第十五章 硝基化合物和胺 (一)硝基化合物 (二)胺 (三)腈和异腈
(一)硝基化合物 硝基化合物——烃分子中的氢原子被硝基取代后 15.1 硝基化合物的分类、结构和命名 的衍生物。(RNO2 或ArNO2) 硝基化合物的分类: 按R基不同: 脂肪族——伯、仲、叔 芳香族 按硝基数目: 一硝基 多硝基
硝基化合物的结构:
硝基化合物的命名:
15.2 硝基化合物的制法——硝化反应 √ 混合物
15.3 硝基化合物的物理性质: d > 1 芳香族硝基化合物:淡黄色固体或液体 苦杏仁味 多硝基化合物:受热时一般易分解而爆炸 红外:N-O 脂肪族伯、仲: 1565~1545cm-1 1385~1360cm-1 叔: 1545~1530cm-1 1360~1340cm-1 芳香族: 1550~1510cm-1 1365~1335cm-1
15.4 硝基化合物的化学性质 1、与碱作用: ——脂肪族含-氢的伯或仲硝基化合物 平衡 叔硝基化合物没有氢,不能与碱作用 溶于碱 共振结构式 平衡 硝基式– 酸式互变异构 叔硝基化合物没有氢,不能与碱作用
2、还原: 酸性介质: 还原过程: 中性介质:
碱性介质:
形成原因——缩合 多硝基化合物的部分还原:
3、苯环上的取代反应: -NO2是间位定位基 -NO2使苯环钝化 ,硝基苯不能发生F-C反应
4、硝基对邻、对位上取代基的影响 (1)对卤原子活泼性的影响 O2
反应机理——亲核取代(加成—消除) 加成 消除 迈森海默络合物: -络合物:
络合物的共振结构式:
(2)对酚类酸性的影响
酚氧负离子的共振结构式:
胺——氨分子中的氢原子被烃基取代后的衍生物 15.5 胺的分类、命名和结构 分类: 伯、仲、叔胺 (注意与醇的区别) (二)胺 胺——氨分子中的氢原子被烃基取代后的衍生物 15.5 胺的分类、命名和结构 分类: 伯、仲、叔胺 (注意与醇的区别) 脂肪族胺(RNH2)、芳香族胺(ArNH2) 一元胺、二元胺… 季铵碱(R4N+OH-)、季铵盐(R4N+X-)
根据N原子上所连的烃基的数目分为伯、仲、叔胺: 氨 NH3 伯胺 RNH2 仲胺 R2NH 叔胺 R3N 根据OH所连的碳的类型分为伯、仲、叔醇: 伯醇 RCH2OH 仲醇 R2CHOH 叔醇 R3C-OH 叔丁胺 叔丁醇
命名: 习惯命名法: 烃基名称+“胺”
系统命名法: 氨基为取代基 注意:“氨”、“胺”、“铵”
结构: sp3
15.6胺的制法: 1、从硝基化合物还原 2、从氨的烷基化 3、从腈和酰胺还原 4、从醛酮的还原胺化 5、从霍夫曼酰胺降级反应 6、从盖布瑞尔合成法
2、从氨的烷基化 亲核取代反应 RBr烷基化试剂 4
2、从氨的烷基化 亲核取代反应 ROH为烷基化试剂:
3、从腈和酰胺还原 伯胺
4、从醛酮的还原胺化 5、从霍夫曼酰胺降级反应 少一个碳
6、从盖布瑞尔合成法 ——合成纯伯胺 伯胺
15.7胺的物理性质 红外: N-H弯曲振动 伯胺 1650 ~1590 cm-1 缔合:向低波移动 仲胺 3500~3300 cm-1 一个峰 叔胺 无 N-H弯曲振动 伯胺 1650 ~1590 cm-1 仲胺 弱 N-C伸缩振动 脂肪胺 1220~1020 cm-1 芳香胺 1360~1250 cm-1
核磁: N-H = 0.6~5ppm -碳上氢 = 2~3ppm -碳上氢 = 1.1~1.7ppm
15.8胺的化学性质: 问题: 1,为什么胺具有碱性? 2,比较碱性大小,说明为什么。 3,比较碱性大小,说明为什么。 氨 、苯胺、 二苯胺 、三苯胺
4,胺的烷基化生成什么产物?为什么? 5,什么是胺的酰基化反应?酰基化试剂是什么? 酰基化反应有什么用途? 6,兴斯堡反应的用途和原理?
15.8胺的化学性质: 1、碱性 2、烷基化 3、酰基化 4、磺酰化 5、与亚硝酸的反应 6、氧化 7、芳环上的反应 卤化、硝化、磺化 8、伯胺的异腈反应
1、碱性 pKb↓碱性↑ 碱性: 脂肪胺 > NH3 > 芳香胺
影响碱性的因素: 电子因素: 供电子基 碱性增大 吸电子基 碱性减小 溶剂化效应: 氮上氢原子 溶剂化程度 铵离子稳定性 碱性 电子因素: 供电子基 碱性增大 吸电子基 碱性减小 溶剂化效应: 氮上氢原子 溶剂化程度 铵离子稳定性 碱性 溶剂化 空间效应: 烃基个数多、体积大, 质子不易与 氮 接近、碱性 胺的 碱性是电子效应、溶剂化效应、空间效应等 共同作用 的结果。
芳胺的碱性比氨弱: 氨 苯胺 二苯胺 三苯胺 ——电子离域使氮上电子云密度下降 苯环上吸电子基,使苯胺碱性 苯环上斥电子基,使苯胺碱性
2、烷基化
3、酰基化 叔胺不起酰化反应
应用: 1. 从一种胺制另一种胺 2. 鉴定 (酰胺多为结晶固体) 3. 分离 ((酰胺是中性) 4. 保护胺基
酸性 可溶于碱 4、磺酰化 (伯、仲胺) 不溶于碱 兴斯堡反应(Hinsberg): 水层 固体 有机层
5、与亚硝酸反应 伯胺 重氮盐 仲胺 黄色油状液体 叔胺 绿色固体
6、氧化 芳胺,特别是伯芳胺极易氧化 苯胺(无色透明)黄色浅棕色红棕色 苯胺 +漂白粉(Ca(OCl)2)紫色 苯胺+重铬酸钠(或FeCl3)苯胺黑 苯胺+MnO2/H2SO4苯醌 7、苯环上的取代反应: (1)卤化
(2)硝化
(3)磺化 内盐 8、伯胺的异腈反应 (恶臭)
15.9 季铵盐和季铵碱 命名:
1. 季铵盐 R4N+X- 季铵盐的制备: 胺可与卤代烃发生 SN2 反应,得到烃基化产物,当叔胺与卤代烃反应时,得到季铵盐:
季铵盐性质: 季铵盐是白色结晶,极易吸潮,易溶于水,不溶于乙醚,具有离子化合物的特性,熔点高,常常加热未达熔点就已分解: R4N+X- R3N + RX 季铵盐与伯、仲、叔胺的盐的不同之处是对碱的行为,伯、仲、叔胺的盐与碱作用时,游离出胺,而季铵盐与碱作用时,形成季铵碱: R4N+X- + AgOH R4N+OH-+AgX
季铵盐的用途 ——表面活性剂 季铵盐分子中含有亲水基团(正离子)和亲脂基团(烃基),由于其亲水集团是正离子,因此属于阳离子表面活性剂: 溴化二甲基苄基十二烷基铵 阴离子表面活性剂: 十二烷基苯磺酸钠 非阴离子表面活性剂: 十二烷基聚氧乙烯醚
季铵盐的用途 ——相转移催化剂 许多有机反应在季铵盐存在下反应温度降低,反应时间缩短,产率明显提高
季铵盐还是一类广谱、高效的杀菌剂,如 (新洁尔灭)
2.季铵碱 碱性: 与KOH、NaOH相当 加热分解: (CH3)4N+OH- (CH3)3N + CH3OH 有-氢时: (CH3)3N+CH2CH2CH3OH- (CH3)3N + CH3CH=CH2 + H2O
霍夫曼(Hofmann)规则: 季铵碱在消除反应中,得到的主要产物为双键上烷基最少的烯烃。
比较: 电中性分子(如卤代烃、醇等)的消除反应产物遵从 Zaitsev 规律,
Hofmann 消除反应能切断 C-N 键,使季胺碱降解为烯,因此常用足够量的碘甲烷处理胺,生成季胺盐。 ——彻底甲基化 。
腈——氢氰酸(HCN)分子中氢被烃基取代的产物 (三)腈和异腈 15.10 腈 腈——氢氰酸(HCN)分子中氢被烃基取代的产物 或烃分子中的氢被氰基(-CN)取代后的产物。 通式:RCN 或ArCN 结构:-CN SP杂化 命名:“某腈” (注:包括氰基碳) “氰基某烷” (注:不包括氰基碳)
制法: (1)卤代烷和NaCN(或KCN)作用 RCl + NaCNRCN + NaCl (2)酰胺(或羧酸的铵盐)脱水 RCONH2 + P2O5 RCN + H2O
性质: 物性: 化性: (1)水解 RCN+H2O+H+RCOOH+NH3 (2)还原 RCN+LiAlH4 RCH2NH2 总结:
15.11 丙烯腈 HCCH +HCNH2C=CH2-CN 聚丙烯腈 15 .12异腈 异腈又称胩,通式:RNC 结构:
命名: “某胩”或“异氰基某烷” 例:CH3NC 甲胩 或异氰基甲烷 制法:
性质: (1)水解 少一个碳的伯胺 (2)催化加氢 仲胺 (3)异构化 腈
5.用化学方法鉴别下列化合物。
将下列各组化合物按碱性从强到弱顺序排列。