第十七章 含氮化合物
化学生物工程系 周显宏
§ 17.1 硝基化合物
脂肪族, 无色有香味的液体。
芳香族：高沸点淡黄色液体或低熔点固体，有剧毒。
一,硝基化合物的结构,
N
O
O
R NR
O
O
NR
O - 1 / 2
O - 1 / 2
N原子采用 SP2杂化,
杂 化
2 S
2 P
S P 2
P
二、命名：类似于卤代烃，以芳烃为母体，硝基为取代基。
CH3NO2
C H C H 3H 3 C
N O 2
O C H 3
N O 2
O 2 N
N O 2
N O 2
C H 3
硝基甲烷
2-硝基丙苯 2,4,6 三硝基苯甲醚
2-甲基 -1-硝基萘
三、硝基烷的制备,
C H 3 C H 2 C H 3 N O 2,2 0 0 0 C7 0 % C H 3 C H 2 C H 2 N O 2 + ( C H 3 ) 2 C H N O 2
工业,
自由基取代反应
C H 3 ( C H 2 ) 5 C H C H 3 + N a N O 2
I
5 8 % C H 3 ( C H 2 ) 5 C H C H 3 + N a I
N O 2
实验室,
芳香族硝基化合物的制备 —— 直接硝化
四、物理性质,
? 脂肪族一硝基烷烃是无色高沸点液体；微溶于水，常用作
有机溶剂。毒性较小。
? 芳香族一硝基化合物是无色或淡黄色高沸点液体或固体；
有苦杏仁味。不溶于水，溶于有机溶剂。有毒性。
? 多硝基化合物有爆炸性；但有些有天然麝香的香气，用作
定香剂。
五、化学性质,
1,α-H的反应 — 有酸性,
因为,
N
O
O
H 3 C N a O H N
O
O
H 2 C N
O
O
H 2 C
所以,
C H 3 ( C H 2 ) 7 C H O + C H 3 N O 2 N a O H C H 3 ( C H 2 ) 7 C H C H 2 N O 2
O H
C H O
+ C H 3 N O 2 N a O H C H C H N O 2
2,还原：（不易氧化）
① 酸性条件,
N O 2
N O 2
N a 2 S ( 或 N a H S )
C 2 H 5 O H,
N H 2
N O 2
N O 2
F e, H C l
或 H 2 / N i
N H 2
N O 2
C H O
N H 2
C H O
S n C l 2,浓 H C l
硫化物选择性还原一个 -NO2,
会 产 生 大 量 废 水 和 F e 3 O 4 的 废 渣
在还原过程中经历了,
N O 2 N O N H O H N H 2
② 中性,
③ 碱性,— 偶氮化合物
N O 2
Z n
N a O H,乙 醇,△
N N
6 0
Z n,N H 4 C l
N H O HN O 2
0 C
3,苯环上的亲电取代反应 — 钝化苯环, 间位,不能发生
Friedel-Crafts反应 。
N O
2
F e / B r
2
发 烟 H N O
3
,H
2
S O
4
发 烟 H
2
S O
4
N O
2
B r
N O
2
N O
2
S O
3
H
N O
2
4,硝基对苯环上邻, 对位取代基的影响,
C l
N a O H,H 2 O,1 3 0 ℃
H 3 O +,9 7 %
N O 2
O H
N O 2
C l
N a 2 C O 3,H 2 O,3 0 ℃
H 3 O +,9 6 %
N O 2
N O 2O 2 N
O H
N O 2
N O 2O 2 N
离去基团为,-F,-Cl,-Br,-I,等 。 进攻试剂可以是醇钠, 胺等 。
(1) 亲核取代变得更容易
2,使酚或芳酸的酸性增强，芳胺的碱性降低。 O H
N O 2
>
O H
N O 2
>
O H
N O 2
>
O H
N O 2
C O O H
>
C O O H
N O 2
>
N O 2
C O O H
>
C O O H
N O 2
N H 2 N H 2
N O 2
N O 2
N H 2 N H 2
< < <
酸性,
酸性,
碱性,
RNH2 R2NH R3N R4N+X- R4N+OH-
伯 仲 叔 季铵盐 季铵碱
第二节 胺的结构,命名和物理性质
醇的伯、仲、叔是指与羟基相连的碳原子。
胺的伯、仲、叔是指与氮原子上所连烷基的个数。
-NH2 一元
二元 等
三元
-NHCH3,甲氨基,
-N(C2H5)2,二乙氨基
官能团
一、分类
N
O O C C H
C H 2 O H
C H 3
C H O H C H C H 3
N H C H 3
L - 麻 黄 碱
阿 托 品
天然物中有许多生物碱,
NH3或 NR3中 N是 SP3杂化，键角接近 109°,孤对电子
占据一个 SP3杂化轨道，锥形体结构，是不对称的，应有光
活性异构体存在，但实际上氮上的孤电子对不能起到四面
体构型中的第四个“基团”的作用，因此转变很快（ 1011次
/秒），不宜分离。 N
R 1
R 2
R 3
N
R 1
R 2
R 3
NC 2 H 5
H
C H 3
二,胺的结构
但在四级铵盐中，氮上的四个 SP3杂化轨道都用于
成键，氮的转化不易发生，如果氮上的四个基团不同，
应该具有光活性异构体，能够分离得到。 N +
C 2 H 5
H
P h
C H 3
N +
C 2 H 5
H
P h
C H 3
3,命名
NH2
环 己 胺H 2 N C H 2 N H 2
乙 二 胺
复杂的胺以烷烃为母体，氨基为取代基。
C H 3 C H
N H 2
C H 2 C H C H 3
C H 3
N O 2
N (C H 3)2
CH3NH2 (CH3)2NH
C H 3 C H 2 C H N
C H 3
C H 3
C 2 H 5
2-甲乙氨基丁烷
N-甲基 -N-乙基 -2-丁胺
2-甲基 -4-氨基戊烷
C H 3
C 2 H 5
N C 3 H 7
甲、乙、丙胺
(C H 3)3N H C l+ - H 3 C N C 1 6 H 3 3 C l
C H 3
C H 3
+ -H 3 C N C H 2 C H 3 O H
C H 3
C H 3
+ -
氯化三甲胺
三甲基十六烷基氯化铵
氢氧化三甲乙铵
N H N H
O 2 N N H N O 2
N,N’－二苯基对苯二胺
4,4’－二硝基二苯胺
低级胺有气味（鱼腥味或肉腐烂的气味）。
b.p.小于醇（氢键较 H2O弱）。
红外,伯（ d）,3490~3400cm-1
仲（ s）,3500~3300cm-1,
叔, （无）
三, 物性
芳香族胺毒性很大 !!!
1 2 3
4
1.N-H伸缩振动 2,N-H弯曲振动 3,C-N伸缩振动 4,N-H摇摆振动
( C H 3 C H 2 C H 2 ) 2 N H 2
R N H 2 + H + R N H 3 +
R N H 2 + H 2 O R N H 3 + + O H -
K b =
[ R N H 3 ] [ O H ]
[ R N H 2 ] P K B = - l g K b ( P K b 越 小, 碱 性 越 大 )
氨 甲胺 二甲胺 三甲胺 乙胺 二乙胺 三乙胺
PKB 4.76 3.38 3.27 4.21 3.36 3.06 3.25
第三节 胺的化学性质
1,碱性
碱性（ N上有孤对电子）
这主要是由于溶剂化作用，诱导效应，空间效应综合作用的结果。
芳胺碱性 < 氨 < 脂胺
N H 2
苯环 sp2杂化的吸电子效应；氮原子上未共用电子对的超共轭
作用。
N H 2 N H 2 N H 2 N H 2 N H
2
（ Ⅰ ） （ Ⅱ ） （ Ⅲ ） （ Ⅳ ） （ Ⅴ ）
R N H 2 + H C l R N H 3 C l 或 （ R N H 2 · H C l ） （ 溶 于 水 ）
R N H 3 C l + N a O H R N H 2 + N a C l + H 2 O
H 2 N C O O C H 2 C H 2 N
E t
E t
+ H C l
普 鲁 卡 因H 2 N C O O C H 2 C H 2 N
E t
E t
H
C l
盐 酸 普 鲁 卡 因
为了增加胺类药物的水溶性,常将胺制成铵盐
2, 烷基化
—— (氨或胺都能与伯或仲卤代烃发生亲核取代反应 )
控制方法, 原料摩尔比、反应温度、时间或其它条件
N H 3 + R X ( S N
2
R N H 3 X - H X ) R N H 2
R X
S N 2
R X
S N 2
R 2 N H 2 X
- H X ) R
2 N H
- H X ) R
3 N
R X
S N 2
( R 4 N XR 3 N H X
(
R 4 N X + N a O H R 4 N + + O H + N a + X
R 4 N X + A g O H R 4 N O H + A g X
胆碱,（用于调节肝中脂肪的代谢）
[ H O C H 2 C H 2 N ( C H 3 ) 3 ] O H
氢氧化三甲基 -（ 2-羟乙基）铵
胺类型的测定
R N H 2 + 3 C H 3 I R N ( C H 3 ) I A g O H R N ( C H 3 ) O H
R 2 N H + 2 C H 3 I R 2 N ( C H 3 ) 2 I A g O H R N ( C H 3 ) 2 O H
R 3 N + 2 C H 3 I R 3 N ( C H 3 ) 2 I A g O H R N ( C H 3 ) 3 O H
根据 CH3I的消耗量和霍夫曼消除产物的结构，可用来
推断胺的类型。这种方法常用于生物碱的结构测定。
C H 3 C H 2 C H
N ( C H 3 ) 3
C H 3 O H -
+
? ?? ?
C H 3 C H 2 C H C H 2 + C H 3 C H C H C H 3
+ N ( C H 3 ) 3 + H 2 O
( 9 5 % ) ( 5 % )
?? ?
C H 2 C H 2 N C H 2 C H 3 O H
-
+ ?? ?
C H 3
C H 3
C H C H 2
C H 2 C H 2 +
N H ( C H 3 ) 3 + H
2 O
( 9 3 % )
( 0, 4 % )
当空间效应与 β－氢原子的酸性不一致时，则 β－氢原子的酸性
起主导作用。
N H
C
2
H
5
2 C H
3
I
N ( C H
3
)
2
C
2
H
5
I
A g
2
O
N ( C H
3
)
2
C
2
H
5
O H
N ( C H
3
)
2
C
2
H
5
2 C H
3
I
A g
2
O N ( C H
3
)
3
C
2
H
5
( 1 )
( 2 )
O H
C
2
H
5
+ ( C H
3
)
3
N
R N H 2 R ' C O N H R
R ' C O C l
( R ' C O ) 2 O
R 2 N H R ' C O N R 2
R ' C O C l
( R ' C O ) 2 O
R 3 N
R ' C O C l
( R ' C O ) 2 O
X
中 性, 测 定 m, p,, 定 性 鉴 定 胺
3,酰基化
（不反应）
常用的酰基化试剂为酸酐和酰氯，羧酸的酰化能力很弱，需要
不断地除去反应中生成的水。
( n - C 4 H 9 ) 2 N H
C O C l
C
O
N ( C 4 H 9 - n ) 2
N H 2 + C H 3 C O O H 1 6 0 0 C- H
2 O N H C C H 3
O
在药物中引入酰基, 可增加其脂溶性, 降低毒副作用,
提高疗效 。
eg,
N H 2
O H
+ ( C H 3 C O ) 2 O
C H 3 C O O H
N H C O C H 3
O H
解 热 镇 痛
对 羟 基 乙 酰 苯 胺
（ 扑 热 息 痛 ）
N H 2
C H 3 C O C l
N H C O C H 3
H N O 3
H 2 S O 4
N H C O C H 3
N O 2
H 2 O
H
N H 2
N O 2
酰化反应的一个重要用途 —— 保护氨基
酰胺可以在酸或碱催化下水解除去酰基，得到原来的胺。
生成异氰酸酯,
N H 2 C O C l 2- H C l N H C O C l - H C l N C O
N H C O H
O
N C O
N H 2 + C O 2
H 2 O
R O H
R N H 2
N H C O R
O
N H C N H R
O
（ N - 苯 基 氨 基 甲 酸 酯 ）
（ N,N
'
- 二 取 代 苯 ）
由于分子中含有累积双键，化学性质十分活泼，易与含活泼氢
的化合物发生反应。
2） Hoffman 重排 （ 降级 ）
R C O N H
2 + O H +
B r
2 R C O N H B r + B r
+
H
2
O
R C O N H B r + O H R C N
O
+
+
H
2
O
历 程,
B r
氮 烯 （ n i t r e n e ）
R C N
O
重 排
O C N R （ 异 氰 酸 酯 ）
R N C
O
+
H
2
O
R N
H
C
O
O H
R N H
2
+
C O
2
R C O N H 2 + B r 2 + 4 N a O H R N H 2 + 2 N a B r + N a 2 C O 3 + 2 H 2 O
4,磺酰化 —— Hinsberg反应，兴斯堡反应
用途：用于鉴别伯、仲、叔胺
R N H 2
R 2 N H +
R 3 N
S O 2 C l
N a O H
N a O H
N a O H
R N H S O 2
R 2 N S O 2
X
N a O H
( 不 溶 于 N a O H )
R N S O 2
N a
5,与 HONO作用
(1) 伯胺,
R N H 2 N a N O 2,H C l N N C lR R + + C l - + N 2R O H
烯 烃
- H
C l
H 2 O
R
R C l
同 时 含 有 它 们 的 重 排 产 物
脂肪族伯胺在合成上没有价值
N H C H 3 + H N O 2 N C H 3
N O + H 2 O
H C l
(2) 仲胺 —— N-亚硝胺，严重致癌 。
本反应用来鉴定仲胺或钝化反应物。
C H 3 N H
C H 3
H N O 2H C l C H 3 N
C H 3
N O 1, H 3 O +2, O H - ( C H 3 ) 2 N H
亚 硝 基 二 甲 胺 （ 黄 色 ）
芳香族伯胺 —— 在 0-5℃ 强酸溶液中与亚硝酸反应得到芳香
族重氮盐
N H 2
N a N O 2 + H C l
0 ~ 5 ℃
N N C l
重氮化反应
N-亚硝基 -N-甲苯胺（黄色）
+ H N O 2R 3 N [ R 3 N H ] N O 2 不 稳 定
8 ℃( C H 3 ) 2 N
H N O 2,H C l N N
C H 3
C H 3 O H
N a O H
H C l N O( C H 3 ) 2 N
(3) 叔胺,
(橘黄 )
(翠绿色 )
脂肪族伯胺和仲胺的氧化没有实际意义，叔胺氧化生成
氧化胺。
C H 2 N ( C H 3 ) 2 + H 2 O 2 9 0 % C H 2 N ( C H 3 ) 2
O
N ( C H 3 ) 2 H 2 O 2
或 R C O O O H
N ( C H 3 ) 2
O
6,氧化,
芳胺易被氧化。
N H 2
M n O 2
H 2 S O 4
O
O
如用 K2Cr2O7→ 苯胺黑（复杂） N H 2
C lC l F
3 C C O O H
C H 2 C l 2
N O 2
C lC l
吸电子基有利于反应。
N H 2 N H
2
B rB r
+ 3 B r 2
B r
（ 白 ）, 鉴 定 （ 定 性, 定 量 ）
7,苯环上的亲电取代反应,— 活化苯环，第一类定位基。
卤化
N H 2
( C H 3 C O ) 2 O
N H C O C H 3
B r 2,
N H C O C H 3
B r
H 2 O,O H
-
,
N H 2
B r
硝化
N H
2
( C H
3
C O )
2
O
N H C O C H
3
N H C O C H
3
N O
2
H
2
O,H
+
( O H
-
)
N H
2
N O
2
N H C O C H
3
S O
3
H
H N O
3
H
2
S O
4
N H C O C H
3
S O
3
H
N O
2
H
2
O,H
+
N H C O C H
3
N O
2
N H 2
浓 H 2 S O 4
N H · H 2 S O 4
1 8 0 ~ 1 9 0 ℃
N H S O 3 H N H 2
S O 3 H
溶 于 热 水
磺化
二、二元胺
C l C H 2 C H 2 C l + 4 N H 3 1 1 0 0 C H 2 N C H 2 C H 2 N H 2 + 2 N H 4 + C l -
C C
O O
H 2 N N H 2 B r 2,O H - H 2 N N H 2
H O O C ( C H 2 ) 4 C O O H N H 3 H 4 N O O C ( C H 2 ) 4 C O O N H 4 - H 2 O
H 2 N O C ( C H 2 ) 4 C O N H 2 - H 2 O N C ( C H 2 ) 4 C N
H 2,N i
9 0 0 C,2 M P a
H 2 N ( C H 2 ) 6 N H 2
制备,
- H 2 On H 2 N ( C H 2 ) 6 N H 2 + n H O O C ( C H 2 ) 4 C O O H
减 压,
[ N H ( C H 2 ) 6 N H O C ( C H 2 ) 4 C O ] n
应用,
工业,
H 2 N C H 2 C H 2 N H 2 + 4 C l C H 2 C O O N a + 2 N a 2 C O 3
N C H 2 C H 2 N
N a O O C C H 2
N a O O C C H 2
C H 2 C O O N a
C H 2 C O O N a
+ 4 N a C l + 2 C O 2 + 2 H 2 O
EDTA
H 2 N C H 2 C H 2 N H 2 + C H 2 C H 2
O
N
H
C H 2
C H 2
N H 2
C H 2
C H 2
O H
A l 2 O 3
~ 3 5 0 0 C
N
N
H
H
哌嗪
第三节 芳香族重氮和偶氮化合物
N N N N
H
N N N C l
苯 重 氮 氨 苯 氯 化 重 氮 苯N N O H N N O H
对 羟 基 偶 氮 苯 氢 氧 化 重 氮 苯
分子中都含有 — N=N—
两端都为烃基 — 偶氮
一端为烃基，一端为非碳原子 — 重氮
一, 重氮化反应 N H 2
+ N a N O 2 + H C l
0 ~ 5 ℃ N 2 C l + N a C l + 2 H
2 O
若苯环上有 吸电子基 — NO2,— SO3H的芳胺反应温度
可高一些。（ 40-60℃ ）重氮盐不稳定，易爆炸，分解,
(ArN2)22+ZnCl42— 形成络盐，稳定重氮盐。
其中，（ 1），（ 2），（ 3）属于 SN1反应
A r N N A r + N 2N u - + A r + A r — N u
A r N H
2
N a N O
2
,H C l
0
0
C - - 5
0
C
A r N N C l
-
+
H
2
O
A r O H + N
2
.,,,,,,,,,,,,,,
( 1 )
K I
A r I + N
2
.,,,,,,,,,,,,,, ( 2 ).,,
N a S H
A r S H + N
2
.,,,,,,,,,,,,,,,,
( 3 )
H B F
4
+ N
2
A r N
2
+
B F
4
-
A r F
.,,,,,,,
( 4 )
.,,,,,,,,,,,,,,,
.,,,,,,,,,,,,,,,,,
.,,,,,,,,,,,,,,,,,
.,,
C u C N
A r C N + N
2
.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
( 5 )
C u C l
A r C l + N
2
.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
( 6 )
.,
C u B r
A r B r + N
2
.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
( 7 )
.,
C u
N a N O
2
A r N O
2
+ N
2
.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ( 8 )
H
3
P O
2
A r H + N 2
.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ( 9 ).,
二, 应用
N H 2
B r N a N O 2,H C l
H P F 6
N 2 P F 6
B r 1 6 5 ℃
F
B r
(4) 称之为 Schiemann反应
改进
（ 5），（ 6），（ 7）属于 Sandmeyer反应。
— 自由基化反应历程。
A r N N X + C u X + N 2 + C u X 2A r
+ C u X 2A r A r X + C u X
A r N 2 H S O 4 + C 2 H 5 O H A r H + C H 3 C H O + N 2 + H 2 S O 4
(9) 又称之为还原脱氨基反应，还可用 C2H5OH或 NaBH4、
HCHO还原。
（ 8）也称之为 Gattermann反应，它包括
A r N H 2
N a N O 2
H B r
N a N O 2
A r N N B r
C u A r B r + N
2
N N C lA r
C u
N a N O 2
A r N O 2 + N 2
H C l
如, 被 H原子取代：还原脱氨基反应
ArN2+Cl— + H3PO2 + H2O → Ar— H + H3PO3↑ + N2 +HCl
H N O 3
H 2 S O 4
N O 2
F e
H +
N H 2
B r 2
N H 2
B rB r
B r
N a N O 3
H 2 S O 4
N 2 + C l -
+ H C H O + 2 N a O H + N 2 + H C O O N a + N a C l + H 2 O
B r B r
B r
N 2 + H S O 4 -
C 2 H 5 O H
B r B r
B r
+ N 2 + H 2 S O 4 + C H 3 C H O
例
如
2,保留氮反应
1）还原反应,
C 6 H 5 N 2 C l S n C l 2 + H C l C 6 H 5 N H N H 2
O 2 N N 2 H S O 4 H
2 O
N a 2 S O 3 O 2 N N H N H 2
N N C l + O H P H = 7 ~ 9 N N O H
N N C l + N ( C H 3 ) 2 P H = 5 ~ 7 N N N ( C H 3 ) 2
N N C l + N N
O H
C H 3
N a O H
O 2 N
O H
C H 3
2）偶联反应 — 亲电取代
偶联反应 一般在 活化基团的 对位,如果对位被占据,
则在邻位发生偶联。
C 6 H 5 N 2 C l + C 6 H 5 N H 2 + C H 3 C O O N a → C 6 H 5 N = N N H C 6 H 5 + C H 3 C O O H + N a C l
N H N N H N NH 2 N
O H
+ N 2 C l H O N N
当重氮盐与萘酚或萘胺作用时，因羟基和氨基使苯环活化,
偶合发生在同环，优先 4位，若 4位被占，则发生在 2位。
芳香族重氮盐与芳香族伯胺反应,
先在氮原子上偶联 — 再重排。
对于 β －萘酚和 β－萘胺，偶合反应发生在 1位；若 1位被占,
则不发生反应。
偶氮染料,
O 3 S N N N ( C H 3 ) 2
H
O H
O 3 S N H N N ( C H 3 ) 2
H O 3 S N H 2
H N O 2
O 3 S N 2
N ( C H 3 ) 2
N a O 3 S N N N ( C H 3 ) 2
pH>4.4 黄色
pH<3.1,红色
甲基橙
1,烷基化
三、制备
R B r + N H 3 → R N H 2 + H B rR B r + N H 3→ R N H 2 + H B r
依此类推，分别制得仲、叔胺。
2 R C N + L i A l H 4 R C H 2 N H 2
C N H 2P d / C C H 2 N H 2
（如用 H2还原，同时
有仲、叔胺的副产物）
2,腈和酰胺的还原
H
C N ( C H 3 ) 2
O
L i A l H 4
H
C H 2 N ( C H 3 ) 2
CH O C H N O H R ' C HR N H 2N H 2 O H [ H ]
C ORR ' + N H 3 - H 2 O C N HR 'R [ H ] R ' C H
R
N H 2
3,醛酮的还原氨化
4,羧酸衍生物降级：（脂）
（ 1） RCONH2 + Br2 + 4NaOH → RNH 2 + 2NaBr + Na2CO3 + 2H2O
C
C
O
O
O + N H 3
C
C
O
O
N H
K O H B r C H 2 C H 2 C H 3
C
C
O
O
N - K +
C
C
O
O
N C H 2 C H 2 C H 3
N a O H
H 2 O
C
C
O
O
O N a
O N a
+ C H 3 C H 2 C H 2 N H 2
N O 2 F e + H C l N H 2
5,Gabriel,合成－卤代烷，伯胺
6,硝基物还原（芳）
7,芳卤化合物氨解,Ar－ Cl → Ar － NH2
O C H 3
B r
N a N H 2
液 N H 3
O C H 3
+
O C H 3
N H 3
O C H 3
N H 2
周显宏 化学生物工程系
化学生物工程系 周显宏
§ 17.1 硝基化合物
脂肪族, 无色有香味的液体。
芳香族：高沸点淡黄色液体或低熔点固体，有剧毒。
一,硝基化合物的结构,
N
O
O
R NR
O
O
NR
O - 1 / 2
O - 1 / 2
N原子采用 SP2杂化,
杂 化
2 S
2 P
S P 2
P
二、命名：类似于卤代烃，以芳烃为母体，硝基为取代基。
CH3NO2
C H C H 3H 3 C
N O 2
O C H 3
N O 2
O 2 N
N O 2
N O 2
C H 3
硝基甲烷
2-硝基丙苯 2,4,6 三硝基苯甲醚
2-甲基 -1-硝基萘
三、硝基烷的制备,
C H 3 C H 2 C H 3 N O 2,2 0 0 0 C7 0 % C H 3 C H 2 C H 2 N O 2 + ( C H 3 ) 2 C H N O 2
工业,
自由基取代反应
C H 3 ( C H 2 ) 5 C H C H 3 + N a N O 2
I
5 8 % C H 3 ( C H 2 ) 5 C H C H 3 + N a I
N O 2
实验室,
芳香族硝基化合物的制备 —— 直接硝化
四、物理性质,
? 脂肪族一硝基烷烃是无色高沸点液体；微溶于水，常用作
有机溶剂。毒性较小。
? 芳香族一硝基化合物是无色或淡黄色高沸点液体或固体；
有苦杏仁味。不溶于水，溶于有机溶剂。有毒性。
? 多硝基化合物有爆炸性；但有些有天然麝香的香气，用作
定香剂。
五、化学性质,
1,α-H的反应 — 有酸性,
因为,
N
O
O
H 3 C N a O H N
O
O
H 2 C N
O
O
H 2 C
所以,
C H 3 ( C H 2 ) 7 C H O + C H 3 N O 2 N a O H C H 3 ( C H 2 ) 7 C H C H 2 N O 2
O H
C H O
+ C H 3 N O 2 N a O H C H C H N O 2
2,还原：（不易氧化）
① 酸性条件,
N O 2
N O 2
N a 2 S ( 或 N a H S )
C 2 H 5 O H,
N H 2
N O 2
N O 2
F e, H C l
或 H 2 / N i
N H 2
N O 2
C H O
N H 2
C H O
S n C l 2,浓 H C l
硫化物选择性还原一个 -NO2,
会 产 生 大 量 废 水 和 F e 3 O 4 的 废 渣
在还原过程中经历了,
N O 2 N O N H O H N H 2
② 中性,
③ 碱性,— 偶氮化合物
N O 2
Z n
N a O H,乙 醇,△
N N
6 0
Z n,N H 4 C l
N H O HN O 2
0 C
3,苯环上的亲电取代反应 — 钝化苯环, 间位,不能发生
Friedel-Crafts反应 。
N O
2
F e / B r
2
发 烟 H N O
3
,H
2
S O
4
发 烟 H
2
S O
4
N O
2
B r
N O
2
N O
2
S O
3
H
N O
2
4,硝基对苯环上邻, 对位取代基的影响,
C l
N a O H,H 2 O,1 3 0 ℃
H 3 O +,9 7 %
N O 2
O H
N O 2
C l
N a 2 C O 3,H 2 O,3 0 ℃
H 3 O +,9 6 %
N O 2
N O 2O 2 N
O H
N O 2
N O 2O 2 N
离去基团为,-F,-Cl,-Br,-I,等 。 进攻试剂可以是醇钠, 胺等 。
(1) 亲核取代变得更容易
2,使酚或芳酸的酸性增强，芳胺的碱性降低。 O H
N O 2
>
O H
N O 2
>
O H
N O 2
>
O H
N O 2
C O O H
>
C O O H
N O 2
>
N O 2
C O O H
>
C O O H
N O 2
N H 2 N H 2
N O 2
N O 2
N H 2 N H 2
< < <
酸性,
酸性,
碱性,
RNH2 R2NH R3N R4N+X- R4N+OH-
伯 仲 叔 季铵盐 季铵碱
第二节 胺的结构,命名和物理性质
醇的伯、仲、叔是指与羟基相连的碳原子。
胺的伯、仲、叔是指与氮原子上所连烷基的个数。
-NH2 一元
二元 等
三元
-NHCH3,甲氨基,
-N(C2H5)2,二乙氨基
官能团
一、分类
N
O O C C H
C H 2 O H
C H 3
C H O H C H C H 3
N H C H 3
L - 麻 黄 碱
阿 托 品
天然物中有许多生物碱,
NH3或 NR3中 N是 SP3杂化，键角接近 109°,孤对电子
占据一个 SP3杂化轨道，锥形体结构，是不对称的，应有光
活性异构体存在，但实际上氮上的孤电子对不能起到四面
体构型中的第四个“基团”的作用，因此转变很快（ 1011次
/秒），不宜分离。 N
R 1
R 2
R 3
N
R 1
R 2
R 3
NC 2 H 5
H
C H 3
二,胺的结构
但在四级铵盐中，氮上的四个 SP3杂化轨道都用于
成键，氮的转化不易发生，如果氮上的四个基团不同，
应该具有光活性异构体，能够分离得到。 N +
C 2 H 5
H
P h
C H 3
N +
C 2 H 5
H
P h
C H 3
3,命名
NH2
环 己 胺H 2 N C H 2 N H 2
乙 二 胺
复杂的胺以烷烃为母体，氨基为取代基。
C H 3 C H
N H 2
C H 2 C H C H 3
C H 3
N O 2
N (C H 3)2
CH3NH2 (CH3)2NH
C H 3 C H 2 C H N
C H 3
C H 3
C 2 H 5
2-甲乙氨基丁烷
N-甲基 -N-乙基 -2-丁胺
2-甲基 -4-氨基戊烷
C H 3
C 2 H 5
N C 3 H 7
甲、乙、丙胺
(C H 3)3N H C l+ - H 3 C N C 1 6 H 3 3 C l
C H 3
C H 3
+ -H 3 C N C H 2 C H 3 O H
C H 3
C H 3
+ -
氯化三甲胺
三甲基十六烷基氯化铵
氢氧化三甲乙铵
N H N H
O 2 N N H N O 2
N,N’－二苯基对苯二胺
4,4’－二硝基二苯胺
低级胺有气味（鱼腥味或肉腐烂的气味）。
b.p.小于醇（氢键较 H2O弱）。
红外,伯（ d）,3490~3400cm-1
仲（ s）,3500~3300cm-1,
叔, （无）
三, 物性
芳香族胺毒性很大 !!!
1 2 3
4
1.N-H伸缩振动 2,N-H弯曲振动 3,C-N伸缩振动 4,N-H摇摆振动
( C H 3 C H 2 C H 2 ) 2 N H 2
R N H 2 + H + R N H 3 +
R N H 2 + H 2 O R N H 3 + + O H -
K b =
[ R N H 3 ] [ O H ]
[ R N H 2 ] P K B = - l g K b ( P K b 越 小, 碱 性 越 大 )
氨 甲胺 二甲胺 三甲胺 乙胺 二乙胺 三乙胺
PKB 4.76 3.38 3.27 4.21 3.36 3.06 3.25
第三节 胺的化学性质
1,碱性
碱性（ N上有孤对电子）
这主要是由于溶剂化作用，诱导效应，空间效应综合作用的结果。
芳胺碱性 < 氨 < 脂胺
N H 2
苯环 sp2杂化的吸电子效应；氮原子上未共用电子对的超共轭
作用。
N H 2 N H 2 N H 2 N H 2 N H
2
（ Ⅰ ） （ Ⅱ ） （ Ⅲ ） （ Ⅳ ） （ Ⅴ ）
R N H 2 + H C l R N H 3 C l 或 （ R N H 2 · H C l ） （ 溶 于 水 ）
R N H 3 C l + N a O H R N H 2 + N a C l + H 2 O
H 2 N C O O C H 2 C H 2 N
E t
E t
+ H C l
普 鲁 卡 因H 2 N C O O C H 2 C H 2 N
E t
E t
H
C l
盐 酸 普 鲁 卡 因
为了增加胺类药物的水溶性,常将胺制成铵盐
2, 烷基化
—— (氨或胺都能与伯或仲卤代烃发生亲核取代反应 )
控制方法, 原料摩尔比、反应温度、时间或其它条件
N H 3 + R X ( S N
2
R N H 3 X - H X ) R N H 2
R X
S N 2
R X
S N 2
R 2 N H 2 X
- H X ) R
2 N H
- H X ) R
3 N
R X
S N 2
( R 4 N XR 3 N H X
(
R 4 N X + N a O H R 4 N + + O H + N a + X
R 4 N X + A g O H R 4 N O H + A g X
胆碱,（用于调节肝中脂肪的代谢）
[ H O C H 2 C H 2 N ( C H 3 ) 3 ] O H
氢氧化三甲基 -（ 2-羟乙基）铵
胺类型的测定
R N H 2 + 3 C H 3 I R N ( C H 3 ) I A g O H R N ( C H 3 ) O H
R 2 N H + 2 C H 3 I R 2 N ( C H 3 ) 2 I A g O H R N ( C H 3 ) 2 O H
R 3 N + 2 C H 3 I R 3 N ( C H 3 ) 2 I A g O H R N ( C H 3 ) 3 O H
根据 CH3I的消耗量和霍夫曼消除产物的结构，可用来
推断胺的类型。这种方法常用于生物碱的结构测定。
C H 3 C H 2 C H
N ( C H 3 ) 3
C H 3 O H -
+
? ?? ?
C H 3 C H 2 C H C H 2 + C H 3 C H C H C H 3
+ N ( C H 3 ) 3 + H 2 O
( 9 5 % ) ( 5 % )
?? ?
C H 2 C H 2 N C H 2 C H 3 O H
-
+ ?? ?
C H 3
C H 3
C H C H 2
C H 2 C H 2 +
N H ( C H 3 ) 3 + H
2 O
( 9 3 % )
( 0, 4 % )
当空间效应与 β－氢原子的酸性不一致时，则 β－氢原子的酸性
起主导作用。
N H
C
2
H
5
2 C H
3
I
N ( C H
3
)
2
C
2
H
5
I
A g
2
O
N ( C H
3
)
2
C
2
H
5
O H
N ( C H
3
)
2
C
2
H
5
2 C H
3
I
A g
2
O N ( C H
3
)
3
C
2
H
5
( 1 )
( 2 )
O H
C
2
H
5
+ ( C H
3
)
3
N
R N H 2 R ' C O N H R
R ' C O C l
( R ' C O ) 2 O
R 2 N H R ' C O N R 2
R ' C O C l
( R ' C O ) 2 O
R 3 N
R ' C O C l
( R ' C O ) 2 O
X
中 性, 测 定 m, p,, 定 性 鉴 定 胺
3,酰基化
（不反应）
常用的酰基化试剂为酸酐和酰氯，羧酸的酰化能力很弱，需要
不断地除去反应中生成的水。
( n - C 4 H 9 ) 2 N H
C O C l
C
O
N ( C 4 H 9 - n ) 2
N H 2 + C H 3 C O O H 1 6 0 0 C- H
2 O N H C C H 3
O
在药物中引入酰基, 可增加其脂溶性, 降低毒副作用,
提高疗效 。
eg,
N H 2
O H
+ ( C H 3 C O ) 2 O
C H 3 C O O H
N H C O C H 3
O H
解 热 镇 痛
对 羟 基 乙 酰 苯 胺
（ 扑 热 息 痛 ）
N H 2
C H 3 C O C l
N H C O C H 3
H N O 3
H 2 S O 4
N H C O C H 3
N O 2
H 2 O
H
N H 2
N O 2
酰化反应的一个重要用途 —— 保护氨基
酰胺可以在酸或碱催化下水解除去酰基，得到原来的胺。
生成异氰酸酯,
N H 2 C O C l 2- H C l N H C O C l - H C l N C O
N H C O H
O
N C O
N H 2 + C O 2
H 2 O
R O H
R N H 2
N H C O R
O
N H C N H R
O
（ N - 苯 基 氨 基 甲 酸 酯 ）
（ N,N
'
- 二 取 代 苯 ）
由于分子中含有累积双键，化学性质十分活泼，易与含活泼氢
的化合物发生反应。
2） Hoffman 重排 （ 降级 ）
R C O N H
2 + O H +
B r
2 R C O N H B r + B r
+
H
2
O
R C O N H B r + O H R C N
O
+
+
H
2
O
历 程,
B r
氮 烯 （ n i t r e n e ）
R C N
O
重 排
O C N R （ 异 氰 酸 酯 ）
R N C
O
+
H
2
O
R N
H
C
O
O H
R N H
2
+
C O
2
R C O N H 2 + B r 2 + 4 N a O H R N H 2 + 2 N a B r + N a 2 C O 3 + 2 H 2 O
4,磺酰化 —— Hinsberg反应，兴斯堡反应
用途：用于鉴别伯、仲、叔胺
R N H 2
R 2 N H +
R 3 N
S O 2 C l
N a O H
N a O H
N a O H
R N H S O 2
R 2 N S O 2
X
N a O H
( 不 溶 于 N a O H )
R N S O 2
N a
5,与 HONO作用
(1) 伯胺,
R N H 2 N a N O 2,H C l N N C lR R + + C l - + N 2R O H
烯 烃
- H
C l
H 2 O
R
R C l
同 时 含 有 它 们 的 重 排 产 物
脂肪族伯胺在合成上没有价值
N H C H 3 + H N O 2 N C H 3
N O + H 2 O
H C l
(2) 仲胺 —— N-亚硝胺，严重致癌 。
本反应用来鉴定仲胺或钝化反应物。
C H 3 N H
C H 3
H N O 2H C l C H 3 N
C H 3
N O 1, H 3 O +2, O H - ( C H 3 ) 2 N H
亚 硝 基 二 甲 胺 （ 黄 色 ）
芳香族伯胺 —— 在 0-5℃ 强酸溶液中与亚硝酸反应得到芳香
族重氮盐
N H 2
N a N O 2 + H C l
0 ~ 5 ℃
N N C l
重氮化反应
N-亚硝基 -N-甲苯胺（黄色）
+ H N O 2R 3 N [ R 3 N H ] N O 2 不 稳 定
8 ℃( C H 3 ) 2 N
H N O 2,H C l N N
C H 3
C H 3 O H
N a O H
H C l N O( C H 3 ) 2 N
(3) 叔胺,
(橘黄 )
(翠绿色 )
脂肪族伯胺和仲胺的氧化没有实际意义，叔胺氧化生成
氧化胺。
C H 2 N ( C H 3 ) 2 + H 2 O 2 9 0 % C H 2 N ( C H 3 ) 2
O
N ( C H 3 ) 2 H 2 O 2
或 R C O O O H
N ( C H 3 ) 2
O
6,氧化,
芳胺易被氧化。
N H 2
M n O 2
H 2 S O 4
O
O
如用 K2Cr2O7→ 苯胺黑（复杂） N H 2
C lC l F
3 C C O O H
C H 2 C l 2
N O 2
C lC l
吸电子基有利于反应。
N H 2 N H
2
B rB r
+ 3 B r 2
B r
（ 白 ）, 鉴 定 （ 定 性, 定 量 ）
7,苯环上的亲电取代反应,— 活化苯环，第一类定位基。
卤化
N H 2
( C H 3 C O ) 2 O
N H C O C H 3
B r 2,
N H C O C H 3
B r
H 2 O,O H
-
,
N H 2
B r
硝化
N H
2
( C H
3
C O )
2
O
N H C O C H
3
N H C O C H
3
N O
2
H
2
O,H
+
( O H
-
)
N H
2
N O
2
N H C O C H
3
S O
3
H
H N O
3
H
2
S O
4
N H C O C H
3
S O
3
H
N O
2
H
2
O,H
+
N H C O C H
3
N O
2
N H 2
浓 H 2 S O 4
N H · H 2 S O 4
1 8 0 ~ 1 9 0 ℃
N H S O 3 H N H 2
S O 3 H
溶 于 热 水
磺化
二、二元胺
C l C H 2 C H 2 C l + 4 N H 3 1 1 0 0 C H 2 N C H 2 C H 2 N H 2 + 2 N H 4 + C l -
C C
O O
H 2 N N H 2 B r 2,O H - H 2 N N H 2
H O O C ( C H 2 ) 4 C O O H N H 3 H 4 N O O C ( C H 2 ) 4 C O O N H 4 - H 2 O
H 2 N O C ( C H 2 ) 4 C O N H 2 - H 2 O N C ( C H 2 ) 4 C N
H 2,N i
9 0 0 C,2 M P a
H 2 N ( C H 2 ) 6 N H 2
制备,
- H 2 On H 2 N ( C H 2 ) 6 N H 2 + n H O O C ( C H 2 ) 4 C O O H
减 压,
[ N H ( C H 2 ) 6 N H O C ( C H 2 ) 4 C O ] n
应用,
工业,
H 2 N C H 2 C H 2 N H 2 + 4 C l C H 2 C O O N a + 2 N a 2 C O 3
N C H 2 C H 2 N
N a O O C C H 2
N a O O C C H 2
C H 2 C O O N a
C H 2 C O O N a
+ 4 N a C l + 2 C O 2 + 2 H 2 O
EDTA
H 2 N C H 2 C H 2 N H 2 + C H 2 C H 2
O
N
H
C H 2
C H 2
N H 2
C H 2
C H 2
O H
A l 2 O 3
~ 3 5 0 0 C
N
N
H
H
哌嗪
第三节 芳香族重氮和偶氮化合物
N N N N
H
N N N C l
苯 重 氮 氨 苯 氯 化 重 氮 苯N N O H N N O H
对 羟 基 偶 氮 苯 氢 氧 化 重 氮 苯
分子中都含有 — N=N—
两端都为烃基 — 偶氮
一端为烃基，一端为非碳原子 — 重氮
一, 重氮化反应 N H 2
+ N a N O 2 + H C l
0 ~ 5 ℃ N 2 C l + N a C l + 2 H
2 O
若苯环上有 吸电子基 — NO2,— SO3H的芳胺反应温度
可高一些。（ 40-60℃ ）重氮盐不稳定，易爆炸，分解,
(ArN2)22+ZnCl42— 形成络盐，稳定重氮盐。
其中，（ 1），（ 2），（ 3）属于 SN1反应
A r N N A r + N 2N u - + A r + A r — N u
A r N H
2
N a N O
2
,H C l
0
0
C - - 5
0
C
A r N N C l
-
+
H
2
O
A r O H + N
2
.,,,,,,,,,,,,,,
( 1 )
K I
A r I + N
2
.,,,,,,,,,,,,,, ( 2 ).,,
N a S H
A r S H + N
2
.,,,,,,,,,,,,,,,,
( 3 )
H B F
4
+ N
2
A r N
2
+
B F
4
-
A r F
.,,,,,,,
( 4 )
.,,,,,,,,,,,,,,,
.,,,,,,,,,,,,,,,,,
.,,,,,,,,,,,,,,,,,
.,,
C u C N
A r C N + N
2
.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
( 5 )
C u C l
A r C l + N
2
.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
( 6 )
.,
C u B r
A r B r + N
2
.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
( 7 )
.,
C u
N a N O
2
A r N O
2
+ N
2
.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ( 8 )
H
3
P O
2
A r H + N 2
.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ( 9 ).,
二, 应用
N H 2
B r N a N O 2,H C l
H P F 6
N 2 P F 6
B r 1 6 5 ℃
F
B r
(4) 称之为 Schiemann反应
改进
（ 5），（ 6），（ 7）属于 Sandmeyer反应。
— 自由基化反应历程。
A r N N X + C u X + N 2 + C u X 2A r
+ C u X 2A r A r X + C u X
A r N 2 H S O 4 + C 2 H 5 O H A r H + C H 3 C H O + N 2 + H 2 S O 4
(9) 又称之为还原脱氨基反应，还可用 C2H5OH或 NaBH4、
HCHO还原。
（ 8）也称之为 Gattermann反应，它包括
A r N H 2
N a N O 2
H B r
N a N O 2
A r N N B r
C u A r B r + N
2
N N C lA r
C u
N a N O 2
A r N O 2 + N 2
H C l
如, 被 H原子取代：还原脱氨基反应
ArN2+Cl— + H3PO2 + H2O → Ar— H + H3PO3↑ + N2 +HCl
H N O 3
H 2 S O 4
N O 2
F e
H +
N H 2
B r 2
N H 2
B rB r
B r
N a N O 3
H 2 S O 4
N 2 + C l -
+ H C H O + 2 N a O H + N 2 + H C O O N a + N a C l + H 2 O
B r B r
B r
N 2 + H S O 4 -
C 2 H 5 O H
B r B r
B r
+ N 2 + H 2 S O 4 + C H 3 C H O
例
如
2,保留氮反应
1）还原反应,
C 6 H 5 N 2 C l S n C l 2 + H C l C 6 H 5 N H N H 2
O 2 N N 2 H S O 4 H
2 O
N a 2 S O 3 O 2 N N H N H 2
N N C l + O H P H = 7 ~ 9 N N O H
N N C l + N ( C H 3 ) 2 P H = 5 ~ 7 N N N ( C H 3 ) 2
N N C l + N N
O H
C H 3
N a O H
O 2 N
O H
C H 3
2）偶联反应 — 亲电取代
偶联反应 一般在 活化基团的 对位,如果对位被占据,
则在邻位发生偶联。
C 6 H 5 N 2 C l + C 6 H 5 N H 2 + C H 3 C O O N a → C 6 H 5 N = N N H C 6 H 5 + C H 3 C O O H + N a C l
N H N N H N NH 2 N
O H
+ N 2 C l H O N N
当重氮盐与萘酚或萘胺作用时，因羟基和氨基使苯环活化,
偶合发生在同环，优先 4位，若 4位被占，则发生在 2位。
芳香族重氮盐与芳香族伯胺反应,
先在氮原子上偶联 — 再重排。
对于 β －萘酚和 β－萘胺，偶合反应发生在 1位；若 1位被占,
则不发生反应。
偶氮染料,
O 3 S N N N ( C H 3 ) 2
H
O H
O 3 S N H N N ( C H 3 ) 2
H O 3 S N H 2
H N O 2
O 3 S N 2
N ( C H 3 ) 2
N a O 3 S N N N ( C H 3 ) 2
pH>4.4 黄色
pH<3.1,红色
甲基橙
1,烷基化
三、制备
R B r + N H 3 → R N H 2 + H B rR B r + N H 3→ R N H 2 + H B r
依此类推，分别制得仲、叔胺。
2 R C N + L i A l H 4 R C H 2 N H 2
C N H 2P d / C C H 2 N H 2
（如用 H2还原，同时
有仲、叔胺的副产物）
2,腈和酰胺的还原
H
C N ( C H 3 ) 2
O
L i A l H 4
H
C H 2 N ( C H 3 ) 2
CH O C H N O H R ' C HR N H 2N H 2 O H [ H ]
C ORR ' + N H 3 - H 2 O C N HR 'R [ H ] R ' C H
R
N H 2
3,醛酮的还原氨化
4,羧酸衍生物降级：（脂）
（ 1） RCONH2 + Br2 + 4NaOH → RNH 2 + 2NaBr + Na2CO3 + 2H2O
C
C
O
O
O + N H 3
C
C
O
O
N H
K O H B r C H 2 C H 2 C H 3
C
C
O
O
N - K +
C
C
O
O
N C H 2 C H 2 C H 3
N a O H
H 2 O
C
C
O
O
O N a
O N a
+ C H 3 C H 2 C H 2 N H 2
N O 2 F e + H C l N H 2
5,Gabriel,合成－卤代烷，伯胺
6,硝基物还原（芳）
7,芳卤化合物氨解,Ar－ Cl → Ar － NH2
O C H 3
B r
N a N H 2
液 N H 3
O C H 3
+
O C H 3
N H 3
O C H 3
N H 2
周显宏 化学生物工程系
