血、肿胀引起的鼻塞。
存在:麻黄
冰毒和摇头丸(苯丙胺类) 是一类具有致幻和成瘾作用的毒品。 冰毒:N-甲基苯异丙胺(去氧麻黄素) 摇头丸(蓝精灵):
存在:烟草。烟草中含2~8%,香烟中含1.5%。 烟碱(尼古丁)(吡啶环) 作用:量少兴奋中枢神经,增高血压;量大抑制中枢神经,麻痹心脏,甚至死亡。 据报道,一支香烟中的尼古丁可毒死10只小白鼠,25支香烟中的尼古丁能毒死一头牛,40~60毫克尼古丁可使人致死
可卡因(哌啶环): 存在: 古柯树(灌木,是美洲大陆的传统种植作物)。 可卡因俗称“可可精” ,其盐类呈白色晶体状,无气味,味略苦而麻,易溶于水和酒精。可卡因是最强的天然中枢神经兴奋剂。毒贩出售呈块状的可卡因,称“滚石”。吸毒者则把可卡因称作“自由垒”或“快乐客”。 作用:中枢神经兴奋剂 局部麻醉
5、芳香胺的亲电取代反应
卤代 硝化
由苯胺合成对硝基苯胺 想一想 (3)磺化 白色结晶 对氨基苯磺酸为白色结晶,是合成燃料的中间体,对氨基苯磺酰胺是合成磺胺类药物的中间体

有机化学有机含氮化合物

有机化学有机含氮化合物
伯硝基化合物(例如:CH3CH2NO2),
仲硝基化合物(例如:2-硝基丙烷),
叔硝化化合物(例如:2-甲基-2-硝基丙烷)。

按硝基的个数,硝基化合物可分为:
一元硝基化合物; 多元硝基化合物。
1


17.1.1硝基化合物的结构
氮原子外层有5个电子, 硝基化合物的经典结构是 氮原子与一个氧原子以共 价键结合,与另一个氧原 子则以配位键结合。

根据杂化轨道理论,硝基中 形成一个共轭π键体系。 共轭体系的4个π电子(氮 原子2个,2个氧原子各1个) 离域在这三个原子之间,称 为4电子3中心π键。
O N O
经典式
N
O O
,
图17.1 硝基化合物的结构
2


17.1.2硝基化合物的制备
17.1.2.1烃类直接硝化 1、烷烃的气相硝化


硝基是硝基化合物的官能团。
HNO3(H-O-NO2) 硝酸酯:R-O-NO2 、硝基化合物:R-NO2。 按烃基的不同,硝基化合物可分为:
脂肪族硝基化合物(R-NO2):CH3NO2、 CH3CH2NO2; 芳香族硝基化合物(Ar-NO2):硝基苯、β-硝基萘。


按硝基所连的碳原子的不同,硝基化合物可分为:
脂肪族硝基化合物多数是油状液体,芳香族硝基化合物除了 硝基苯是高沸点液体外,其余多是淡黄色固体,有苦仁气味, 味苦。不溶于水,溶于有机溶剂和浓硫酸(形成盐)。
4


液态的硝基化合物是许多有机化合物的优良溶剂,但硝基化 合物有毒,它的蒸气能透过皮肤使人中毒,因此应尽量避免 使用硝基化合物做溶剂。 有的多硝基化合物具有类似天然麝香的香气,而被用作香水、 香皂和化妆品的定香剂。

有机含氮化合物

有机含氮化合物
NaNO2+H2SO4
测定-NH2的含量
0 C
脂 。 肪1 胺 伯 胺
。 N2 + R+ + Cl醇、烯、卤烃等的混合物
RNH2 + HNO2
+N2
脂肪族伯胺与亚硝酸反应生成重氮盐低温下不稳定,易分解, 放出氮气
芳香伯胺-重氮化反应
NaNO2+HCl
NH2 + HNO + HCl 2
NaNO2+H2SO4
+
Cl-
(1)重氮盐的制备 ——芳香伯胺重氮化反应
NaNO2+HCl
NH2 + HNO + HCl 2
NaNO2+H2SO4
过量HCl 。 0-5 C
N+
N Cl- + 2H2O
重氮苯盐酸盐
NH2
+ HNO2 + H2SO4
过量H 2SO4 0-5 C

N+
N HSO4- + 2H2O
二甲胺
甲乙丙胺
NH
二苯基胺
2、N上连有脂肪烃基和芳香烃基的胺
NH
CH2CH3
N-乙基苯胺
N CH3
N CH3
CH3
N,N-二甲基苯胺
CH2CH3
N-甲基-N-乙基苯胺
3、复杂的胺(取代基)
CH3CH2CH CHCH3 CH3 NH2
3-甲基-2-氨基-戊烷
CH3CH2CH2CHCH2CH3 NHCH3
在水溶液中碱性为: (CH3)2NH > CH3NH2 > (CH3)3N > NH3
芳胺的碱性小于脂肪胺
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卤代烷的活性为RI > RBr > RCl
芳胺的反应
NH2 +
(过量)
CH2Cl
NaHCO3 90℃
CH2NH
(88%)
有时可用醇或酚代替卤代烷作烃基化试剂:
NH2 +2CH3OH
H2SO4,220℃ 或Al 2O3,△
N(CH3)2 + H2O
NH2+
OH ZnCl2
~260℃
NH
+ H2O
(3)酰基化反应
CH3CH2-NH2 乙胺 CH3NHCH2CH3 甲乙胺
CH3CH2NHCH2CH3 二乙胺
NH2CH2CH2NH2
CH3 C2H5 N CH(CH3)2
乙二胺 甲乙异丙胺
NH2
苯胺
NH
二苯胺
H3C
CH3 N
CH3
N,N,4 -三甲基苯胺
NH2
环己胺
CH3 N
CH3 N,N-二甲基苯胺
NH2
-萘胺
(1) 还原反应
NO2 Fe,稀HCl, △
~100%
NH2 + Fe3O4
CH3 NO2
Fe,稀HCl CH3OH,△
NO2
CH3 NH2
~75%
NH2
还原剂:
Fe + 稀HCl; Zn + 稀HCl; SnCl2 + 稀HCl.
当芳环上同时连有可被还原的羰基时,用SnCl2+ 浓HCl为还原剂时,只还原硝基为氨基。
R—NH2 Ar—NH2
(2)根据氮原子连接的烃基数目不同分为 伯胺 ( 1。)、仲胺( 2。 )和叔胺(3。)。
RNH2
RNHR1 RR1NR2
伯、仲、叔胺与伯、仲、叔醇的区别:
H3C
CH 3 NH 2
CH 3
叔丁基胺 (伯胺)
H3C
CH 3 OH
CH 3
叔丁基醇
(叔醇)
(3)根据分子中氨基(-NH2)的数目分为一元 胺、二元胺和多元胺。
H
OH2 OH2
+ R3 N H
OH2
胺氮上的氢越多,其铵正离子越稳定。
伯胺 > 仲胺 > 叔胺
(C)空间效应的影响
N原子上连接的基团越多越大,则对N原子上的孤对电子 的屏蔽作用越大,与质子的结合就越不易,碱性就越弱。
综上所述,胺的碱性强弱是这些因素综合影响的 结果。各类胺的碱性强弱大致表现为:
季铵碱 > 脂肪胺 > NH3 > 芳香胺> 酰胺 脂肪胺中仲胺的碱性最强,而伯胺和叔胺次之。
2、该亚硝基化合物可以经水解或还原得到原来的胺,所 以可用作仲胺的精制。
(d)叔胺
叔胺氮上无氢原子,脂肪叔胺与亚硝酸一般不发生反应。 若反应则形成一个不稳定的盐,遇强碱又重新析出叔胺。
R3N HNO2 [R3NH]+ NO2 NaOH R3N + NaNO 2 + H 2O
NH3 + H2O
NH4+ + OH-
RNH2 + H2O
a、脂肪胺的碱性
RNH3+ + OH-
氨 甲胺 二甲胺 三甲胺
pKa 9.24 10.65 10.73 9.78 乙胺 二乙胺 三乙胺
pKa 10.71 11.0 10.75
脂肪胺的碱性比氨强。当烷基相同时,仲 胺的碱性最强,伯胺和叔胺次之。
CH3 CH3CHCHCH 2CH3
NH2
2-甲基-3-氨基戊烷
CH3CH2CHCH2CH3 3一二乙氨基戊烷 N(CH2CH3)2
CH3NHCH3 CH3C—CHCH(CH3)2
NH2
2,4-二甲基-2-氨基-3-甲氨基戊烷
N(CH3)2 CH3CH2CH2CH—CHCH 3
CH2NH2
3-氨甲基-2-二甲氨基己烷
Na2CO3, H2O,温热 ②H2O, H+
NO2 OH
O2N
NO2
NO2
NO2
二、胺 (amine)
1、胺的分类和命名
1)胺的定义 胺或氨分子中的H原子被烃基取代后的衍生物称为胺。
NH3
CH3NH2
(CH3)2NH

甲胺
二甲胺
2)胺的分类
(1)根据烃基种类不同分为脂肪胺和芳香胺。
脂肪胺 芳香胺
例如:由苯胺制备对硝基苯胺
NH2
(CH3CO )2O
O
NHC CH3
HNO3
H2SO4
H3O
NH2
O NHC CH3
NO2
NO2
苯胺不能直接硝化,因为硝酸能把苯胺氧化成苯醌。 所以必须先将氨基“保护”起来,再进行硝化反应。
(4)磺酰化反应
伯胺和仲胺能与磺酰氯作用生成磺酰胺,叔胺 因氮上无氢原子而不发生此反应。
硝基是强吸电基,连在芳环上时,不仅是致钝的间位 定位基,而且通过吸电的诱导和共轭效应对其邻、对 位存在的取代基(—X、—OH、—COOH、—NH2等) 也会产生显著的影响。
a、使芳环上的酚羟基、羧基更易电离,即酸性增强。
COOH
COOH
COOH
pKa=4.20
NO2 pKa=2.21
pKa=3.42 NO2
N
O
O
间甲氧基苯胺 苯胺 对甲氧基苯胺
pKa 4.30
4.60
5.30
如何解释间甲氧基苯胺的碱性比苯胺弱, 而对甲氧基苯胺的碱性比苯胺强呢?
影响胺类碱性的主要因素
(A)电子效应:
脂肪叔胺 > 仲胺 > 伯胺> NH3 >芳香胺 (B)溶剂化效应:
+H RN H
H
OH2 OH2 OH2
+H R2 N
季铵碱是强碱,其碱性与氢氧化钠相当。
季铵碱与酸作用生成季铵盐,而季铵盐遇强碱不 会游离出季铵碱,说明季铵碱的碱性非常强。
R4N+OH- + HCl
R4N+Cl- + H2O
R4N+Cl- + NaOH
R4N+OH- + Na+Cl-
建立新的平衡,而不游离出季铵碱。
NH2 芳香胺的碱性
CH3NH2
伯胺和仲胺与酰卤、酸酐或羧酸能发生亲核取代反应得到N取代或N,N-二取代酰胺,这个反应也叫胺的酰化反应。
(R’CO)2O RNHCOR’ + R’COOH
RNH2
R’COCl RNHCOR’ +HCl
R2NH
(R’CO)2O R2NCOR’ + R’COOH R’COCl R2NCOR’ +HCl
NH2 (CH3CO)2O
HCl
OH CH3NH2 HCl 或写作[CH3NH3]+Cl
NH2 HCl
OH
NH2 HCl
或写作
NH+3 Cl
(2)烃基化反应(卤代烃的氨基化反应)
胺类化合物中氮原子上有一对未共用电子,它可以与卤代 烷发生亲核取代反应。如伯胺与卤代烷反应得仲铵盐。
R-NH2 + R’X
+
R-NH2X R’
仲胺的氮上仍有未共用电子对,可以继续与卤代烷反应得叔胺, 并且叔胺还可以进一步得到季铵盐,因此,最后得到的将是复 杂的混合物。所以该反应作为胺的制备方法是不合适的。
取代基在氨基的对位和间位时,给电子基团使碱 性增强,吸电子基团使碱性减弱;并且这种影响 在对位比在间位明显。
取代基在邻位时,一般与对位影响相似,但由于其它 因素的影响,绝大多数取代基(-OH除外),无论 是给电子还是吸电子的,都使碱性比苯胺的减弱;
碱性:间硝基苯胺 > 对硝基苯胺
NH 23;
SO2Cl NaOH RNHSO2
(可溶于NaOH)
R2NH +
SO2Cl NaOH R2NSO2
SO2Cl +
NH2
(不溶于NaOH)
SO2 NH
NH( C2H5)2 + CH3
SO2Cl
CH3
SO2N(C 2H5)2
由伯胺生成的磺酰胺,氮原子上留下的氢因受磺酰 基的影响,而具有弱酸性,能与碱作用成盐而能溶 于水;而仲胺形成的磺酰胺因氮上没有氢原子,故 不能溶于碱液,可利用这些性质上的不同进行三种 胺的分离与鉴定。称为兴斯堡(Hinsberg)反应。
CHO
SnCl2,浓HCl
NO2

CHO NH2
COOH
SnCl2,浓HCl △
COOH
NO2
NH2
中性介质中,反应 停留在苯胲阶段
NO2
Zn, NH4Cl H2O,60℃
NHOH
N-羟基苯胺(苯胲)
对于多硝基化合物,可选择适当的催化剂,如硫 化钠、硫化铵、硫氢化钠、硫氢化铵等,将其中 的一个硝基还原为氨基,其它硝基保留。
烷基连在芳胺氮原子上,则在烷基名称前加 “N”字母,以便与苯环取代物加以区别。
CH3 N
CH3
N,N-二甲基苯胺
CH3 N
CH2CH3
N-甲基-N-乙基苯胺
季铵化合物可看作是铵的衍生物来命名。
(CH3)4N+Cl-
氯化四甲基铵
(CH3)3N+(C2H5)OH-
氢氧化三甲基乙基铵
比较复杂的胺,以烃类作母体, 氨基作为取代基来命名。
第十章 有机含氮化合物
Nitrogenous compounds
重点:
• 胺的结构、分类和伯、仲、叔胺的命名; • 胺的碱性与成盐、烃基化反应、酰化和磺
酰化反应以及芳环上的取代反应; • 重氮盐的结构、反应和重氮化反应及其在
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