精细有机合成-第八章

1、第第9 9章章 重氮化和重氮基的转化重氮化和重氮基的转化 重氮化反应重氮化反应 (Diazotization) 重氮基的转化反应重氮基的转化反应8.1 8.1 重氮化反应重氮化反应 概述概述 重氮化反应动力学重氮化反应动力学 重氮化反应历程重氮化反应历程 重氮化反应影响因素重氮化反应影响因素 重氮化方法重氮化方法8.1.1 8.1.1 概述概述 定义定义ArNH2 2HX NaNO2ArN2+X-NaX2H2OHXHCl、HBr、浓浓H2SO4、稀稀H2SO4 、HNO3等等 芳香族伯胺芳香族伯胺与与亚硝酸亚硝酸作用，生产作用，生产重氮盐重氮盐的的反应叫做重氮化反应。反应叫做重氮化反应。RNH

2、2HCl NaNO2ROH N2NaCl 用途用途Ar-N2+X- Ar-NHNH2NaSO3, NaHSO3还原还原Ar-N2+X- + Ar-NH2 Ar-N=N-Ar-NH2Ar-N2+X- + Ar-OH Ar-N=N-Ar-OH偶合偶合偶合偶合 ArN2X- ArY Y=F, Cl, Br, I, CN, OH, H等等重氮基转化重氮基转化 特点特点（1 1）酸要过量酸要过量 理论量：理论量：n(HX):n(ArNH2)=2:12:1 实际比实际比: : n(HX):n(ArNH2)=2.52.54 : 14 : 1ArNH2 2HX NaNO2ArN2+X-NaX2H2O酸的作用酸

3、的作用: :溶解芳胺溶解芳胺: : ArNH2 + HCl ArNH3+Cl-产生产生HNO2：HCl + NaNO2 HNO2 + NaCl维持反应介质强酸性维持反应介质强酸性 ArN2+ + ArNH2 Ar-N=N-NHAr(重氮氨基化合物重氮氨基化合物)Ar NN+OH-H+ArNN OHpH6重氮盐重氮盐重氮酸重氮酸OH-H+ArNNO-pH711 顺式重氮酸盐顺式重氮酸盐OH-H+ArNNO- 反式重氮酸盐反式重氮酸盐ArOH-NNOpH12 亚硝胺亚硝胺（2 2）NaNO2微过量微过量Ar-N=N-NHAr0.50.52 2秒秒2HNO22KI2H2OI22KCl2H2O2NO使

4、淀粉碘化使淀粉碘化钾试纸变蓝钾试纸变蓝H2NSO3HHNO2H2SO4N2H2OH2NC NH2OHNO2CO2N23H2O（3 3）低温反应：低温反应：0 01010 （4 4）重氮盐不稳定重氮盐不稳定 HNO2 H2O+NOArNH2 + HCl ArNH3+Cl-HNO2 H+ + NO2-HNO2 H2O + N2O3HNO2 + HCl NOCl + H2O8.1.2 8.1.2 重氮化反应动力学重氮化反应动力学总总=k1ArNH2HNO22 + k2ArNH2HNO2H+Cl-(N2O3)=k1ArNH2HNO22(NOCl)=k2ArNH2HNO2H+Cl-(k2k1)8.1.3

5、 8.1.3 重氮化反应历程重氮化反应历程ArNH2N O NOO Ar N N O HHNO2慢ArNH2NOCl ArNNO HHCl慢ArN2H2O快 Ar N N O HHArN2H2O快 Ar N N O HH8.1.4 8.1.4 重氮化反应影响因素重氮化反应影响因素 芳胺碱性芳胺碱性 当酸的浓度低时，芳胺碱性的强弱是主要影响因素，碱性愈强的芳胺，重氮化反应速度愈快；在酸的浓度较高时，铵盐水解的难易程度成为主要影响因素，碱性弱的芳胺重氮化速度快。ArNH2 + HCl ArNH3+Cl- 无机酸性质无机酸性质 无机酸无机酸浓浓H2SO4HBrHCl稀稀H2SO4亲电质点亲电质点NO

6、+NOBrNOClN2O3活性活性大大 小小表表 不同无机酸中重氮化亲电质点不同无机酸中重氮化亲电质点 无机酸浓度无机酸浓度 HX 增加：重氮化质点浓度增加增加：重氮化质点浓度增加 ArNH2 降低；降低； HX 降低：降低： ArNH2 增加增加 重氮化质点浓度降低。重氮化质点浓度降低。8.1.5 8.1.5 重氮化方法重氮化方法 碱性碱性较强较强的芳胺的芳胺特点：带供电基，铵盐稳定，不易水解为游离胺特点：带供电基，铵盐稳定，不易水解为游离胺方法：方法： 重氮化时通常先将芳胺溶于稀的无机酸水重氮化时通常先将芳胺溶于稀的无机酸水 溶液，冷却并于搅拌下慢慢加入亚硝酸纳的水溶液，冷却并于搅拌下慢慢

7、加入亚硝酸纳的水溶液，称为正法重氮化法。溶液，称为正法重氮化法。 碱性较弱的芳胺碱性较弱的芳胺 特点特点：（：（1 1）带一个强吸电基或多个带一个强吸电基或多个-Cl-Cl； （2 2）难成铵盐，且铵盐难溶于水；）难成铵盐，且铵盐难溶于水； （3 3）易生成游离胺；）易生成游离胺； （4 4）反应速度快反应速度快。 方法：方法：重氮化时把芳胺溶于浓度高的热无机重氮化时把芳胺溶于浓度高的热无机酸中，然后加冰冷却析出极细的芳胺沉淀，酸中，然后加冰冷却析出极细的芳胺沉淀，迅速一次加入亚硝酸钠溶液。为使重氮化完迅速一次加入亚硝酸钠溶液。为使重氮化完全，避免副反应发生，要有过量的亚硝酸和全，避免副反应发

8、生，要有过量的亚硝酸和足够量的无机酸。足够量的无机酸。 弱碱性芳胺弱碱性芳胺 特点：（特点：（1 1） 有两个或两个以上强吸电基；有两个或两个以上强吸电基； （2 2）不溶于稀酸。）不溶于稀酸。 方法：方法：它们不溶于稀酸而溶于浓酸它们不溶于稀酸而溶于浓酸( (硫酸、硝硫酸、硝酸和磷酸酸和磷酸) )或有机溶剂或有机溶剂( (乙酸和吡啶乙酸和吡啶) )中。重氮中。重氮化时常用浓硫酸或醋酸为介质，用亚硝基硫酸化时常用浓硫酸或醋酸为介质，用亚硝基硫酸(NOHSO(NOHSO4 4) )为重氮化剂。为重氮化剂。 氨基磺酸或氨基羧酸氨基磺酸或氨基羧酸 特点：（特点：（1 1）易形成内盐，在酸性介质下不溶

9、；）易形成内盐，在酸性介质下不溶； （2 2）可以溶于碱。）可以溶于碱。 方法：方法：在重氮化时先把它们溶于碳酸钠或氢氧在重氮化时先把它们溶于碳酸钠或氢氧 化钠水溶液中，然后加入无机酸析出很细的沉化钠水溶液中，然后加入无机酸析出很细的沉淀，再加入亚硝酸钠溶液，进行重氮化。淀，再加入亚硝酸钠溶液，进行重氮化。 对于溶解度更小的对于溶解度更小的1-1-氦基萘氦基萘-4-4-磺酸，可把磺酸，可把等分子比的芳胺和亚硝酸钠混合物在良好搅拌等分子比的芳胺和亚硝酸钠混合物在良好搅拌下，加到冷的稀盐酸中进行反法重氮化。下，加到冷的稀盐酸中进行反法重氮化。 氨基酚类氨基酚类 特点：此类芳胺有邻位、对位氨基苯酚及

10、其硝特点：此类芳胺有邻位、对位氨基苯酚及其硝基、氯基衍生物基、氯基衍生物 。方法：方法：它们都可以采用通常的重氮化方法，但它们都可以采用通常的重氮化方法，但该类中的某些芳胺在无机酸中易被亚硝酸氧该类中的某些芳胺在无机酸中易被亚硝酸氧化成醌亚胺型化合物化成醌亚胺型化合物 8.2 8.2 重氮基的转化反应重氮基的转化反应保留氮的重氮基转化反应保留氮的重氮基转化反应放出氮的重氮基转化反应放出氮的重氮基转化反应N N NuNuRNN XNu12+8.2.1 8.2.1 保留氮的重氮基转化反应保留氮的重氮基转化反应 偶合反应偶合反应 重氮盐还原为芳肼重氮盐还原为芳肼8.2.1.1 8.2.1.1 偶合反

11、应偶合反应 定义定义ArN2XNH2(OH)ArNNNH2(OH) 重氮盐与芳环、杂环或具有活泼亚甲基重氮盐与芳环、杂环或具有活泼亚甲基的化合物反应，生成的化合物反应，生成偶氮化合物偶氮化合物的反应叫做的反应叫做偶合反应偶合反应。 偶合组分：偶合组分：与重氮盐相作用的酚类和胺类彼称与重氮盐相作用的酚类和胺类彼称为偶合组分为偶合组分 （1 1）酚类：）酚类： （2 2）胺类）胺类NH2NH2O HO HO HCO NHR2-2-羟基羟基-3-3-萘甲酰胺萘甲酰胺（3 3）氨基萘酚磺酸）氨基萘酚磺酸 H H酸酸 J J酸酸 酸酸NH2OHSO3HHO3SHO3SNH2OHHO3SOHNH2（4 4

12、）含有活泼亚甲基的化合物）含有活泼亚甲基的化合物CH3C CH2CNHROONNOCCH3CH2NHOOCH3CONH2乙酰乙酰芳胺乙酰乙酰芳胺吡唑酮衍生物吡唑酮衍生物吡啶酮衍生物吡啶酮衍生物 偶合反应历程：偶合反应历程： ArN2+OArNNOHH+ArNNOArN2+NH2ArNNNH2HH+ArNNNH2 反应影响因素反应影响因素 （1 1）偶合组分性质）偶合组分性质 （2 2）重氮组分性质）重氮组分性质ArO ArNR2 ArNHR ArNH2 ArOR ArNH3 NH2CH3NH2OCH3NH2NH2ClClClNH2SO3HNH2NO2NH2NO2ClClNH2NO2NO2（3

13、3）介质）介质图图 pHpH值对酚和芳胺偶合速度的影响值对酚和芳胺偶合速度的影响HO3SN NNH2OHHO3SSO3HN NNO2NH2OHSO3HHO3SH (1)OH(2)HO3SOHNH2OHHHO3SNH2ONN8.2.1.2 8.2.1.2 重氮盐还原为芳肼重氮盐还原为芳肼ArN2+XNa2SO3:NaHSO3(1:1)ArNHNH2 在在亚硫酸盐和亚硫酸氢盐亚硫酸盐和亚硫酸氢盐1:11:1的混合物的混合物的作用下，重氮盐可以还原芳肼。的作用下，重氮盐可以还原芳肼。ArN2+XNa2SO3-NaXArNNSO3NaNaHSO3ArNNHSO3NaSO3Na+H2O-NaHSO4 A

14、rNHNHSO3Na+HCl+H2O-NaHSO4 ArNHNH2HCl重氮重氮-N-N-磺酸钠磺酸钠芳肼芳肼-N,N-N,N-磺酸磺酸钠钠芳肼磺酸钠芳肼磺酸钠芳肼盐酸盐芳肼盐酸盐NHNH2NHNH2ClNHNH2SO3HClClNHNH2SO3HNHNH2H2CCCOOCH3NH2(OC2H5)H2CCCH3NCNO(1)H2O(2)NH3(C2H5OH)98.2.2 98.2.2 放出氮的重氮基转化反应放出氮的重氮基转化反应ArClHCl,Cu2Cl2Sandmeyer反应ArBrHBr,Cu2Br2Sandmeyer反应KI（直接加）ArIBF4Schiemann反应ArN2+ BF4ArFArCNNa2Cu(CN)4NH3（四氰氨络铜钠盐）NaCu(CN)2（氰化亚铜络盐）ArN2+ROH,干燥的重氮盐与醇共热ArORNaOH,ArHGomberg反应Ar ArKSSCOC2H5乙基黄原酸钾Ar SCSOC2H5KOHAr SKH+Ar SHH3PO3(或C2H5OH)还原剂脱氨基反应ArHArOH(1)H2O(2)H2O,CuSO4催化ArN2+COOHNH2COOHBrNH2BrBrCOOHBrN2+BrBrCOOHBrBrBr溴化重氮化次磷酸 H3PO3NO2NO2NH2NO2H2SO4,HNO3硝化Na2S2部分还原N