含氮化合物
硝基化合物结构与命名分类:
硝酸酯 R-O- NO2
HNO3(H-O-NO2)
硝基化合物 R- NO2
亚硝酸酯 R-O- NO
HNO2(H-O-NO)
亚硝基化合物 R- NO
命名
a,酯:名称为“某酸某酯”
b,硝基、亚硝基化合物:以硝基、亚硝基作为取代基。
例如:
2-硝基丙烷 3-亚硝基甲苯 4-硝基萘磺酸
间亚硝基甲苯
物理性质不溶于水,可溶于有机溶剂,密度大于水,芳香硝基化合物可用于化妆品,有些硝基化合物有爆炸性。
化学性质还原成胺:在Fe和HCl催化下可以还原成胺。
硝基苯 苯胺对芳环的影响:
⑴ 间位定位基,致钝基团:
⑵ 对其他基团的影响:
(可用电子效应解释)
⑶ 对酚酸性的影响:使酚的酸性增强。
胺结构与命名
NH3上的H被烷基取代的衍生物为胺。
分类:
2.结构:胺分子中,氮原子是sp3杂化,分别与其他原子形成σ三个键,余下一个杂化轨道拥有一对未共用电子。
理论上有旋光异构体,但二者相互转化所需的能量为25KJ·mol,因此在室温下可以自由相互转化。对于季铵盐,如果四烃基不同可有旋光异构体。
3.命名
⑴ 普通命名法:以胺为官能团,把烃基名称和数目写在前,按从简单到复杂依次写出,最后加上“胺”。例如:
甲胺 苯胺 甲基乙基环丙胺 二甲胺 甲乙胺
⑵ 系统命名法:把—NH2作为取代基。例如:
2-甲基-4-氨基戊烷 对氨基苯甲酸
2-甲基-4-(N,N-二乙基)戊烷
⑶ 芳胺:
N-甲基-N-乙基苯胺 N,N-二乙基苯胺
⑷季铵类:
溴化四乙铵 氢氧化三甲基乙基铵注意:胺、铵、氨的用法。
物理性质伯仲胺有氢键,沸点比相应的烷烃高,但比醇的沸点低。可与水形成氢键,低级胺可溶于水。
叔胺无氢键,沸点与相应的烷烃相近。例如:
沸点,49℃ 35℃ 3℃
胺有不愉快、难闻的臭味,可用于鉴别。例如:
1,4-丁二胺(腐胺) 1,5-丁二胺(尸胺)
某些芳香胺有致癌的作用。
化学性质碱性:
胺与氨相似。
N原子上有孤对电子,可以接受质子,从而显碱性。碱性强弱有如下的排列次序:
苯胺 < NH3 < (CH3)3N < CH3NH2 < (CH3)2NH < 季氨碱
pKb,9.37 4.75 4.22 3.35 3.27 强碱π
解释:⑴ 胺碱性比氨弱:烷基的推电子作用,使N上电子云密度高,接受质子的能力增强。
⑵ 芳胺的碱性比氨弱:芳胺中由于p-π共轭作用,N原子上的电子云密度降低,因此碱性比氨弱。
⑶ 叔胺碱性比仲胺弱:空间位阻作用,质子难于接近。
⑷ 季氨碱:碱性与氢氧化钠碱性相当。
应用:胺可与强酸成盐,呈结晶体,可溶于水,乙醇,遇强碱又可游离为原来的胺,可用于分离。
胺盐
季氨碱的制备:
烷基化:得到混合物,无制备意义。
酰基化:与酰氯、酸酐的反应,产物为酰胺,叔胺不可反应。(同酰氯、酸酐的氨解)
胺也可进行如上的反应:
酰胺为晶体,可以测其熔点来进行鉴别。酰胺水解可以回到原来的胺,可用于分离和提纯伯仲胺与叔胺。
酰胺不易被氧化,而氨基易氧化,故可用酰胺键保护氨基。例如:
合成:
方法一:
方法二:
方法三:
磺酰化:(Hinsberg)X兴斯堡反应磺酰基“R—SO2—”,典型试剂:对甲基苯磺酰氯:
应用:⑴ 可用于鉴别:a 与对甲基苯磺酰氯作用,产物可溶于强碱的为伯胺;
b 与对甲基苯磺酰氯作用,有固体析出的为仲胺;
c 与对甲基苯磺酰氯不反应,出现分层现象的为叔胺。
⑵ 可用于分离伯、仲、叔胺:在混合物中加入对甲苯磺酰氯,进行作用,然后a 蒸出叔胺;b 过滤得到仲胺的磺酰胺c滤液为伯胺的磺酰胺钠盐。a b的产物经过水解得到原来的胺。
与HNO2作用:
⑴ 伯胺:
a 脂肪伯胺:产物为混合物,无制备意义。
此反应定量放出氮气,可用于—NH2的定量测定。
b 芳香伯胺:
重氮盐在低温下不分解,其在有机合成中很有用,通过重氮盐可以合成许多特殊的芳香族化合物。其主要有以下的反应。
应用:例如由苯合成1,3-二溴苯。
解:
⑵ 仲胺:
a 脂肪族仲胺:得到N—亚硝基胺。
b 芳香仲胺:得到N—亚硝基胺。
⑶ 叔胺:
a 脂肪族叔胺:不反应,低温下可成盐。
b 芳香叔胺:引入亚硝基。
对-亚硝基-N,N-二甲基苯胺芳香胺的取代反应:
可用于芳香胺的鉴别。如果想得到一取代的产物,应先钝化苯环。例如:
进行硝化反应应先进行对氨基保护。例如:
季铵盐,季氨碱:
制备:
季铵盐与胺盐不同,胺盐中加入氢氧化钠,会游离出胺。季铵盐为强碱,加入氢氧化钠中不会游离出胺,而是建立如下平衡混合物。
在上述平衡中,主要以季铵盐的形式存在,若加入银离子,会生成卤化银沉淀,从而打破平衡,使平衡向右移动,便可得到季铵碱。(季铵碱受热会发生分解,生成叔胺和烯烃。例如:)
偶氮化合物偶联反应:重氮盐与酚,芳香叔胺的作用。
含磷化合物含磷化合物的种类:
PH3中的氢被烷基取代的不同分为:
一级膦 二级膦 三级膦 四级 化合物伯膦 仲膦 叔膦 季膦盐
H3PO4中的氢被取代的衍生物称为磷酸酯
磷酸 磷酸烷基酯 磷酸二烷基酯 磷酸三烷基酯中的 被烃基取代的称为膦酸。
烷基膦酸 二烷基磷酸 氧化三烷基膦生物体中主要的存在形式:磷酸单酯,二磷酸单酯,三磷酸单酯。
三磷酸腺苷水解为二磷酸腺苷,P-O键断裂,放出能量:(80000-16000J/mol)
ATP+H2O ADP+ H3PO4+能量
硝基化合物结构与命名分类:
硝酸酯 R-O- NO2
HNO3(H-O-NO2)
硝基化合物 R- NO2
亚硝酸酯 R-O- NO
HNO2(H-O-NO)
亚硝基化合物 R- NO
命名
a,酯:名称为“某酸某酯”
b,硝基、亚硝基化合物:以硝基、亚硝基作为取代基。
例如:
2-硝基丙烷 3-亚硝基甲苯 4-硝基萘磺酸
间亚硝基甲苯
物理性质不溶于水,可溶于有机溶剂,密度大于水,芳香硝基化合物可用于化妆品,有些硝基化合物有爆炸性。
化学性质还原成胺:在Fe和HCl催化下可以还原成胺。
硝基苯 苯胺对芳环的影响:
⑴ 间位定位基,致钝基团:
⑵ 对其他基团的影响:
(可用电子效应解释)
⑶ 对酚酸性的影响:使酚的酸性增强。
胺结构与命名
NH3上的H被烷基取代的衍生物为胺。
分类:
2.结构:胺分子中,氮原子是sp3杂化,分别与其他原子形成σ三个键,余下一个杂化轨道拥有一对未共用电子。
理论上有旋光异构体,但二者相互转化所需的能量为25KJ·mol,因此在室温下可以自由相互转化。对于季铵盐,如果四烃基不同可有旋光异构体。
3.命名
⑴ 普通命名法:以胺为官能团,把烃基名称和数目写在前,按从简单到复杂依次写出,最后加上“胺”。例如:
甲胺 苯胺 甲基乙基环丙胺 二甲胺 甲乙胺
⑵ 系统命名法:把—NH2作为取代基。例如:
2-甲基-4-氨基戊烷 对氨基苯甲酸
2-甲基-4-(N,N-二乙基)戊烷
⑶ 芳胺:
N-甲基-N-乙基苯胺 N,N-二乙基苯胺
⑷季铵类:
溴化四乙铵 氢氧化三甲基乙基铵注意:胺、铵、氨的用法。
物理性质伯仲胺有氢键,沸点比相应的烷烃高,但比醇的沸点低。可与水形成氢键,低级胺可溶于水。
叔胺无氢键,沸点与相应的烷烃相近。例如:
沸点,49℃ 35℃ 3℃
胺有不愉快、难闻的臭味,可用于鉴别。例如:
1,4-丁二胺(腐胺) 1,5-丁二胺(尸胺)
某些芳香胺有致癌的作用。
化学性质碱性:
胺与氨相似。
N原子上有孤对电子,可以接受质子,从而显碱性。碱性强弱有如下的排列次序:
苯胺 < NH3 < (CH3)3N < CH3NH2 < (CH3)2NH < 季氨碱
pKb,9.37 4.75 4.22 3.35 3.27 强碱π
解释:⑴ 胺碱性比氨弱:烷基的推电子作用,使N上电子云密度高,接受质子的能力增强。
⑵ 芳胺的碱性比氨弱:芳胺中由于p-π共轭作用,N原子上的电子云密度降低,因此碱性比氨弱。
⑶ 叔胺碱性比仲胺弱:空间位阻作用,质子难于接近。
⑷ 季氨碱:碱性与氢氧化钠碱性相当。
应用:胺可与强酸成盐,呈结晶体,可溶于水,乙醇,遇强碱又可游离为原来的胺,可用于分离。
胺盐
季氨碱的制备:
烷基化:得到混合物,无制备意义。
酰基化:与酰氯、酸酐的反应,产物为酰胺,叔胺不可反应。(同酰氯、酸酐的氨解)
胺也可进行如上的反应:
酰胺为晶体,可以测其熔点来进行鉴别。酰胺水解可以回到原来的胺,可用于分离和提纯伯仲胺与叔胺。
酰胺不易被氧化,而氨基易氧化,故可用酰胺键保护氨基。例如:
合成:
方法一:
方法二:
方法三:
磺酰化:(Hinsberg)X兴斯堡反应磺酰基“R—SO2—”,典型试剂:对甲基苯磺酰氯:
应用:⑴ 可用于鉴别:a 与对甲基苯磺酰氯作用,产物可溶于强碱的为伯胺;
b 与对甲基苯磺酰氯作用,有固体析出的为仲胺;
c 与对甲基苯磺酰氯不反应,出现分层现象的为叔胺。
⑵ 可用于分离伯、仲、叔胺:在混合物中加入对甲苯磺酰氯,进行作用,然后a 蒸出叔胺;b 过滤得到仲胺的磺酰胺c滤液为伯胺的磺酰胺钠盐。a b的产物经过水解得到原来的胺。
与HNO2作用:
⑴ 伯胺:
a 脂肪伯胺:产物为混合物,无制备意义。
此反应定量放出氮气,可用于—NH2的定量测定。
b 芳香伯胺:
重氮盐在低温下不分解,其在有机合成中很有用,通过重氮盐可以合成许多特殊的芳香族化合物。其主要有以下的反应。
应用:例如由苯合成1,3-二溴苯。
解:
⑵ 仲胺:
a 脂肪族仲胺:得到N—亚硝基胺。
b 芳香仲胺:得到N—亚硝基胺。
⑶ 叔胺:
a 脂肪族叔胺:不反应,低温下可成盐。
b 芳香叔胺:引入亚硝基。
对-亚硝基-N,N-二甲基苯胺芳香胺的取代反应:
可用于芳香胺的鉴别。如果想得到一取代的产物,应先钝化苯环。例如:
进行硝化反应应先进行对氨基保护。例如:
季铵盐,季氨碱:
制备:
季铵盐与胺盐不同,胺盐中加入氢氧化钠,会游离出胺。季铵盐为强碱,加入氢氧化钠中不会游离出胺,而是建立如下平衡混合物。
在上述平衡中,主要以季铵盐的形式存在,若加入银离子,会生成卤化银沉淀,从而打破平衡,使平衡向右移动,便可得到季铵碱。(季铵碱受热会发生分解,生成叔胺和烯烃。例如:)
偶氮化合物偶联反应:重氮盐与酚,芳香叔胺的作用。
含磷化合物含磷化合物的种类:
PH3中的氢被烷基取代的不同分为:
一级膦 二级膦 三级膦 四级 化合物伯膦 仲膦 叔膦 季膦盐
H3PO4中的氢被取代的衍生物称为磷酸酯
磷酸 磷酸烷基酯 磷酸二烷基酯 磷酸三烷基酯中的 被烃基取代的称为膦酸。
烷基膦酸 二烷基磷酸 氧化三烷基膦生物体中主要的存在形式:磷酸单酯,二磷酸单酯,三磷酸单酯。
三磷酸腺苷水解为二磷酸腺苷,P-O键断裂,放出能量:(80000-16000J/mol)
ATP+H2O ADP+ H3PO4+能量