10氨解和胺化

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第十一章氨解反应

第十一章氨解反应
衢州学院化学与材料工程学院
第二节 氨解反应基本原理
3. 反应温度 升高温度可以增加有机物在氨水中的溶解度和加快 反应速度,对缩短反应时间有利。但是温度过高,会增 加副反应,甚至出现焦化现象,同时压力也将升高。 氨解反应是一个放热反应,其反应热约为 93.8KJ/mol,反应速度过快,将使反应热的移除困难, 因此对每一个具体氨解反应都规定有最高允许温度,例 如,邻硝基苯胺在270℃氨解,因此连续氨解温度不允许 超过240℃。
由上表可知,液氨的临界温度是132.9℃,这是氨能保持 液态的最高温度。但是,液氨在压力下可以溶解于许多液态 有机化合物中。因此,如果有机化合物在反应温度下是液态 的,或者氨解反应要求在无水有机溶剂中进行,则需要使用 液氨作氨解剂。这时即使氨解温度超过132.9℃,氨仍能保持 液态。另外,有机反应物在过量的液氨中也有一定的溶解度。 液氨主要用于需要避免水解副反应的氨解过程。
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对于液相氨解过程,氨水是最广泛使用的氨解剂。 它的优点是操作方便,过量的氨可以用水吸收而循环使 用,适用面广。另外氨水还能溶解芳磺酸盐以及氯蒽醌 氨解时所用的催化剂(铜盐或亚铜盐)和还原抑制剂 (氯酸钠、间硝基苯磺酸钠)。氨水的缺点是对某些芳 香族被氨解物溶解度小,水的存在有时会引起水解副反 应。所以,工业生产中常常采用较浓的氨水作氨解剂, 并适当降低反应温度。
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通过氨解反应得到的各种脂肪胺和芳香胺具有 十分广泛的用途。例如,由脂肪酸和胺构成的 季铵盐可用作缓蚀剂和矿石浮选剂,不少季铵 盐又是优良的阳离子表面活性剂或相转移催化 剂;胺与环氧乙烷反应可合成非离子表面活性 剂,某些芳胺与光气反应制成的异氰酸酯是合 成聚氨酯的重要单体等。
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氨基化

氨基化


ArNH2+NH4X+[Cu(NH3)2]+
催化反应的反应速率虽于氨水的浓度无关,但是
伯胺,仲胺和酚的生成量,你取决于氨,已生成 的伯胺和OH-的相对浓度。
[Ar [Ar X X Cu(NH3)2]++Ar-NH2 Cu(NH3)2]++OHAr-NH-Ar+HX+[Cu(NH3)2]+ Ar-OH+X-+[Cu(NH3)2]+
9.8.2 苯酚衍生物的氨解
羟基的位置不同氨解的位置不同。 制吐氏酸:
OH SO3 H OH SO3H NH2
磺化
氨解
制r酸历程:
SO3 K OH OH OH
二磺化 盐析
KO3S OH OH
+ G盐
KO3S
R盐
OH
SO3K
碱熔 G盐
NaO3S
20%NH3 ,(NH4 )2SO4 140℃,0.7MPa,4h 3S HO
叔胺的生成
OH
+CH3CHO -H2O +H2 (CH3CH2)2 NH (CH3 CH2 )2N-CH-CH3 (CH3CH2 )2N-CH=CH2 (CH3CH2 )2N
9.3.3 液相氨解
对于C8-C18醇,由于氨解产物的沸点相当高,
不宜采用气-固相接触催化脱水氨解法,而 采用液相氨解法。 催化剂:骨架镍或氧化铝 压强:常压-0.7MPa 温度:90-190℃ 产物:伯胺,仲胺,叔胺
氨基化
作者:吕大超 学号:102081704291
9.1 概述

氨基化包括氨解和胺化 氨解指氨与有机化合物发生复分解而生成 伯胺的反应。表示如下: R-Y+NH3→R-NH2+HY 胺化是指氨与双键加成生成胺的反应。 脂肪胺伯胺的制备氨解和胺化 芳伯胺的制备采用硝化-还原法

氨基化概述

氨基化概述
注意:液氨主要用于需要避免水解副反应的氨基化过程
2-氰基-4-硝基氯苯的氨解制2-氰基-4-硝基苯胺时,为了避免
例题
氰基的水解,要用液氨在甲苯或苯溶剂中进行氨解
用液氨进行氨基化的缺点是: 操作压力高,过量的液氨较难再以液态氨的形式回收。
2.2 氨水
● 在一定的压力下,随着温度的升高,氨在水中的溶解度逐渐下降 ● 为了减少和避免氨水在贮存运输中的挥发损失,工业氨水的质量
气态氨只用于气-固相接触催化氨基化
含氨基的化合物只用于个别氨基化反应 下面介绍液氨和氨水的物理性质和使用情况
2.1 液氨
● 氨在常温、常压下是气体
● 将氨在加压下冷却,使氨液化,即可灌入钢瓶,以便贮存、运 输液氨在压力下可溶解于许多液态有机化合物中
● 如果有机化合物在反应温度下是液态的,或者氨解反应要 求在无水有机溶剂中进行,则需要使用液氨作氨基化剂
1
氨基化概述
2
氨基化剂
氨基化概述
1.氨基化概述
氨基化包括氨解和胺化 氨解指的是氨与有机化合物发 生复分解而生成伯胺的反应
R可以是脂基或芳基 Y可以是羟基、卤基、磺基或硝基等
胺化是指氨与双键加成生成胺的反应 广义上,氨基化还包括所生成的伯胺进一步反 应生成仲胺和叔胺的反应
2. 氨基化剂
氨基化所用的反应剂主要是液氨和氨水,有时也 用到气态氨或含氨基的化合物,如尿素、碳酸氢铵 和羟胺等。
优 点
缺 点
缺点: 1.对某些芳香族被氨解
物溶解度小。 2.升高温度时会引起水
解副反应。 3.生产上往往采用较浓
的氨水作氨解剂,并适当降低 反应温度。
小结
氨基化是在化合物中引入氨基,常用的 氨基化剂是氨和氨水。

10氨解和胺化

10氨解和胺化

H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2
二乙撑三胺
ClCH2CH2NH2 或ClCH2CH2Cl,NH3
N(CH2CH2NH)2CH2CH2NH2
三乙撑四胺
-HCl
ClCH2CH2NH2 + H2NCH2CH2Cl 环合
HN
CH2CH2 NH CH2CH2
2HCl
H2NCH2CH2NH2 + H2C CH2 O
10.1.2 反应的目的
Hale Waihona Puke 制备脂肪族伯、仲、叔胺及季铵盐ClCH2CH2Cl
+
NH3
H2O ~2MPa
H2NCH2CH2NH2
N(C2H5)3 + ClCH2
(H5C2)3N+ CH2
Cl-
制备芳胺
O2N
Cl NH3 O2N
NH2
引入氨基的方法
[H]
(1)硝化还原: Ar NO2 (2)氨解法: Ar Cl
表 不同温度下氨在水中的溶解度
T,℃ 20 30 40 wt,% 34.1 29 25.3
有机胺(伯、仲、叔胺)
10.2 卤基的氨解
δ+
亲核置换
R X + NH3
R-NH2 + HX
ν = k[RX][NH3]
反应物RX:RCOX, RX, ArX
10.2.1 脂肪族卤化物的氨解
RX + NH3
ArCONH2 Br2 -HBr
ArCONHBr
OH或RO-
-Br ArCON-Br 慢
ArCON
Ar迁移
N-溴代酰胺 Ar-N=C=O H2O
N-溴代酰胺阴离子 OH 氢迁移

第七章氨解和胺化(AmmonolysisandAmination)

第七章氨解和胺化(AmmonolysisandAmination)

Cu
+
+
2NH3

[Cu(NH3)2]+
铜氨络离子 慢
ArX + [Hale Waihona Puke u(NH3)]22NH3 快
下页 总目录
+
[Ar
X
Cu(NH3)2]+
ArNH2 + NH3 + [Cu(NH3)2]+
这个氨作缚酸剂用,NH4X
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5
上页
《精细有机合成》 ——氨解和胺化
大庆石油学院
+NH3 氨解
OH SO3NH4 H H H SO3NH4 胺式加成物 -2NH4HSO3
H H +NH3 氨解 NH2 SO3NH4 胺式加成物 NH4HSO3
H H NH 互变异构 亚胺式
NH2
萘胺
7.5
上页
下页
总目录
7.1
7.2
7.3
7.4
《精细有机合成》 ——氨解和胺化
大庆石油学院
H2SO4,160 C 磺化
大庆石油学院
7.1 概述 一、定义及重要性
广义上,还包括仲胺和叔胺。
1、定义 有机化合物与氨发生复分解而生成伯胺的反应,叫做 氨解反应。
R Y + NH3
R NH2 + HY
R=烷基、芳基;Y=OH, Cl, SO3H, NO2
氨与双键(或环氧化合物)加成生成胺的反应,叫做 胺化反应。
下页 总目录 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5
3、氨气
4、铵盐
用于气固相接触催化氢化
如尿素、羟胺等。
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第九章 氨解和胺化

第九章 氨解和胺化
还有哪些方 法可以制取 1-氨基蒽醌 ?
O NO2 + 2NH3 O
25%NH3,溶剂 130~150℃,氨比15~35
O
NH2 + NH4NO2
O
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精细有机单元反应
第九章
胺化
二、磺基的氨解
磺基的氨解只限于蒽醌系列。将蒽醌磺酸或其
盐在压热釜中与氨水共热至高温,则磺基被氨基置 换。反应式中的间硝基苯磺酸钠是作为温和氧化剂 ,将反应生成的亚硫酸铵氧化成硫酸铵 。
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精细有机单元反应
第九章
氨解和胺化
3. 应用实例 ⑴邻硝基苯胺
由邻硝基氯苯氨解制得,反应式为:
Cl +2NH3 NO2
NH2 + NH4Cl NO2
①高压管式连续操作法 ②高压釜间歇操作法
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精细有机单元反应
第九章
氨解和胺 化
高压管道法生产邻硝基苯胺的工艺流程
1-高压计量泵;2-混合器;3-预热器;4-高压管式反应器; 5-减压阀;6-氨蒸发器;7-脱氨塔;8-脱氨塔釜
卤素的氨解、羟基的氨解、磺基及硝基的氨解、 羰基化合物的胺化和直接胺化等。
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精细有机单元反应
第九章
氨解和胺 化
第一节
1. 氨解剂
卤基的氨解
一、芳环上卤基的氨解
①氨水 应用最广泛;但对有机氯化物的溶解度较 小,有少量水解副反应。
②液氨 主要用于需要避免水解副反应的氨解过程 用于气固相接触催化氨解(或胺化)
NH2
NO2
NO2
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精细有机单元反应

(6)氨解反应

(6)氨解反应

25
吐氏酸
α-萘酚经低温磺化,生成2-萘酚-1-磺酸,而1位磺酸基使2位羟 基易氨解。 γ酸 3位磺酸基使1位羟基难氨解,对7位羟基的氨解无影响。
26
6.5 羰基化合物的胺化氢化
羰基化合物的胺化氢化主要用于从丙酮、甲乙酮等制备相 应的脂肪胺。主要用骨架镍或Ni/Al2O3等催化剂,可用气-固 相法或液相法。其过程与醇的胺化氢化相同。
第六章
氨解和胺化
6.1 卤素的氨解 6.2 醇羟基的氨解 6.3 环氧烷类的加成胺化 6.4 芳环上羟基的氨解 6.5 羰基化合物的胺化氢化 6.6 霍夫曼重排 6.7 芳环上磺基、硝基的氨解
第六章
氨解和胺化
利用胺化剂将已有取代基置换成氨基(芳氨基)的 反应称为氨解反应。
R-Y+ NH 3 R-NH 2 + HY ( Y = -OH, -X, -SO 3 H, -NO 2 )
+
O
N H 2O H
N
浓 H 2S O 4
N
34
NH2
13
14
6.2 醇羟基的氨解 醇羟基的氨解是制备C1~C8低碳脂肪胺的主要方 法。
醇羟基的氨解是可逆连串反应,根据市场需 要,调整伯、仲、叔三种胺类的相对产量,可控 制氨和醇的摩尔比和其他反应条件,并将需要量 小的氨循环回反应器。醇羟基不够活泼,需要较 强的氨解条件。 工业上主要有三种方法:气-固相接触催化
11
从氯乙酸制氨基乙酸 α-卤代酸容易与氨水反应生成α-氨基酸。 从氯乙酸制氨基乙酸是连串反应,为了减少仲胺 或叔胺的生成,要用过量很多的氨水,而且要用六 亚甲基四胺等催化剂。
12
6.1.4 芳氨基化 它是以芳胺为胺化剂与卤素衍生物进行胺化,生成 芳胺的反应,反应中常加入缚酸剂MgO、Na2CO3

10氨解和胺化

10氨解和胺化
Cl Cl Cl NO 2 O 2N Cl NO 2
NO 2
NO 2
NO 2
(2)氨解剂用量 理论量:2molNH3/molArX
实际量:间歇操作:6~15molNH3/molArX
连续操作:10~17molNH3/molArX
过量氨解剂的作用: ①提高卤化物和氨解产物的溶解度 ②减少芳胺和酚副产物的生成
(3)温度: 温度升高→反应速度加快 氧化副反应速度加快; NH3的溶解度降低,反应压力增加。 (4)搅拌:非均相反应,加速搅拌有利于传质。
10.3 氨解方法


1、卤烷的氨解-制取脂肪胺的一种重要方法。
卤烷的反应活性顺序如下:
RⅠ RBr
RNH 2
RCl
HX
RF
NH 3
RX + NH 3
RNH 2 + NH 4 X 伯胺
RX + RNH 2
R 2 NH
NH 3
HX
R 2 NH + NH 4 X 仲胺
一般伯卤烷比仲 卤烷容易发生氨 解,叔卤烷最难 。
叔卤烷氨解时, 易发生消除副反 应,不易采用叔 卤烷氨解制叔胺 。
RX + R 2 NH
R 3 N HX
NH 3
R 3 N + NH 4 X 叔胺


2、卤代芳烃的氨解 特点:不活泼,要在高温、强氨解剂和 催化剂存在的条件下,才发生反应。 铜盐是常用的催化剂。 但是当芳环上有强吸电子基团(如硝基、 磺酸基或氰基等)时,反应条件可以缓 和一些,甚至可不用催化剂。
SO 3H NH2
吐氏酸
S O 3H NH2
发烟硫酸 二磺化
H O 3S
SO 3H NH2
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SO 3 H NH 2 HO 3 S OH NH 2
吐氏酸
γ酸
在亚硫酸盐的存在下,萘酚磺酸衍生物 与氨水反应生成相应的萘胺磺酸衍生物的反 应叫Bucherer反应。
H 2SO 4,160 C 磺化
o
SO 3H
N aO H 碱熔
ONa
H+ 酸化
OH
发烟硫酸 低温磺化
SO 3H OH
NH 3,NH 4H SO 3 氨解


6、硝基的氨解 由1-硝基蒽醌氨解制1-氨基蒽醌的反应 式如下:
O NO 2 2NH 3 O NH 2 NH 4 NO 2
O
O
7、其他胺基化


(1)加成胺化 加成胺化包括不饱和化合物的加成胺化、 醇类化合物的临氢胺化、羟基化合物的 临氢胺化、环氧或环氮化合物的加成胺 化以及含活泼氢化合物与甲醛和胺的缩 合胺化等。 而环氧乙烷与氨或胺发生开环加成反应, 生成氨基乙醇或二胺最为重要。


3、醇类的氨解-是制备C1~C6低级脂 肪胺的重要方法。 采用低级醇的气-固相催化氨解, 一般主要采用氧化铝作催化剂。
NH 3
+ ROH H 2O
RNH 2 伯胺
+ ROH H 2O
R 2 NH 仲胺
+ ROH H 2O
R 3N 叔胺
•所得的产物也是伯、仲、叔胺的混合物。采用过量的醇, 生产较多的叔胺;采用过量的氨则生成较多的伯胺。
SO 3H NH2
吐氏酸
S O 3H NH2
发烟硫酸 二磺化
H O 3S
SO 3H NH2
H+ 水解
H O 3S
NH2
SO 3 H H O 3S NH2
SO 3 H
N aO H 碱熔
H+ 酸化
OH
J-酸
OH
SO 3H 发 烟 硫 酸 , 70~80 C 二磺化 H O 3S G酸 SO 3K
o
OH + H O 3S R酸 OH
H 2O , HCl
CH 2 O
Hale Waihona Puke CH 2(CH 3 )2 CHNH 2
(CH 3 ) 2 CHNHCH 2 CH 2 OH

(2)直接氨解 直接氨解是指用氨基直接取代芳环上的 氢,制取芳胺的过程。
NH 2 NH 3
Ni Zr 稀 土 元 素 150~ 500℃
,1~ 10M Pa
H2
10.4 应用实例
[A r [A r X X Cu(N H 3 ) 2 ] Cu(N H 3 ) 2 ]
+
+ ArN H 2 + OH
-
A rN H A r + H X + [C u(N H 3 ) 2 ] A rO H + X
-
+
+
水解
+ [C u(N H 3 ) 2 ]
+
③减少对设备的腐蚀
HX
腐蚀
+ NH 3
NH 4 X

并且要用铜盐或亚铜盐作催化剂进行反 应。
Cu
+
+
2NH 3

[Cu(NH 3 ) 2 ]
铜氨 络 离 子 慢
+
ArX + [Cu(NH 3 )] 2
2NH 3
+
[Ar
X
Cu(NH 3 ) 2 ]
+
+
[Ar Cu(NH 3 ) 2 ] 快
NH 3 ArNH 2 + NH 3 + [Cu(NH 3 ) 2 ] +
2 氨解反应机理

(1)脂肪族化合物的氨解反应机理 当进行酯的氨解时,几乎仅得到酰胺一种产 物。
R COOR
/
NH 3
RCONH 2
R OH
/
醇的氨解可得到伯、仲、叔胺
NH3
ROH -H 2 O
R N H 2 -H O 2
ROH
R 2N H
ROH -H 2 O
R 3N

(2)芳香族化合物(芳卤)的氨解反应机理 -是一种亲核取代过程(SN2) 。
(3)温度: 温度升高→反应速度加快 氧化副反应速度加快; NH3的溶解度降低,反应压力增加。 (4)搅拌:非均相反应,加速搅拌有利于传质。
10.3 氨解方法


1、卤烷的氨解-制取脂肪胺的一种重要方法。
卤烷的反应活性顺序如下:
RⅠ RBr
RNH 2
RCl
HX
RF
NH 3
RX + NH 3
RNH 2 + NH 4 X 伯胺
氨解反应的通式可简单表示如下:
R Y NH 3 R NH 2 HY


式中,R可以是脂肪烃基或芳基
Y可以是羟基、卤基、磺基或硝基等。
分类: 按被置换基团的不同,氨解反应可分为 (1)卤素的氨解
(2)羟基的氨解(最为重要 )
(3)磺酸基的氨解 (4)硝基的氨解 (5)羰基化合物的氨解 (6)芳环上取代基(如卤基、酚羟基、磺酸基以及硝基 等)的氨解,其中以芳环上的卤基的氨解最为重要, 酚羟基次之。 用途:通过氨解可以合成得到伯、仲、叔胺。
引入氨基的方法
(1)硝化还原:Ar NO 2 (2)氨解法: Ar Cl
Ar OH Ar SO 3 H Ar Ar NO 2 H 氨解 Ar NH 2
[H]
Ar
NH 2
(3)Hoffmann降解法
ArCOOH NH 3 ArCOONH 4 -H 2 O ArCONH 2 NaBrO NaOH ArNH 2
第10章
氨解
主要内容


1. 概述 2. 氨解反应的基本原理 3. 氨解方法 主要介绍卤代烃氨解、醇和酚的氨解、 硝基氨解、其他胺基化等 4. 应用实例
10.1 概述
定义: 氨解反应是指含有各种不同官能团的有机化合 物在胺化剂的作用下生成胺类化合物的过程。
• 氨解有时也叫做“胺化”或“氨基化”,但是 氨与双键加成生成胺的反应则只能叫做胺化不 能叫做氨解。
ArNH 2 + [A r C u(NH 3 ) 2 ] + +
N H 4C l
O 2N
Cl
NH3 C u 2C l2
O 2N
NH2



(3)氨解反应的主要影响因素 ① 被氨解物的性质 当芳环上卤素原子的邻、对位有吸电子基团(第 二类定位基)时,氨解较易进行,而且吸电子基 团越多越有利。如p189例子
CH 2 O CH 2 N H
CH 2
NH 3
CH 2 OH
CH 2 NH 2 CH 2 NHR
CH 2
RNH 2
CH 2 NH 2


所得的乙醇胺还能与环氧乙烷继续反应, 得到二乙醇胺和三乙醇胺 控制原料配比以及操作条件,可以提高 某一产物的生产量。

环氧乙烷在异丙胺在水和浓盐酸中可以 生成β -异丙氨基乙醇。

苯胺的生产-气固相催化氨解法 苯胺是最简单的芳伯胺。据粗略统计, 目前大约有300多种化工产品和中间体 是经由苯胺制得的,合成聚酯和橡胶化 学品是它的最大的两种用途。
OH NH 2 H 2O NH 3

苯酚氨解制苯胺的生产流程如下图所示。
1-反应器;2-分离器;3-氨回收 塔;4-干燥器;5-提纯蒸馏塔

氨基置换卤原子 按卤素衍生物活泼性的差异, 可分为非催化氨解和催化氨解


① 卤基的非催化氨解
当芳环上有强吸电子基团(如硝基、磺酸基、氰基) 时,卤基比较活泼,反应比较容易进行。而采用之。
Cl

Cl
NH3

NH3
快 NH 3, NH 4
NH2
+
NH3 N O O
Cl NO2
NO2
NO2

② 卤基的催化氨解 当芳环上没有这类强吸电子基团时,卤 基不够活泼,它的氨解需要很强的反应 条件;


4、酚类的氨解 酚类的氨解包括苯系酚类和萘系酚类的 氨解。 (1)苯系酚类的氨解 苯系一元酚的羟基不够活泼,它的氨解 需要很强的反应条件。如:
OH
Al2O 3 SiO 2 1.5MPa 385 ℃,
NH 2 + NH 3 + H 2O
合成?
CH3
CH3 CH3 NO2 + NO2 CH3 + 4% CH3 NO2
Cl Cl Cl NO 2 O 2N Cl NO 2
NO 2
NO 2
NO 2
(2)氨解剂用量 理论量:2molNH3/molArX
实际量:间歇操作:6~15molNH3/molArX
连续操作:10~17molNH3/molArX
过量氨解剂的作用: ①提高卤化物和氨解产物的溶解度 ②减少芳胺和酚副产物的生成
NH2
H N O 3,H 2SO 4
CH3 + CH2 CH CH3
AlCl 3
CH3
[O ]
CH3 OH NH3 NH2 + C H 3C O C H 3 CH3
CH3 CH CH3

(2)萘酚衍生物的氨解
H 2SO 4 160 C
o
SO 3 H (1)NaOH
(2)H
+
OH 氨 解
NH 2
β-萘胺
OH SO 3H
KC l KO 3S G盐
OH + KO 3S
SO 3K
碱 熔 N aO H ,250 oC ONa O Na 18% N H ,(N H ) SO 3 4 2 4 N aO 3S 氨解 H+ 酸化 H O 3S OH NH 2
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