第十三章含氮化合物

第十三章含氮化合物 烃 卤代烃 含氧化合物 含氮化合物 杂环化合物 饱和烃 不饱和烃 脂环烃 芳香烃 醇 酚 醚 醛 酮 醌 羧酸及其衍生物 生命有机化学 有机化学 硝基化合物 胺类 重氮化合物 偶氮化合物 本章内容 硝基化合物胺类重氮化合物 偶氮化合物 一 硝基化合物 1 硝基化合物的分类 命名2 硝基化合物的制法3 硝基化合物的结构4 硝基化合物的物理性质5 硝基化合物的化学性质 1 硝基化合物的分类 命名 NO2 分子中含有官能团的化合物统称为硝基化合物 硝基化合物可看成是烃分子中的一个或几个氢原子被硝基取代的结果 1 定义 2 分类 根据 NO2连接的烃基的不同 脂肪族硝基化合物 芳香族硝基化合物 CH3NO2 CH3 2 CHNO2 根据 NO2的个数不同 一硝基化合物 多硝基化合物 根据 NO2所连的C原子种类的不同 硝基化合物 与伯碳相连 硝基化合物 与仲碳相连 硝基化合物 与叔碳相连 CH3NO2 CH3 3 CNO2 CH3NO2 3 命名 因为 NO2在优先次序表中排在最后 所以只能做取代基 CH3 CH CH3 NO2 硝基丙烷 邻硝基苯酚 苯基硝基甲烷 1 选主链2 编位号3 写命名 返回 2 硝基化合物的制法 脂肪族硝基化合物的制法 烷烃的气相硝化 因为产物为混合物 意义不大 可不分离而做溶剂 芳香族硝基化合物的制法 直接硝化法 具有苦杏仁味的淡黄色液体 沸点210 8 不溶于水 可随水蒸气蒸发 蒸气有毒 用途 可做高沸点溶剂 主要用来生产苯胺 硝基苯 返回 3 硝基化合物的结构 硝基化合物通式 硝基化合物的构造式为 NO2 sp2杂化 RNO2或ArNO2 N O键长应该是不同的 N O键长应短些 两个N O键的键长均为0 122nm 由于键长的平均化 硝基中的两个氧原子是等同的 可用共振结构表示如下 硝基中 氮原子和两个氧原子上的p轨道相互重叠 形成包括O N O三个原子在内的分子轨道 返回 4 硝基化合物的物理性质 1 沸点 因 NO2是一个强极性基团 因此硝基化合物具有较大的偶极矩 偶极矩 分子间的作用力 故其沸点比相应的卤代烃还要高 2 溶解性 硝基化合物的相对密度都大于1 不溶于水 3 多硝基化合物受热易分解而发生爆炸 如 TNT炸药2 4 6 三硝基苯酚 俗称 苦味酸 4 有的多硝基化合物具有类似天然麝香的香气 而被用作香水 香皂和化妆品的定香剂 如 返回 5 硝基化合物的化学性质 还原反应是芳香族硝基化合物最重要的性质 硝基很容易被还原 还原一般经历以下过程 条件不同 则还原的产物也不同 1 还原反应 以硝基还原为例 A 在酸性介质 通常为HCl 中 以金属Fe Zn或SnCl2为还原剂 可将硝基化合物直接还原成相应的胺 SnCl2 HCl又是一个选择性还原剂 当苯环上同时连有羰基和硝基时 只还原硝基 B 有中性介质中还原时 反应可停留在N 羟基苯胺阶段 C 在OH 介质中 则硝基苯被还原成两分子缩合的产物 2 H的反应 硝基化合物的 H具有酸性 遇碱生成亲核性强的碳负离子 能发生类似羟醛缩合反应 Henry反应 3 芳环上的亲电取代反应 返回 二 胺类 1 胺类的分类 命名2 胺类的制法3 胺类的结构4 胺类的物理性质5 胺类的化学性质 1 胺类的分类 命名 胺分子中的氢原子被一个或几个烃基取代后的化合物统称为胺 1 定义 2 分类 根据烃基的不同 脂肪族胺 芳香胺 CH2CH2CH2NH2 根据分子中氨基的数目 一元胺 多元胺 根据NH3分子中被取代的H原子数目 伯胺 仲胺 叔胺 RNH2 R NH2 n RNH2 R1R2NH R1R2R3N 一类相当于NH4 Cl 和NH4 OH 的化合物 3 命名 简单的脂肪胺是用烃基名称后面加上 胺 来命名 环己胺 苄胺 比较复杂的脂肪族胺是以烃作母体 氨基作为取代基来命名 1 苯基 3 氨基丁烷 2 甲氨基丁烷 当氮原子同时连有芳基和脂肪基时 命名时必须在芳胺名称前面加字母 N N 甲基 N 乙基苯胺 对亚硝基 N N 二甲苯胺 4 4 二硝基二苯胺 返回 2 胺类的制法 1 氨或胺的烷基化 亲核试剂 NH3 RNH2 以1 胺为宜 2 腈或酰胺的还原 3 从酰胺的降解制备 Hofmann降解反应 4 Gabriel合成法 返回 3 胺类的结构 由于胺是棱锥形结构 当氮原子上有三个不同的基时 它是手性分子 返回 4 胺类的物理性质 常温下的状态 甲胺 二甲胺 三甲胺和乙胺为气体 其它胺为液体或固体 许多胺类有难闻的气味 如三甲胺有鱼腥味 1 4 丁二胺俗称腐肉胺 1 5 戊二胺俗称尸胺 沸点 b p 与醇相似 伯胺 仲胺可以形成分子间氢键 其沸点高于相对分子质量相近的非极性化合物 如烷烃 而低于相应的醇或羧酸 为什么 叔胺不能形成分子间氢键 其沸点低于相对分子质量相近的伯胺和仲胺 而与相对分子质量相近的烷烃差不多 返回 5 胺类的化学性质 NH2 碱性 因为能给出孤对电子的是碱 有碱性 烷基化 N上的孤电子对可做亲核试剂与R X发生亲核取代反应 酰基化 N做亲核试剂进攻羰基碳发生亲核取代结果在胺中引入酰基