第十五章胺.

OrganicChemistry有机化学第十五章胺第十五章胺L-麻黄碱(1R,2S)阿托品吗啡碱对羟基乙酰苯胺扑热息痛(paracetamol)糖精钠甲基橙内容胺的分类、命名胺制法和物理性质烃基化，腈和酰胺还原，还原胺化，Hofmann降解，Gabriel合成法，硝基化合物的还原胺的化学性质碱性，烃基化，酰基化，磺基化，与亚硝酸的反应，氧化，芳环上的亲电取代反应季铵盐和季胺碱二元胺偶氮和重氮化合物15.1胺的分类与命名伯胺（一级胺）仲胺（二级胺）叔胺（三级胺）季铵盐（四级铵盐）R=烷基：脂肪胺芳基：芳香胺按烃基个数分类：15.1.1胺的分类季铵碱15.1.1胺的分类按烃基类型分类：脂肪胺：芳胺：叔丁胺哌啶(六氢吡啶)苄胺(Benzylamine)三甲胺α–萘胺二苯胺N,N–二甲苯胺15.1.1胺的分类按氨基个数分类：一元胺：二元胺：三元胺：乙二胺二亚乙基三胺15.1.2胺的命名简单的胺：烃＋“胺”：环己胺1,6–己二胺苯胺(Aniline)当N原子上连有烃基时：烃基名称前加“N”：二甲仲丁胺N,N–二甲基-2-丁胺N,N–二甲基苯胺N,N’–二苯基对苯二胺15.1.2胺的命名复杂的脂肪胺：烃作为母体，氨基作为取代基1–苯基–3–氨基丁烷2–甲氨基庚烷orN–甲基–2–庚胺2–甲乙氨基戊烷15.1.2胺的命名季铵化合物的命名：用“铵”代替“胺”氯化苯铵硫酸二乙铵氢氧化三甲乙铵15.2胺的结构N原子：1s22s22px12py12pz1sp3杂化三甲胺结构•孤对电子占有sp3轨道•几何构型为三角棱锥型•键角接近109.5°叔胺的手性•叔胺分子中三个烷基不同时，分子是手性的•对映异构体室温下可相互转化，翻转能垒约：25kJ•mol-1。含手性氮的化合物Tröger碱季铵化合物含有四个不同烃基时，有手性且可拆分。氮原子是桥原子的化合物,翻转被抑制。15.3胺的制法15.3.1氨或胺的烃基化15.3.2腈和酰胺的还原腈可以催化氢化或LiAlH4还原为伯胺。15.3.3醛和酮的还原胺化在氨与醛、酮的还原氨化过程中，已生成的伯胺会进一步与醛(酮)反应，生成仲胺，反应时，需要增加氨的用量。15.3.3醛和酮的还原胺化仲胺的还原胺化：仲胺与醛或酮的反应则可能经亚胺离子中间体,再还原得到叔胺。例如：15.3.4由酰胺降解制备•Hofmann降解反应：15.3.5Gabriel合成法15.3.5Gabriel合成法肼解15.3.6硝基化合物的还原经硝基化制备芳胺：硝基的还原硝基还原反应示例硝基的选择性还原硫化物为还原剂锡化合物为还原剂15.4胺的物理性质和波谱性质•氢键胺醇N原子电负性比O原子的小，氢键弱。分子间的作用力小。胺是极性化合物，叔胺中不存在氢键；胺的沸点虽比相对分子质量相近的非极性化合物高,但比醇或羧酸的沸点低；伯、仲和叔胺都能与水分子通过氢键发生缔合,因此低级胺易溶于水；物态：甲胺、三甲胺和乙胺为气体外,其它胺均为液体或固体。低级胺的气味与氨相似,较高级的胺则有明显的鱼腥味。胺的红外波谱伸缩振动弯曲振动摇摆振动3500~3270cm-1910~650cm-11650~1580cm-11210~1020cm-11370~1250cm-1伸缩振动sp2Csp3C①②③④①③②④胺的1HNMRδ：0.6~5ppmδ：2.2~2.8ppm15.5胺的化学性质碱性(Basicity):亲核性(Nucleophilicity):被氧化芳环上的亲电取代反应……Z=C:酰基化；S:磺酰化;N:与亚硝酸反应烃基化孤对电子，sp3轨道15.5.1碱性]RNH[]OH][RNH[23bKbbKpKlogpKb越大，碱性越弱。碱性的标度反应：胺的弱碱性4.73.43.34.39.48.713pKb脂肪胺芳胺叔胺三个烷基的空间效应不利于其质子化，不利于共轭酸的溶剂化和稳定。①②③芳胺的碱性p,π–共轭降低了N原子上的电子云密度，碱性减弱。酰胺的碱性酰基：–I效应–C效应:15.5.2烃基化胺作为亲核试剂与R–X、R-OH、Ar-OH发生亲核取代。15.5.3酰基化缚酸剂：过量胺、碳酸钠、吡啶等。吡啶扑热息痛的合成扑热息痛(paracetamol)解热镇痛药物氨基的亲核性比羟基大,氨基优先酰基化。酰化降低氨基对芳环的致活作用异氰酸酯的生成异氰酸苯酯甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)异氰酸酯的反应N–苯基氨基甲酸酯N,N'–二取代脲异氰酸酯与聚氨酯树酯聚氨酯树酯生产过程中的发泡：聚氨酯树酯15.5.4磺酰化可溶反应，但不溶于NaOH溶液与磺酰氯反应产物不稳定，可水解为叔胺并溶于酸。该反应又称为Hinsberg反应，可以用来分离和鉴别伯、仲、叔胺。磺胺与应用S.G.,磺胺胍，治肠炎S.M.Z.,治呼吸道、泌尿、肠道感染糖精钠，人工甜味剂15.5.5与亚硝酸反应脂肪族伯胺与亚硝酸的反应：由于产物复杂，该反应在合成上的意义不大;定量放出氮气，用于胺的定量分析。芳香伯胺与亚硝酸的反应芳香伯胺低温下与亚硝酸作用生成相应的重氮盐，合成上具有重要的意义。例：仲胺与亚硝酸脂肪族或芳香族的仲胺与亚硝酸作用，生成难溶于水的黄色油状或固状N-亚硝基胺。例：N–亚硝基二甲胺(黄色油状)N–亚硝基–N–甲苯胺(黄色油状)叔胺与亚硝酸叔胺上无氢原子，因此脂肪族的叔胺不与亚硝酸发生反应，芳香族叔胺与亚硝酸发生环上亲电取代反应：例：对亚硝基-N,N-二甲苯胺(绿色)15.5.6胺的氧化无论脂肪族还是芳香族的胺均容易被氧化.15.5.7芳环上的亲电取代反应(1)卤化反应定量完成，可用作定性、定量分析。15.5.7芳环上的亲电取代反应(2)硝化硝酸是强的氧化剂，而胺又易被氧化，为避免副反应，可先将芳胺溶于浓硫酸生成硫酸氢盐或用乙酰化法保护氨基。15.5.7芳环上的亲电取代反应(3)磺化苯氨基磺酸对氨基苯磺酸内盐15.6季铵盐和季铵碱叔胺季铵盐熔点高,常常在加热到熔点时即分解。季铵盐季铵碱季铵碱是强碱，受热易分解彻底甲基化反应Hofmann消除反应β–H消除Hofmann消除反应取向1.Hofmann消除经历E1cb历程,即β-质子首先离去产生碳负离子,然后三甲胺消除。•β-质子的酸性比β’-质子的酸性强,优先离去。消除的解释Hofmann消除反应取向说明当β’–C上连有吸电基（如－COR，－NO2，－CN，－C6H5等）时，则消除该β’–C上的氢。Hofmann消除的实质是通过E1cb历程，优先消除酸性强的质子生成碳负离子。Hofmann消除反应用于结构推断15.7二元胺二元胺可由二卤代烃氨解、二酰胺的Hoffman降解、二腈还原制备。制备应用尼龙66EDTA哌嗪重氮化合物重氮化合物：如果−N＝N−基中只有一个氮原子与烃基相连,而另一个氮原子连接的基团不是烃基,这样的化合物叫做重氮化合物。重氮盐：苯重氮氨基苯苯重氮氨基对甲苯氯化苯重氮盐氟硼酸苯重氮盐硫酸氢α-萘重氮盐15.8偶氮和重氮化合物偶氮二异丁腈自由基引发剂偶氮苯对甲氨基偶氮苯偶氮化合物15.8.1重氮盐的制备——重氮化反应芳香族伯胺在低温(0~5℃)和强酸溶液中与NaNO2作用，生成重氮盐的反应称重氮化反应。重氮化反应机理重氮盐结构π,π–共轭重氮盐具有盐的性质。相比较而言，芳香族重氮盐的稳定性较好，但仍需要保存在低温水溶液中。干燥的盐酸或硫酸重氮盐受热易爆炸。15.8.2重氮盐的反应及其在合成中的应用重氮盐很活泼,能发生许多反应,一般可分为两类：失去氮的反应保留氮的反应(1)失去氮的反应芳香重氮盐与H3PO2或C2H5OH作用.(a)重氮基被H原子取代－芳胺的去氨基反应合成应用(一)合成应用(二)合成应用(三)(1)失去氮的反应(b)重氮基被羟基取代例：机理：重氮盐的稀酸溶液加热得到酚由胺制备酚的方法结构：合成示例①②(c)重氮基被卤原子取代在氯化亚铜的盐酸溶液作用下，芳香族重氮盐分解，放出氮气，同时重氮基被氯原子取代。该反应称Sandmeyer反应。例：Gattermann反应用铜粉代替氯化亚铜或溴化亚铜,加热重氮盐,也可得到相应的卤化物,此反应称为Gattermann反应。芳基碘的生成芳环上直接碘化是困难的,但重氮基比较容易被Iˉ取代。加热重氮盐的碘化钾溶液,即可生成相应的碘化物。例如：Schiemann反应不溶于水干燥的氟硼酸重氮盐加热,即分解得到相应的氟化物。此反应称为Schiemann反应。(d)重氮基被氰基取代重氮盐与氰化亚铜的氰化钾水溶液作用,或在铜粉存在下,和氰化钾溶液作用,重氮基被氰基取代。合成示例重氮盐失去氮反应在合成中的应用价值：在芳环上引入用其它方法难于引入的–F,–I,–CN,–OH制备不能通过芳环上亲电取代反应得到化合物(2)保留氮的反应(a)重氮基被还原使用SnCl2+HCl，NaHSO3,Na2SO3,SO2等还原为芳基肼。苯肼(b)偶合反应重氮正离子可与酚、芳胺发生亲电取代，生成偶氮化合物。这种反应称为偶合反应或偶联反应。偶合组分重氮组分偶合条件1.重氮盐与酚偶合，通常在微碱性的介质中进行。此时酚转化为酚氧负离子(Ar-O-)，而氧负离子是比酚羟基(-OH)更强的邻、对位定位基，更容易发生偶合反应。2.重氮盐与芳胺的偶合，通常在微酸性的介质中进行，此时氨基不被质子化，而重氮正离子浓度较高。偶合位置由于空间效应的影响，反应主要发生在强供电基的对位，如对位被占据，则发生在邻位。萘环的偶合位置甲基橙显色原理合成萘酚蓝黑B的合成H酸合成