Chapter 13 Organic Compounds Containing Nitrogen
有机含氮化合物
R N O 2 N O
2
R C N
O
R '
R ' '
C
C
O
O
N R '
R C N R C
R ' N O H
R N H 2 R N H
R '
R N
R '
R ' ' R N
R '
R ' '
R ' ' '
X R N
R '
R ' '
R ' ' '
O H
A r N 2 X C H 2 N 2 N NA r A r
硝基化合物酰胺腈 肟胺重氮和偶氮化合物含氮有机物硝基化合物 Nitro Compunds
酰胺 Amides
腈 Nitriles
肟 Oximes
胺 Amines
重氮和偶氮化合物
Diazonium Salts &
Azo compounds
Amine(胺 )
NH3
胺
(Amine)
铵 铵盐
(Ammonium Salt)
氨
(Ammonia)
R NH2
R N H
R'
R N
R '
R ''
R N
R '
R ''
R '''
X R N
R '
R ''
R '''
O H
季胺盐
(Quaternary Ammonium Salt)
根据 N上所连 烃基 的 种类脂肪胺芳香胺芳脂胺
CH3NH2
N H 2
C H 2 N H 2
一,Classification & Naming:
根据 N上所连 烃基 的 数目
RNH2
R2NH
R3N
R4N+
1° 胺 （伯胺）
Primary Amines
2° 胺 （仲胺）
Secondary Amines
3° 胺 （叔胺）
Tertiary Amines
4° 胺 （季铵盐 )
Quaternary Ammonium
Salt
Classification & Naming
根据分子中 胺基 的数目一元胺多元胺胺的分级与卤代烃、醇不同 ！
(CH3)3C-OH
3° 醇
(CH3)3C-NH2
1° 胺
Classification & Naming
( C H 3 ) 3 C X
3o卤代烃
(CH3)2NH
dimethyl amine
N H 2
aniline 苯胺
N H C H 3
N-methyl aniline
CH3-NH2
methyl amine 甲（基）胺
CH3CH2NH2
ethyl amine 乙胺
Classification & Naming
C H 3 C H 2 C H 2 C H C H C H 3
C H 2 N H 2
N ( C H 3 ) 2
3-胺甲基 -2-N,N-
二甲胺基己烷
C6H5NH3+Cl-
氯化苯铵
C H 3 C H 2 N H C H
C H 2 C H 3
C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3
Classification & Naming
H O C H 2 C H 2 N 2
C H 3 C H
N C H 3
C O 2 H
H
S O 2 HH 2 N
( C H 3 C H 2 N H 3 ) 2 S O 4 -( C H 3 ) 4 N + C l-
3-(N-乙胺基 )庚烷 2-氨基乙醇
-(N-甲胺基 )丙酸 对氨基苯磺酸氯化四甲铵硫酸乙铵二,Structure & Isomerism:
SP3
N
H 3 C
H
H
N
H 3 C
C H 3
C H 3
N
H
H
SP3
SP3
,SP2,
Structure & Isomerism
胺的对映体的转变构型翻转，能垒较低，翻转速度较快
N上不同的取代 手性氮 对映异构体？
—自动外消旋化，不可拆分
Structure & Isomerism
氮在环内，翻转受阻
季铵盐 不能进行氮的翻转 可分离出稳定的旋光异构体胺的对映体的转变Structure & Isomerism
H 3 C
N
N
Troger 碱
S- R-
N
H 5 C 2
C H 2 C H
P h
C H 3
C H 2
N
C 2 H 5
C H C H 2
P h
C H 3
H 2 C
形成 N氧化物,不能翻转
P h N
C 2 H 5
C H 3
O
三,Preparation of Aamines
Preparation by Nucleolic Substitution
1、胺的烷基化
R X + N H 3 R N H 2 R X- H X R 2 N H R X- H X R 3 N R X- H X R 4 N + X -
1° 胺 2° 胺 3° 胺 4° 胺反应产物复杂 如何控制产物在 1° 胺？
采用该法合成胺，哪一种卤代烷不适用？
N H 2 + C H 2 C l N a H C O 3 ( a q,)
8 5 ~ 8 7 %
N H C H 2
9 0 ~ 9 5 o C
+N H 2 C H 3 C H 2 C l ( 过 量 ) N
C H 2 C H 3
C H 2 C H 3
芳香胺
Preparation of Aamines
3,Gabriel 合成法制备 1° 胺
E t h a n o l
N H
O
O
K O H N
O
O
KN
O
O
RRX
2KOH
H2NNH2
N
O
O
R
+C O O KC O O K R N H 2
O
O
N H
N H +
R N H 2
2、芳香卤代烃的胺解
+C l
N O 2
O 2 N N H 3 N H 2
N O 2
O 2 N
C l
N O 2
+ C H 3 N H 2
N O 2
N H C H 3
E t O H
1 6 0 o C
Preparation of Aamines
Preparation by Reduction
N O 2 1,Z n / H C l 2,O H -o r H 2 / P t N H 2
N O 2
N O 2
N H 4 S H
N O 2
N H 2
1,硝基化合物
C H 3 C H 2 B r N a N 3E t h a n o l C H 3 C H 2 N N N ( 1 ) L i A l H 4( 2 ) H
2 O
C H 3 C H 2 N H 2
1° 胺
2,腈
R C N L i A l H 4 R C H 2 N H 2
3,酰胺
R C N R ' 2
O
L i A l H 4 R C H
2 N R ' 2
4,肟
O
H 2 N O H
N O H
N a
C 2 H 5 O H
N H 2
5,Alkyl Azide 叠氮物
Preparation of Aamines
6、羰基化合物的还原胺化 (Reductive Amination)
R C H ( R )
O
+ R ' ' R ' N H 2
H 2 / N i
R C H
H ( R ' )
N R ' R ' '
R C H ( R )
N R ' R ' '
+ H 2 / N iC H 3 C H = O N H 3 C H 3 C H 2 N H 2NH3 1° 胺
+ H 2 / N iC H 3 C H 2 C H O C H 3 C H 2 N H 2 C H 3 C H 2 C H 2 N H C H 2 C H 31° 胺 2° 胺
2° 胺 3° 胺
+R N H 2 2 H 2 C O + 2 H C O O H R N ( C H 3 ) 21° 胺的二甲基化
Preparation of Aamines
Preparation by Rearrangements
1,Hofmann Rearrangements （ Hofmann 重排，降解）
C H 3 ( C H 2 ) 4 C N H 2
O
B r 2
O H - C H 3 ( C H 2 ) 3 C H 2 N H 2
R C N
H
H
O
B r 2
O H -
R C N
H
B r
O
O H - R C N B r
O
O C N RO H - R N H 2
异氰酸酯机理
Preparation of Aamines
C
C O N H 2
H 5 C 2
H 3 C
H
B r 2 / O H - C
N H 2
H 5 C 2
H 3 C
H
R-2-甲基丁酰胺 R-2-甲基丁胺
C
C
H 5 C 2
H 3 C
H
O
N B r
C
N
O
B r
C
H 5 C 2
C H 3
H?
-
-
+
C
N
H 5 C 2
H 3 C
H
C O
三元环过渡态 构型保持SN2
Stereochemistry
Preparation of Aamines
2,Curtius & Schmidt Rearrangements
R C O C l + N a N 3
R C O O H + N a N 3
R C N N N
O
- N 2 N C OR
H 2O R N H 2酰叠氮化合物
Curtius
Schmidt
H 2 OC C lO N a N 3 C N
3
O
N H 2 6 0 %
H 3 O +N a N 3
C l
C O 2 H
C l
N H 2 7 5 %
Preparation by Mannich reaction
Preparation of Aamines
C H 3 C C H 3
O
+ C H 2 O + ( C 2 H 5 ) 2 N H 2 + C l - C H 3 C C H 2 C H 2 N + H ( C 2 H 5 ) 2 C l -
O
6 6 ~ 7 5 %
+ C H 2 O + ( C H 3 ) 2 N H 2 + C l -C C H 3
O
C C H 2 C H 2 N + H ( C H 3 ) 2 C l -
O
7 0 %
-胺基酮?-H 酮 甲醛 胺盐酸性水、醇溶液胺甲基化反应
H 2 C O + H N ( C H 3 ) 2 H O C H 2 N ( C H 3 ) 2 H + C H 2 N + ( C H 3 ) 2
R C C H 2
O H
C H 2 N + ( C H 3 ) 2 - H
+
R C C H 2 C H 2 N ( C H 3 ) 2
O
机理
Preparation of Aamines
Mannich Base
C H 3 C C H 3
O
++
C H O
C H O
N
O
C H 3
C H 3 N H 2
T r o p i n o n e
四,Reaction
N
R
R '
R ''
SP3
Long electron pair
Basicity
碱性，成盐
Nucleophlicity
亲核性，烷基化
Resonance Activition to the Aromatic ring
Electophilic Substitution
芳香环的亲电取代反应
(一 )Basicity and Formation of Ammonium Salts：
氮上的孤对电子
R N H 2.,+ H + R N + H 3
不溶 溶解
R N H 2 + H 2 O K b R N + H 3 O H -+
Lewis Base
pKb = -lgKb 实验测定接受质子或提供电子试验测定的胺的 pKb
N H
3
C H
3
N H
2
( C H
3
)
2
N H
( C H
3
)
3
N
N H
2
N H
2
O
2
N
N H
2
C H
3
O
胺 p K b
4,7 5
3,3 4
3,2 7
4,1 9
9,4
1 3
8,6 6
Basicity and Formation of Ammonium Salts
脂肪胺?氨?苯胺
脂肪胺,2° 胺?1° 胺?3° 胺
芳香胺：
对甲氧基苯胺 >苯胺 >对硝基苯胺
Basicity and Formation of Ammonium Salts
脂肪胺的碱性
2o > 1o >3o
脂肪胺的碱性都大于氨；烷基相同，仲胺碱性最强，
伯、叔胺次之电子 (诱导、共轭）效应溶剂化效应位阻效应
3o > 2o > 1o
1o > 2o > 3 o
1o > 2o > 3 o
胺的碱性强度 决定于氮上电子云密度增高 N上电子云密度降低 N上电子云密度
Basicity and Formation of Ammonium Salts
N
C H 3 C H 2 C H 2 C H 3
H
N
H
pKb 3.01 pKb 2.73
芳香胺的碱性苯胺的结构 p-?共轭 N上电子云密度下降 芳香胺碱性比氨弱
芳香胺氮上氢被推电子基团取代
芳香胺氮上氢被吸电子基团取代
芳香胺苯环上氢被基团取代，对碱性影响
----取代基的 结构 与 位置致活基团 (-NH2,-OCH3,-CH3)
致钝基团 (-NO2,-SO3H,-CO2H,-X,-NH3+)
Basicity and Formation of Ammonium Salts
诱导与共轭
季胺碱 R4N+OH- 离子化合物
碱性顺序：
季胺碱 >脂肪氨 > 氨 > 芳香胺 >酰胺 > 磺酰胺?酰亚胺
Basicity and Formation of Ammonium Salts
胺的成盐反应
RNH2 + H+ RNH3+
R2NH + H+ R2NH2+
R3N + H+ R3NH+
Basicity and Formation of Ammonium Salts
水溶性铵盐：无臭，不挥发的固体，溶于水，但不溶于有机溶剂。
分离，纯化 ——植物中生物碱的提取
利于吸收和保存盐酸普鲁卡因
N H 2
C O O C H 2 C H 2 N ( C 2 H 5 ) 2
N H 2
C O O C H 2 C H 2 + N H ( C 2 H 5 ) 2,C l -
,H C l
乌头碱 /附子手性羧酸的拆分
Basicity and Formation of Ammonium Salts
( R ) R C O O H
( S ) R C O O H
+ ( S ) - R ' N H 2
( R ) - C O O - ( S ) - R 'N H 3
( S ) - C O O - ( S ) - R ' N H 3
非对映异构体番木鳖碱 (strychnine)
马钱子碱 (brucine)
辛可宁 (cinchonine)
奎宁 (quinine)
(二 ) Alkylation and Quaternary Ammonium Salts
Alkylation
R N H2
碱性亲核性 烷基化
R N H 2 R ' X R N H
R '
R ' X R N
R '
R '
R ' X R N
R '
R '
R ' X
( C 2 H 5 ) 4 N + B r - A g 2 O / H 2 O ( C 2 H 5 ) 4 N + O H -
季铵碱
Quaternary Ammonium Base
Alkylation and Quaternary Ammonium Salts
Quaternary
Ammonium
Compounds R N
R '
R '
R ' X R N
R '
R '
R ' O H
H O C H 2 C H 2 N C H 3
C H 3
C H 3
O H
胆碱 (choline)
C H 3 C O C H 2 C H 2 N C H 3
C H 3
C H 3O
B r
溴化乙酰胆碱 (acetylcholine bromide)
C H 3 C O C H 2 C H 2 N C H 3
C H 3
C H 3O
O H
乙酰胆碱 (acetylcholine,ACh)
C H 3 ( C H 2 ) 1 4 C
O
O C H
C H 2 O
C H 2 O C ( C H 2 ) 1 4 C H 3
O
P
O
O -
O C H 2 C H 2 N C H 3
C H 3
C H 3
磷脂
Quaternary Ammonium Salts 两溶性R N
R '
R '
R ' X
相转移催化剂
(Phase-transfer Catalyst)
R C l + N a C N R C N + N a C l
水 相有 机 相有 机 相 水 相
+
+N a C l
1 - C 8 H 1 7 C l Q
+ C N - 1 - C
8 H 1 7 C N + Q
+ C l -
Q + C N - N a C N + Q + C l -
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
o r g a n i c p h a s e
a q u e o u s p h a s e
Phase-transfer Catalyst
++ N a C l1 - C 8 H 1 7 C l 1 - C 8 H 1 7 C NN a C N T B A B
C H 3 ( C H 2 ) 7 C H = C H 2 ( 苯 溶 液 ） [ C H 3 ( C H 2 ) 6 C H 2 ] 3 N
+ C H 3 C l -
K M n O 4 ( a q,),4 0 ~ 5 0 o C C H 3 ( C H 2 ) 7 C O 2 H
9 1 %
[ C H 3 ( C H 2 ) 6 C H 2 ] 3 N + C H 3 C l -C 6 H 5 C H 2 N + ( C H 2 C H 3 ) 3 C l -
( C H 3 ) 4 N + I - ( C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 ) 4 N + B r -
+ H C C l 3 C 6 H 5 C H 2 N
+ ( C H 2 C H 3 ) 3 C l -
5 0 % N a O H ( a q,)
C l
C l 7 2 %
(三 ) Methylation and Hofmann Elimination
N H 2 E x c e s sC H 3 I N ( C H 3 ) 3 I A g 2 OH 2 O / H e a t + N ( C H 3 ) 3
Hofmann Elimination
H
N ( C H 3 ) 3
O H
R C H C H 2
N ( C H 3 ) 3
HH O
-
E2
elinmination
Mechanism of the Hofmann elimination
Methylation and Hofmann Elimination
Hofmann’s rule,The less substituted alkene is preferred
NH2
Excess
CH3I IN ( C H
3 ) 3
A g 2 O
H 2 O / H e a t + N ( C H 3 ) 3+minor major
C H 3 C H 2 C H 2 N C H 2 C H 2 O H
C H 3
C H 3
C H 3 C H 2 C H 2 N
C H 3
C H 3
C H 2 C H 2+
C H 2 C H 2 N
C H 3
C H 3
C H 2 C H 3 O H +C H C H 2 C H 3 C H 2 N ( C H 3 ) 2
N C H 2 C H 2 C H 3 O H
C H 3
C H 3
+N C H
3
C H 3
C H 2 C H C H 3
Methylation and Hofmann Elimination
Stereochemistry of Hofmann elimination
E2 Trans elimination
P h
P h
N ( C H 3 ) 3H
C H 3 H
O H
C C
HP h
N ( C H 3 ) 3 O H
P h
C H 3
H
C C
P h
P h C H
3
H
Methylation and Hofmann Elimination
N
H 3 C C H 3
C H 3
O H
N
H 3 C C H 3
C H 3
N ( C H 3 ) 3
O H
N ( C H 3 ) 3
H
H
H
H
O H
N ( C H 3 ) 3
H
H
H
H
O H N ( C H
3 ) 2 + C H
3 O H
Methylation and Hofmann Elimination
Application 胺结构的分析完全甲基化 Hofmann消除
第一次完全甲基化生成的季铵盐甲基增加个数 胺的级别
消除的次数,产生烯烃及胺的结构 原胺的结构有几个含?-H的烃基
(四 ) Acylation and Sulfonylation
Reaction
R C
O
Cl
R C
O
CR
O
O
or
+ R 'N H 2 R C
O
N H R ' H C l R C O O Ho r+
缚酸剂除酸剂
+ R ' N H 2 R C
O
N H R ' H C l+S O 2 C l
苯磺酰氯 苯磺酰胺
Acylation
Sulfonylation
Acylation and Sulfonylation
Applications
药物合成中的应用
N H 2
O H
( C H 3 C O ) 2 O
N H C O C H 3
O H
( C H 3 C O ) 2 O
N H C O C H 3
O C 2 H 5
N H 2
O C 2 H 5
扑热息痛
(paraspen)
非那西丁
(phenacetin)
H 2 N S O 2 N H R
磺胺药 (抗菌剂，利尿药，降糖药 )
H 2 N S O 2 N H 2
S
N
NOO O
H 2 N
H
S
N
O O
H 2 N
H
N
N
S
N
O O
H 2 N
H
N
N O
O
磺 胺 异 恶 唑
( S u l f a f u r a z o l e )
口 磺 胺 嘧 啶
( S u l f a d i a z i n e )
磺 胺 地 托 辛
( S u l f a d i m e t h o x i n e )
Acylation and Sulfonylation
S
N H 2
O O
N N
SN
O
H
S
H 2 N
OO
S
N H
N
O O
H
C l
乙 酰 唑 胺 ( A c e t a z o l a m i d e ) 氢 氯 噻 嗪 ( H y d r o c h l o r o t h i a z i d e )
N
O
C
O
N H C H 2 C H 2 S
O
O
N H C N H
O
M e
格 列 美 脲 ( G l i m e p i r i d e )
氨基的保护
NH2
NH2
NO2
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
OH-/H2O
芳胺的易氧化性 乙酰氨基的定位规律
胺的分离、鉴定 Hinsberg Reaction
R N H 2
R 2 N H
R 3 N
C 6 H 5 S O 2 C l
C 6 H 5 S O 2 N R
H
C 6 H 5 S O 2 N R 2
R 3 N
N a O H ( a q,)
C 6 H 5 S O 2 N
-
R
N a
+
C 6 H 5 S O 2 N R 2
R 3 N
溶解不溶不反应
Acylation and Sulfonylation
(五 ) Reaction with Nitrous Acid
HNO2,亚硝酸 NaNO2/HCl,NaNO2/H2SO4
芳香伯胺
N H 2
N a N O 2 / H C l ( a q,)
0 - 5 Co
N 2 + C l -
+ N a C l
氯化重氮苯
Diazonium Salt
重氮盐重氮化反应
Diazotization
H O N O + H
+
H O N O
H
+
N O + H
2 O
A r N H 2 + N O A r N N O
H
H
- H
+
A r N N
H
O A r N N O H
+ H
+
A r N N O H 2
- H 2 O
A r N N
Mechanism
脂肪伯胺
e.g.
C H 3 ( C H 2 ) 3 N H 2 N a N O 2 / H C l ( a q,)
2 5 Co
C H 3 ( C H 2 ) 3 O H C H 3 C H 2 C H C H 3
O H
C H 3 ( C H 2 ) 3 C l C H 3 C H 2 C H C H 3
C l
C H 3 C H 2 C H = C H 2
C H 3
C C
C H 3
HH
C H 3
C C
C H 3
H
H
7 %3 %
2 6 %
3 %
5 %
1 3 %
2 5 %
Reaction with Nitrous Acid
-N2 R earran g em en t
R N H 2 H O N = O R N N + H 2 O N 2 + 醇,烯 烃 的 混 合 物
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 N 2 + C l -C H
3 C H 2 C H 2 C H 2 + C H 3 C H 2 C H C H 3
仲胺
A r N H R
o r
R 2 N H
H N O 2
A r N N
R
O
R N N
R
O
N-亚硝基胺黄色油状物，难溶于水和稀酸
Reaction with Nitrous Acid
脂肪叔胺
R 3 N + H N O 2R 3 H N + N O 2 -
芳香叔胺
( C H 3 ) 2 N H N O 2
( C H 3 ) 2 N C H 3 H N O 2
( C H 3 ) 2 N N O
( C H 3 ) 2 N C H 3
N O
成盐苯环上取代
Reaction with Nitrous Acid
(六 ) Schiff’s base & Enamine (Schiff 碱和烯醇 )
N H 2 + C H ON C H
O H
N C H
水 解Schiff’s Base
Imine
Schiff’s base
Imine & Enamine
- H 2 OC O
+ H 2 N R
1 o
C
O H
N
H
R C N R
- H 2 OC OC
H
H
+ H N R 2
2 o
CC
O H
N
R
R
H
C C N R 2
Imine
Enamine
Enamine (烯胺 )
Formation
酸催化 除水 环状仲胺
N
H
吡 咯 烷
N
H
N
O
H
哌 啶 吗 啉
H N R 2
O
+ H
+
N R 2
+ H 2 O
Enamine (烯胺 )
Reactions
C C N R 2 C N R 2C
亲核能力弱 ; 活泼卤代烃、酰氯反应
N
+ C H
2 C H C H 2 C l
N
C H
2
C H C H
2
H
+
/ H
2
O
O
C H
2
C H C H
2
+ N
H H
Enamine (烯胺 )
N
+
N
C H 2 C O 2 C 2 H 5 H
+ / H
2 OB r C H 2 C O 2 C 2 H 5 C H 2 C O 2 C 2 H 5
O
7 5 %
+ B r C H 2 C O 2 C 2 H 5 H
+ / H 2 O
O
N
H
H + A
B C
Question:
C H 3 C H 2 C C H 2 C H 3
O
C H 3 C H 2 C C H C C H 3
C H 3
O O
N
O
R C O C l
N
O
C R
O H + / H 2 O
C R
O
O
(七 ) Electrophilic aromatic substitution
N H 2 N R 2 N C R
O
HA strongly activiting group
Ortho- & Para- position
N H 2
B r 2 / H 2 O
N H 2
B r B r
B r
N H 2
N C C H 3
O
H B r
2 / H 2 O
N H C O C H 3
B r
C H 3 C O C l
P y r,
H 2 O
H + o r O H -
N H 2
B r
Electrophilic aromatic substitution
N H 2 N H 2
N O 2
Nitrated 硝化
Sulfonated 磺化
N H 2
H 2 S O 4
N H 3 H S O 4 N H S O 3 H
N H 2
S O 3 H
NH3+
SO3-
(八 ) Diazotization & Diazonium Salts 重氮化反应和重氮盐
A r N H 2 + N a N O 2 +H X
0 ~ 5 o C A r N 2
+ X - N a X
A r N N X A r N N X
N NXN N
R
取代基对稳定性的影响
Diazotization & Diazonium Salts
ArN2+ X- 易分解 ----取代反应重氮正离子 ----亲电试剂 -----偶联反应
性质,离子型化合物,水溶性好,稳定性差 (光、热、振动 )
中性或碱性不稳定
Substitution & Applications
被卤素和氰基取代
A r N 2 + X -
C u 2 X 2
A r X + N 2
A r N 2 + X -
C u C N
A r C N + N 2
Sandmeyer Reaction
N 2N 2 + X - K I I + +K X
N 2 + H S O 4 -
H B F 4
N 2 + B F 4 - F
Diazotization 重氮盐不分离、强酸、低温 试验操作
Diazotization & Diazonium Salts
Question?
Diazotization & Diazonium Salts
B r
C l
C H 3
C O O H
C H 3
Diazotization & Diazonium Salts
被羟基和氢取代
N 2
N 2
+
X
-
O C 2 H 5+
+
N 2
+
H S O 4
- H 2 S O 4 / H 2 O
O H
H 3 P O 2
N 2+
N 2
+
X
-
H O C 2 H 5
N 2+
OH
NO 2
O H N O 2 N O 2
N O 2
C H 3
N O 2
C H 3 N O 2
反应条件
Diazotization & Diazonium Salts
被硝基取代
N 2+A r N 2 + B F 4 - N a N O 2
C u 2 + o r C u A r N O 2
NO2
NO2
N H 2
N O 2
N 2 + B F 4 -
N O 2
N a N O 2
取代反应在合成上的应用
N 2 + X -
O 2 N N H 2
活化、定位作用活化能力的控制转换、占位作用胺基的 占位 作用 -- 可以制备两个或三个邻对位定位基处于间位的苯衍生物
Diazotization & Diazonium Salts
Coupling Reaction 偶合反应
N 2 + X -A r + O H p H 8弱 碱 N N O H
N 2 + X -A r + N ( C H 3 ) 2 p H 4 ~ 6
弱 酸 N N N ( C H 3 ) 2
对羟基偶氮苯对 (N,N-二甲氨基 )偶氮苯
N 2 +A r
弱亲电试剂，进攻活泼的芳香环；
定位效应 ------先对位，后邻位
O H N H 2
O H ( N H 2 )
O H ( N H 2 )
S O 3 N a
Diazotization & Diazonium Salts
偶合位置
Azo Compounds 偶氮化合物
N N N NP h
P h N N
P h P h几何异构
N N
Z n / H C l
N H 2
Z n / N a O H
N H N H
S n C l 2 / H C l N H 2
还原反应颜色
(九 ) Diazomethane 重氮甲烷
C N N
H
H
C H 2 N N C H 2 N N
CH2N2
C H 3 S O 2 N C H 3
N O
K O H
C 2 H 5 O H
C H 3 S O 2 O C 2 H 5 + C H 2 N 2
性质：有毒，易挥发，易爆
Diazomethane 重氮甲烷
R C O 2 H + C H 2 N 2 R C O 2 C H 3 + N 2
A r O H + C H 2 N 2 A r O C H 3 + N
2
C H 3 C C H 2 C O C 2 H 5
O O
+ C H 2 N 2 C H C O C 2 H 5
O
C H 3 C
O C H 3
甲基化成酯、醚
R C R '
O
C H 2 N N+
C C H 2
O
R
R '
R C C H 2 R '
O
与醛酮反应
+ N 2C H 2 N N C H 2
分解成卡宾
CarbenCH
2
有机含氮化合物
R N O 2 N O
2
R C N
O
R '
R ' '
C
C
O
O
N R '
R C N R C
R ' N O H
R N H 2 R N H
R '
R N
R '
R ' ' R N
R '
R ' '
R ' ' '
X R N
R '
R ' '
R ' ' '
O H
A r N 2 X C H 2 N 2 N NA r A r
硝基化合物酰胺腈 肟胺重氮和偶氮化合物含氮有机物硝基化合物 Nitro Compunds
酰胺 Amides
腈 Nitriles
肟 Oximes
胺 Amines
重氮和偶氮化合物
Diazonium Salts &
Azo compounds
Amine(胺 )
NH3
胺
(Amine)
铵 铵盐
(Ammonium Salt)
氨
(Ammonia)
R NH2
R N H
R'
R N
R '
R ''
R N
R '
R ''
R '''
X R N
R '
R ''
R '''
O H
季胺盐
(Quaternary Ammonium Salt)
根据 N上所连 烃基 的 种类脂肪胺芳香胺芳脂胺
CH3NH2
N H 2
C H 2 N H 2
一,Classification & Naming:
根据 N上所连 烃基 的 数目
RNH2
R2NH
R3N
R4N+
1° 胺 （伯胺）
Primary Amines
2° 胺 （仲胺）
Secondary Amines
3° 胺 （叔胺）
Tertiary Amines
4° 胺 （季铵盐 )
Quaternary Ammonium
Salt
Classification & Naming
根据分子中 胺基 的数目一元胺多元胺胺的分级与卤代烃、醇不同 ！
(CH3)3C-OH
3° 醇
(CH3)3C-NH2
1° 胺
Classification & Naming
( C H 3 ) 3 C X
3o卤代烃
(CH3)2NH
dimethyl amine
N H 2
aniline 苯胺
N H C H 3
N-methyl aniline
CH3-NH2
methyl amine 甲（基）胺
CH3CH2NH2
ethyl amine 乙胺
Classification & Naming
C H 3 C H 2 C H 2 C H C H C H 3
C H 2 N H 2
N ( C H 3 ) 2
3-胺甲基 -2-N,N-
二甲胺基己烷
C6H5NH3+Cl-
氯化苯铵
C H 3 C H 2 N H C H
C H 2 C H 3
C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3
Classification & Naming
H O C H 2 C H 2 N 2
C H 3 C H
N C H 3
C O 2 H
H
S O 2 HH 2 N
( C H 3 C H 2 N H 3 ) 2 S O 4 -( C H 3 ) 4 N + C l-
3-(N-乙胺基 )庚烷 2-氨基乙醇
-(N-甲胺基 )丙酸 对氨基苯磺酸氯化四甲铵硫酸乙铵二,Structure & Isomerism:
SP3
N
H 3 C
H
H
N
H 3 C
C H 3
C H 3
N
H
H
SP3
SP3
,SP2,
Structure & Isomerism
胺的对映体的转变构型翻转，能垒较低，翻转速度较快
N上不同的取代 手性氮 对映异构体？
—自动外消旋化，不可拆分
Structure & Isomerism
氮在环内，翻转受阻
季铵盐 不能进行氮的翻转 可分离出稳定的旋光异构体胺的对映体的转变Structure & Isomerism
H 3 C
N
N
Troger 碱
S- R-
N
H 5 C 2
C H 2 C H
P h
C H 3
C H 2
N
C 2 H 5
C H C H 2
P h
C H 3
H 2 C
形成 N氧化物,不能翻转
P h N
C 2 H 5
C H 3
O
三,Preparation of Aamines
Preparation by Nucleolic Substitution
1、胺的烷基化
R X + N H 3 R N H 2 R X- H X R 2 N H R X- H X R 3 N R X- H X R 4 N + X -
1° 胺 2° 胺 3° 胺 4° 胺反应产物复杂 如何控制产物在 1° 胺？
采用该法合成胺，哪一种卤代烷不适用？
N H 2 + C H 2 C l N a H C O 3 ( a q,)
8 5 ~ 8 7 %
N H C H 2
9 0 ~ 9 5 o C
+N H 2 C H 3 C H 2 C l ( 过 量 ) N
C H 2 C H 3
C H 2 C H 3
芳香胺
Preparation of Aamines
3,Gabriel 合成法制备 1° 胺
E t h a n o l
N H
O
O
K O H N
O
O
KN
O
O
RRX
2KOH
H2NNH2
N
O
O
R
+C O O KC O O K R N H 2
O
O
N H
N H +
R N H 2
2、芳香卤代烃的胺解
+C l
N O 2
O 2 N N H 3 N H 2
N O 2
O 2 N
C l
N O 2
+ C H 3 N H 2
N O 2
N H C H 3
E t O H
1 6 0 o C
Preparation of Aamines
Preparation by Reduction
N O 2 1,Z n / H C l 2,O H -o r H 2 / P t N H 2
N O 2
N O 2
N H 4 S H
N O 2
N H 2
1,硝基化合物
C H 3 C H 2 B r N a N 3E t h a n o l C H 3 C H 2 N N N ( 1 ) L i A l H 4( 2 ) H
2 O
C H 3 C H 2 N H 2
1° 胺
2,腈
R C N L i A l H 4 R C H 2 N H 2
3,酰胺
R C N R ' 2
O
L i A l H 4 R C H
2 N R ' 2
4,肟
O
H 2 N O H
N O H
N a
C 2 H 5 O H
N H 2
5,Alkyl Azide 叠氮物
Preparation of Aamines
6、羰基化合物的还原胺化 (Reductive Amination)
R C H ( R )
O
+ R ' ' R ' N H 2
H 2 / N i
R C H
H ( R ' )
N R ' R ' '
R C H ( R )
N R ' R ' '
+ H 2 / N iC H 3 C H = O N H 3 C H 3 C H 2 N H 2NH3 1° 胺
+ H 2 / N iC H 3 C H 2 C H O C H 3 C H 2 N H 2 C H 3 C H 2 C H 2 N H C H 2 C H 31° 胺 2° 胺
2° 胺 3° 胺
+R N H 2 2 H 2 C O + 2 H C O O H R N ( C H 3 ) 21° 胺的二甲基化
Preparation of Aamines
Preparation by Rearrangements
1,Hofmann Rearrangements （ Hofmann 重排，降解）
C H 3 ( C H 2 ) 4 C N H 2
O
B r 2
O H - C H 3 ( C H 2 ) 3 C H 2 N H 2
R C N
H
H
O
B r 2
O H -
R C N
H
B r
O
O H - R C N B r
O
O C N RO H - R N H 2
异氰酸酯机理
Preparation of Aamines
C
C O N H 2
H 5 C 2
H 3 C
H
B r 2 / O H - C
N H 2
H 5 C 2
H 3 C
H
R-2-甲基丁酰胺 R-2-甲基丁胺
C
C
H 5 C 2
H 3 C
H
O
N B r
C
N
O
B r
C
H 5 C 2
C H 3
H?
-
-
+
C
N
H 5 C 2
H 3 C
H
C O
三元环过渡态 构型保持SN2
Stereochemistry
Preparation of Aamines
2,Curtius & Schmidt Rearrangements
R C O C l + N a N 3
R C O O H + N a N 3
R C N N N
O
- N 2 N C OR
H 2O R N H 2酰叠氮化合物
Curtius
Schmidt
H 2 OC C lO N a N 3 C N
3
O
N H 2 6 0 %
H 3 O +N a N 3
C l
C O 2 H
C l
N H 2 7 5 %
Preparation by Mannich reaction
Preparation of Aamines
C H 3 C C H 3
O
+ C H 2 O + ( C 2 H 5 ) 2 N H 2 + C l - C H 3 C C H 2 C H 2 N + H ( C 2 H 5 ) 2 C l -
O
6 6 ~ 7 5 %
+ C H 2 O + ( C H 3 ) 2 N H 2 + C l -C C H 3
O
C C H 2 C H 2 N + H ( C H 3 ) 2 C l -
O
7 0 %
-胺基酮?-H 酮 甲醛 胺盐酸性水、醇溶液胺甲基化反应
H 2 C O + H N ( C H 3 ) 2 H O C H 2 N ( C H 3 ) 2 H + C H 2 N + ( C H 3 ) 2
R C C H 2
O H
C H 2 N + ( C H 3 ) 2 - H
+
R C C H 2 C H 2 N ( C H 3 ) 2
O
机理
Preparation of Aamines
Mannich Base
C H 3 C C H 3
O
++
C H O
C H O
N
O
C H 3
C H 3 N H 2
T r o p i n o n e
四,Reaction
N
R
R '
R ''
SP3
Long electron pair
Basicity
碱性，成盐
Nucleophlicity
亲核性，烷基化
Resonance Activition to the Aromatic ring
Electophilic Substitution
芳香环的亲电取代反应
(一 )Basicity and Formation of Ammonium Salts：
氮上的孤对电子
R N H 2.,+ H + R N + H 3
不溶 溶解
R N H 2 + H 2 O K b R N + H 3 O H -+
Lewis Base
pKb = -lgKb 实验测定接受质子或提供电子试验测定的胺的 pKb
N H
3
C H
3
N H
2
( C H
3
)
2
N H
( C H
3
)
3
N
N H
2
N H
2
O
2
N
N H
2
C H
3
O
胺 p K b
4,7 5
3,3 4
3,2 7
4,1 9
9,4
1 3
8,6 6
Basicity and Formation of Ammonium Salts
脂肪胺?氨?苯胺
脂肪胺,2° 胺?1° 胺?3° 胺
芳香胺：
对甲氧基苯胺 >苯胺 >对硝基苯胺
Basicity and Formation of Ammonium Salts
脂肪胺的碱性
2o > 1o >3o
脂肪胺的碱性都大于氨；烷基相同，仲胺碱性最强，
伯、叔胺次之电子 (诱导、共轭）效应溶剂化效应位阻效应
3o > 2o > 1o
1o > 2o > 3 o
1o > 2o > 3 o
胺的碱性强度 决定于氮上电子云密度增高 N上电子云密度降低 N上电子云密度
Basicity and Formation of Ammonium Salts
N
C H 3 C H 2 C H 2 C H 3
H
N
H
pKb 3.01 pKb 2.73
芳香胺的碱性苯胺的结构 p-?共轭 N上电子云密度下降 芳香胺碱性比氨弱
芳香胺氮上氢被推电子基团取代
芳香胺氮上氢被吸电子基团取代
芳香胺苯环上氢被基团取代，对碱性影响
----取代基的 结构 与 位置致活基团 (-NH2,-OCH3,-CH3)
致钝基团 (-NO2,-SO3H,-CO2H,-X,-NH3+)
Basicity and Formation of Ammonium Salts
诱导与共轭
季胺碱 R4N+OH- 离子化合物
碱性顺序：
季胺碱 >脂肪氨 > 氨 > 芳香胺 >酰胺 > 磺酰胺?酰亚胺
Basicity and Formation of Ammonium Salts
胺的成盐反应
RNH2 + H+ RNH3+
R2NH + H+ R2NH2+
R3N + H+ R3NH+
Basicity and Formation of Ammonium Salts
水溶性铵盐：无臭，不挥发的固体，溶于水，但不溶于有机溶剂。
分离，纯化 ——植物中生物碱的提取
利于吸收和保存盐酸普鲁卡因
N H 2
C O O C H 2 C H 2 N ( C 2 H 5 ) 2
N H 2
C O O C H 2 C H 2 + N H ( C 2 H 5 ) 2,C l -
,H C l
乌头碱 /附子手性羧酸的拆分
Basicity and Formation of Ammonium Salts
( R ) R C O O H
( S ) R C O O H
+ ( S ) - R ' N H 2
( R ) - C O O - ( S ) - R 'N H 3
( S ) - C O O - ( S ) - R ' N H 3
非对映异构体番木鳖碱 (strychnine)
马钱子碱 (brucine)
辛可宁 (cinchonine)
奎宁 (quinine)
(二 ) Alkylation and Quaternary Ammonium Salts
Alkylation
R N H2
碱性亲核性 烷基化
R N H 2 R ' X R N H
R '
R ' X R N
R '
R '
R ' X R N
R '
R '
R ' X
( C 2 H 5 ) 4 N + B r - A g 2 O / H 2 O ( C 2 H 5 ) 4 N + O H -
季铵碱
Quaternary Ammonium Base
Alkylation and Quaternary Ammonium Salts
Quaternary
Ammonium
Compounds R N
R '
R '
R ' X R N
R '
R '
R ' O H
H O C H 2 C H 2 N C H 3
C H 3
C H 3
O H
胆碱 (choline)
C H 3 C O C H 2 C H 2 N C H 3
C H 3
C H 3O
B r
溴化乙酰胆碱 (acetylcholine bromide)
C H 3 C O C H 2 C H 2 N C H 3
C H 3
C H 3O
O H
乙酰胆碱 (acetylcholine,ACh)
C H 3 ( C H 2 ) 1 4 C
O
O C H
C H 2 O
C H 2 O C ( C H 2 ) 1 4 C H 3
O
P
O
O -
O C H 2 C H 2 N C H 3
C H 3
C H 3
磷脂
Quaternary Ammonium Salts 两溶性R N
R '
R '
R ' X
相转移催化剂
(Phase-transfer Catalyst)
R C l + N a C N R C N + N a C l
水 相有 机 相有 机 相 水 相
+
+N a C l
1 - C 8 H 1 7 C l Q
+ C N - 1 - C
8 H 1 7 C N + Q
+ C l -
Q + C N - N a C N + Q + C l -
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
o r g a n i c p h a s e
a q u e o u s p h a s e
Phase-transfer Catalyst
++ N a C l1 - C 8 H 1 7 C l 1 - C 8 H 1 7 C NN a C N T B A B
C H 3 ( C H 2 ) 7 C H = C H 2 ( 苯 溶 液 ） [ C H 3 ( C H 2 ) 6 C H 2 ] 3 N
+ C H 3 C l -
K M n O 4 ( a q,),4 0 ~ 5 0 o C C H 3 ( C H 2 ) 7 C O 2 H
9 1 %
[ C H 3 ( C H 2 ) 6 C H 2 ] 3 N + C H 3 C l -C 6 H 5 C H 2 N + ( C H 2 C H 3 ) 3 C l -
( C H 3 ) 4 N + I - ( C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 ) 4 N + B r -
+ H C C l 3 C 6 H 5 C H 2 N
+ ( C H 2 C H 3 ) 3 C l -
5 0 % N a O H ( a q,)
C l
C l 7 2 %
(三 ) Methylation and Hofmann Elimination
N H 2 E x c e s sC H 3 I N ( C H 3 ) 3 I A g 2 OH 2 O / H e a t + N ( C H 3 ) 3
Hofmann Elimination
H
N ( C H 3 ) 3
O H
R C H C H 2
N ( C H 3 ) 3
HH O
-
E2
elinmination
Mechanism of the Hofmann elimination
Methylation and Hofmann Elimination
Hofmann’s rule,The less substituted alkene is preferred
NH2
Excess
CH3I IN ( C H
3 ) 3
A g 2 O
H 2 O / H e a t + N ( C H 3 ) 3+minor major
C H 3 C H 2 C H 2 N C H 2 C H 2 O H
C H 3
C H 3
C H 3 C H 2 C H 2 N
C H 3
C H 3
C H 2 C H 2+
C H 2 C H 2 N
C H 3
C H 3
C H 2 C H 3 O H +C H C H 2 C H 3 C H 2 N ( C H 3 ) 2
N C H 2 C H 2 C H 3 O H
C H 3
C H 3
+N C H
3
C H 3
C H 2 C H C H 3
Methylation and Hofmann Elimination
Stereochemistry of Hofmann elimination
E2 Trans elimination
P h
P h
N ( C H 3 ) 3H
C H 3 H
O H
C C
HP h
N ( C H 3 ) 3 O H
P h
C H 3
H
C C
P h
P h C H
3
H
Methylation and Hofmann Elimination
N
H 3 C C H 3
C H 3
O H
N
H 3 C C H 3
C H 3
N ( C H 3 ) 3
O H
N ( C H 3 ) 3
H
H
H
H
O H
N ( C H 3 ) 3
H
H
H
H
O H N ( C H
3 ) 2 + C H
3 O H
Methylation and Hofmann Elimination
Application 胺结构的分析完全甲基化 Hofmann消除
第一次完全甲基化生成的季铵盐甲基增加个数 胺的级别
消除的次数,产生烯烃及胺的结构 原胺的结构有几个含?-H的烃基
(四 ) Acylation and Sulfonylation
Reaction
R C
O
Cl
R C
O
CR
O
O
or
+ R 'N H 2 R C
O
N H R ' H C l R C O O Ho r+
缚酸剂除酸剂
+ R ' N H 2 R C
O
N H R ' H C l+S O 2 C l
苯磺酰氯 苯磺酰胺
Acylation
Sulfonylation
Acylation and Sulfonylation
Applications
药物合成中的应用
N H 2
O H
( C H 3 C O ) 2 O
N H C O C H 3
O H
( C H 3 C O ) 2 O
N H C O C H 3
O C 2 H 5
N H 2
O C 2 H 5
扑热息痛
(paraspen)
非那西丁
(phenacetin)
H 2 N S O 2 N H R
磺胺药 (抗菌剂，利尿药，降糖药 )
H 2 N S O 2 N H 2
S
N
NOO O
H 2 N
H
S
N
O O
H 2 N
H
N
N
S
N
O O
H 2 N
H
N
N O
O
磺 胺 异 恶 唑
( S u l f a f u r a z o l e )
口 磺 胺 嘧 啶
( S u l f a d i a z i n e )
磺 胺 地 托 辛
( S u l f a d i m e t h o x i n e )
Acylation and Sulfonylation
S
N H 2
O O
N N
SN
O
H
S
H 2 N
OO
S
N H
N
O O
H
C l
乙 酰 唑 胺 ( A c e t a z o l a m i d e ) 氢 氯 噻 嗪 ( H y d r o c h l o r o t h i a z i d e )
N
O
C
O
N H C H 2 C H 2 S
O
O
N H C N H
O
M e
格 列 美 脲 ( G l i m e p i r i d e )
氨基的保护
NH2
NH2
NO2
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
OH-/H2O
芳胺的易氧化性 乙酰氨基的定位规律
胺的分离、鉴定 Hinsberg Reaction
R N H 2
R 2 N H
R 3 N
C 6 H 5 S O 2 C l
C 6 H 5 S O 2 N R
H
C 6 H 5 S O 2 N R 2
R 3 N
N a O H ( a q,)
C 6 H 5 S O 2 N
-
R
N a
+
C 6 H 5 S O 2 N R 2
R 3 N
溶解不溶不反应
Acylation and Sulfonylation
(五 ) Reaction with Nitrous Acid
HNO2,亚硝酸 NaNO2/HCl,NaNO2/H2SO4
芳香伯胺
N H 2
N a N O 2 / H C l ( a q,)
0 - 5 Co
N 2 + C l -
+ N a C l
氯化重氮苯
Diazonium Salt
重氮盐重氮化反应
Diazotization
H O N O + H
+
H O N O
H
+
N O + H
2 O
A r N H 2 + N O A r N N O
H
H
- H
+
A r N N
H
O A r N N O H
+ H
+
A r N N O H 2
- H 2 O
A r N N
Mechanism
脂肪伯胺
e.g.
C H 3 ( C H 2 ) 3 N H 2 N a N O 2 / H C l ( a q,)
2 5 Co
C H 3 ( C H 2 ) 3 O H C H 3 C H 2 C H C H 3
O H
C H 3 ( C H 2 ) 3 C l C H 3 C H 2 C H C H 3
C l
C H 3 C H 2 C H = C H 2
C H 3
C C
C H 3
HH
C H 3
C C
C H 3
H
H
7 %3 %
2 6 %
3 %
5 %
1 3 %
2 5 %
Reaction with Nitrous Acid
-N2 R earran g em en t
R N H 2 H O N = O R N N + H 2 O N 2 + 醇,烯 烃 的 混 合 物
C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 N 2 + C l -C H
3 C H 2 C H 2 C H 2 + C H 3 C H 2 C H C H 3
仲胺
A r N H R
o r
R 2 N H
H N O 2
A r N N
R
O
R N N
R
O
N-亚硝基胺黄色油状物，难溶于水和稀酸
Reaction with Nitrous Acid
脂肪叔胺
R 3 N + H N O 2R 3 H N + N O 2 -
芳香叔胺
( C H 3 ) 2 N H N O 2
( C H 3 ) 2 N C H 3 H N O 2
( C H 3 ) 2 N N O
( C H 3 ) 2 N C H 3
N O
成盐苯环上取代
Reaction with Nitrous Acid
(六 ) Schiff’s base & Enamine (Schiff 碱和烯醇 )
N H 2 + C H ON C H
O H
N C H
水 解Schiff’s Base
Imine
Schiff’s base
Imine & Enamine
- H 2 OC O
+ H 2 N R
1 o
C
O H
N
H
R C N R
- H 2 OC OC
H
H
+ H N R 2
2 o
CC
O H
N
R
R
H
C C N R 2
Imine
Enamine
Enamine (烯胺 )
Formation
酸催化 除水 环状仲胺
N
H
吡 咯 烷
N
H
N
O
H
哌 啶 吗 啉
H N R 2
O
+ H
+
N R 2
+ H 2 O
Enamine (烯胺 )
Reactions
C C N R 2 C N R 2C
亲核能力弱 ; 活泼卤代烃、酰氯反应
N
+ C H
2 C H C H 2 C l
N
C H
2
C H C H
2
H
+
/ H
2
O
O
C H
2
C H C H
2
+ N
H H
Enamine (烯胺 )
N
+
N
C H 2 C O 2 C 2 H 5 H
+ / H
2 OB r C H 2 C O 2 C 2 H 5 C H 2 C O 2 C 2 H 5
O
7 5 %
+ B r C H 2 C O 2 C 2 H 5 H
+ / H 2 O
O
N
H
H + A
B C
Question:
C H 3 C H 2 C C H 2 C H 3
O
C H 3 C H 2 C C H C C H 3
C H 3
O O
N
O
R C O C l
N
O
C R
O H + / H 2 O
C R
O
O
(七 ) Electrophilic aromatic substitution
N H 2 N R 2 N C R
O
HA strongly activiting group
Ortho- & Para- position
N H 2
B r 2 / H 2 O
N H 2
B r B r
B r
N H 2
N C C H 3
O
H B r
2 / H 2 O
N H C O C H 3
B r
C H 3 C O C l
P y r,
H 2 O
H + o r O H -
N H 2
B r
Electrophilic aromatic substitution
N H 2 N H 2
N O 2
Nitrated 硝化
Sulfonated 磺化
N H 2
H 2 S O 4
N H 3 H S O 4 N H S O 3 H
N H 2
S O 3 H
NH3+
SO3-
(八 ) Diazotization & Diazonium Salts 重氮化反应和重氮盐
A r N H 2 + N a N O 2 +H X
0 ~ 5 o C A r N 2
+ X - N a X
A r N N X A r N N X
N NXN N
R
取代基对稳定性的影响
Diazotization & Diazonium Salts
ArN2+ X- 易分解 ----取代反应重氮正离子 ----亲电试剂 -----偶联反应
性质,离子型化合物,水溶性好,稳定性差 (光、热、振动 )
中性或碱性不稳定
Substitution & Applications
被卤素和氰基取代
A r N 2 + X -
C u 2 X 2
A r X + N 2
A r N 2 + X -
C u C N
A r C N + N 2
Sandmeyer Reaction
N 2N 2 + X - K I I + +K X
N 2 + H S O 4 -
H B F 4
N 2 + B F 4 - F
Diazotization 重氮盐不分离、强酸、低温 试验操作
Diazotization & Diazonium Salts
Question?
Diazotization & Diazonium Salts
B r
C l
C H 3
C O O H
C H 3
Diazotization & Diazonium Salts
被羟基和氢取代
N 2
N 2
+
X
-
O C 2 H 5+
+
N 2
+
H S O 4
- H 2 S O 4 / H 2 O
O H
H 3 P O 2
N 2+
N 2
+
X
-
H O C 2 H 5
N 2+
OH
NO 2
O H N O 2 N O 2
N O 2
C H 3
N O 2
C H 3 N O 2
反应条件
Diazotization & Diazonium Salts
被硝基取代
N 2+A r N 2 + B F 4 - N a N O 2
C u 2 + o r C u A r N O 2
NO2
NO2
N H 2
N O 2
N 2 + B F 4 -
N O 2
N a N O 2
取代反应在合成上的应用
N 2 + X -
O 2 N N H 2
活化、定位作用活化能力的控制转换、占位作用胺基的 占位 作用 -- 可以制备两个或三个邻对位定位基处于间位的苯衍生物
Diazotization & Diazonium Salts
Coupling Reaction 偶合反应
N 2 + X -A r + O H p H 8弱 碱 N N O H
N 2 + X -A r + N ( C H 3 ) 2 p H 4 ~ 6
弱 酸 N N N ( C H 3 ) 2
对羟基偶氮苯对 (N,N-二甲氨基 )偶氮苯
N 2 +A r
弱亲电试剂，进攻活泼的芳香环；
定位效应 ------先对位，后邻位
O H N H 2
O H ( N H 2 )
O H ( N H 2 )
S O 3 N a
Diazotization & Diazonium Salts
偶合位置
Azo Compounds 偶氮化合物
N N N NP h
P h N N
P h P h几何异构
N N
Z n / H C l
N H 2
Z n / N a O H
N H N H
S n C l 2 / H C l N H 2
还原反应颜色
(九 ) Diazomethane 重氮甲烷
C N N
H
H
C H 2 N N C H 2 N N
CH2N2
C H 3 S O 2 N C H 3
N O
K O H
C 2 H 5 O H
C H 3 S O 2 O C 2 H 5 + C H 2 N 2
性质：有毒，易挥发，易爆
Diazomethane 重氮甲烷
R C O 2 H + C H 2 N 2 R C O 2 C H 3 + N 2
A r O H + C H 2 N 2 A r O C H 3 + N
2
C H 3 C C H 2 C O C 2 H 5
O O
+ C H 2 N 2 C H C O C 2 H 5
O
C H 3 C
O C H 3
甲基化成酯、醚
R C R '
O
C H 2 N N+
C C H 2
O
R
R '
R C C H 2 R '
O
与醛酮反应
+ N 2C H 2 N N C H 2
分解成卡宾
CarbenCH
2
