重氮化和重氮基的转化

重氮化和重氮基的转化1.定义

芳香族伯胺与亚硝酸作用，生产重氮盐的反应叫做重氮化反应。HX＝HCl、HBr、浓H2SO4、稀H2SO4

、HNO3等8.1重氮化反应脂肪族伯胺生成的重氮盐极不稳定，没有实用价值。2.用途Ar-N2+X-Ar-NHNH2NaSO3,NaHSO3还原Ar-N2+X-+Ar’-NH2Ar-N=N-Ar’-NH2Ar-N2+X-+Ar’-OHAr-N=N-Ar’-OH偶合偶合

ArN2X-ArY

Y=F,Cl,Br,I,CN,OH,H等重氮基转化第2页,共40页，2024年2月25日，星期天3.重氮化反应历程(1)在稀盐酸中，主要活泼质点是亚硝酰氯（ON-Cl）

NaNO2+HCl→ON-OH+NaCl

ON-OH+HClON-Cl+H2O(2)在稀硫酸中，主要活泼质点是亚硝酸酐（ON-NO2）

2ON-OHON-ON2+H2O第3页,共40页，2024年2月25日，星期天重氮化反应历程是亲电反应，经过N-亚硝化-脱水反应：N-亚硝基活性中间体第4页,共40页，2024年2月25日，星期天4.反应特点（一般反应条件）（1）低温反应

0～10℃

HNO2H2O+NO温度高容易加速重氮盐的分解8.1重氮化反应

第5页,共40页，2024年2月25日，星期天理论量：n(HX):n(ArNH2)

=

2:1实际比:

n(HX):n(ArNH2)

=

2.5～4:1（2）酸要过量8.1重氮化反应4.反应特点（一般反应条件）酸的作用:①溶解芳胺:ArNH2+HCl

ArNH3+Cl-②产生HNO2：HCl+NaNO2

HNO2+NaCl③维持反应介质强酸性

酸性不足会导致偶合反应：ArN2++ArNH2

Ar-N=N-NHAr(重氮氨基化合物)n(H2SO4):n(ArNH2)=1.5～3:1反应溶液的pH值始终小于2（刚果红试纸变蓝）酸性不足芳胺溶解度下降，v

第6页,共40页，2024年2月25日，星期天（3）NaNO2微过量否则会有重氮盐和未反应的芳胺生成偶氮化合物：

ArN2++ArNH2

Ar-N=N-NHAr使淀粉碘化钾试纸变蓝8.1重氮化反应4.反应特点（一般反应条件）当加完亚硝酸钠溶液并经过530分钟后，反应液仍可使KI-淀粉试纸变蓝，即可认为NaNO2微过量，到达反应终点。

重氮化完毕后，过量的亚硝酸须分解掉。搅拌，或加入适量尿酸或氨基磺酸。第7页,共40页，2024年2月25日，星期天5.重氮化方法(1)碱性较强的芳胺的重氮化特点：带甲基、甲氧基等供电基；铵盐稳定，不易水解为游离胺(游离胺的浓度低)；重氮化反应速度慢。

铵盐溶于水：慢速正法重氮化法方法：铵盐不溶于水：快速正法重氮化法第8页,共40页，2024年2月25日，星期天(2)碱性较弱的芳胺的重氮化特点：带一个强吸电基或多个-Cl；难成铵盐，且铵盐难溶于水；易生成游离胺；反应速度快。方法：加热溶解，冷却析出；快速正法重氮化法5.重氮化方法第9页,共40页，2024年2月25日，星期天特点：

有两个或两个以上强吸电基；不溶于稀酸。能溶于浓硫酸，在此溶液中未完全转化为重氮盐，有部分游离胺。方法：

以浓H2SO4或CH3COOH为介质；亚硝基硫酸法（NO+HSO4-)。(3)碱性很弱的芳胺的重氮化先将芳伯胺溶解于45倍质量的浓硫酸中，然后在10～50℃左右加入微过量的亚硝酰硫酸溶液或干燥的粉状亚硝酸钠，重氮化完成后，再进行下一步处理。第10页,共40页，2024年2月25日，星期天特点：易形成内盐，在酸性介质下不溶；可以溶于碱。方法：(4)氨基芳磺酸和氨基芳羧酸的重氮化①碱溶酸析法：先将胺类溶解在微过量的氢氧化钠水溶液或氨水中，然后加入稀盐酸或稀硫酸，使氨基芳磺酸以很细的沉淀析出，接着立即加入微过量的亚硝酸钠水溶液。②反重氮化法：先将氨基磺酸的钠盐水溶液在微碱性条件下与微过量的亚硝酸钠配成混合水溶液，然后在15～35℃放入稀无机酸中。③苯系和萘系的单氨基多磺酸和苯系单氨基单羧酸一般易溶于稀无机酸，可采用正法重氮化法。第11页,共40页，2024年2月25日，星期天

此类芳胺有邻位、对位氨基酚及其硝基、氯基衍生物。它们都可以采用通常的重氮化法。但该类中某些芳胺在无机酸中易被亚硝酸氧化成醌亚胺型化合物。如2-氨基-4、6-二硝基苯酚，其重氮化是先将其溶于苛性钠水溶液中，然后加盐酸以细颗粒形式析出，再加亚硝酸钠进行重氮化。容易被氧化的氨基酚类的重氮化第12页,共40页，2024年2月25日，星期天1）邻二胺类的重氮化：它和亚硝酸作用时一个氨基先被重氮化，然后该重氮基又与未重氮化的氨基作用，生成不具有偶合能力的三氮化合物。2）间二苯胺类的重氮化：其特点是极易重氮化及与重氮化合物偶合。二胺类化合物重氮化的三种情况第13页,共40页，2024年2月25日，星期天8.2重氮基的转化反应δ+1.保留氮的重氮基转化反应（偶合反应和还原为芳肼）本章重点：保留氮的重氮基转化反应2.放出氮的重氮基转化反应第14页,共40页，2024年2月25日，星期天一.重氮盐的偶合反应1.定义

重氮盐与芳环、杂环或具有活泼亚甲基的化合物反应，生成偶氮化合物的反应叫做偶合反应。偶合组分

2-羟基-3-萘甲酰胺重氮组分偶合组分2）胺类1）酚类：第15页,共40页，2024年2月25日，星期天3）氨基萘酚磺酸

4）含有活泼亚甲基的化合物乙酰乙酰芳胺吡唑酮衍生物吡啶酮衍生物H酸J酸γ酸重氮盐偶合反应的偶合组分偶合组分中同时含有氨基和羟基时，则在酸性偶合时，偶氮基进入氨基的邻对位；在碱性偶合时，偶氮基进入羟基的邻对位。第16页,共40页，2024年2月25日，星期天偶合反应历程：

2.反应影响因素1)偶合组分性质2)重氮组分性质＜＜＜＜＜＜＜第17页,共40页，2024年2月25日，星期天1、重氮盐的制备在50ml烧杯中、加入1g对氨基苯磺酸结晶和5ml5％氢氧化钠溶液，温热使结晶溶解，用冰盐浴冷却至0℃以下。另在一试管中配制0.4g亚硝酸钠和3ml水的溶液。将此配制液也加入烧杯中。维持温度0－5℃，在搅拌下，慢慢用滴管滴入1.5ml浓盐酸和5ml水溶液，直至用淀粉－碘化钾试纸检测呈现蓝色为止，继续在冰盐浴中放置15分钟，使反应完全，这时往往有白色细小晶体析出。2、偶合反应在试管中加入0.7mlN,N-二甲基苯胺和0.5ml冰醋酸，并混匀。在搅拌下将此混合液缓慢加到上述冷却的重氮盐溶液中，加完后继续搅拌10min。缓缓加入约15ml5%氢氧化钠溶液，直至反应物变为橙色（此时反应液为碱性）。甲基橙粗品呈细粒状沉淀析出。例：甲基橙的制备第18页,共40页，2024年2月25日，星期天偶氮基能吸收一定波长的可见光，是一个发色团。偶氮染料是品种最多、应用最广的一类合成染料，可用于纤维、纸张、墨水、皮革、塑料、彩色照相材料和食品着色。如：酸性嫩黄G的合成。由4，4'-二氨基三苯甲烷重氮化后与1-（对磺苯基）-3-甲基-5-吡唑啉酮偶合而得。主要用于羊毛、蚕丝和锦纶织物的染色。有些偶氮化合物可用作分析化学中的酸碱指示剂和金属指示剂。

有些偶氮化合物加热时容易分解，释放出氮气，并产生自由基，如偶氮二异丁腈AIBN等：故可用作聚合反应的引发剂。很多偶氮化合物有致癌作用，如曾用于人造奶油着色的“奶油黄”能诱发肝癌，现已禁用。甲基红可引起膀胱和乳腺肿瘤。有些偶氮化合物虽不致癌，但毒性与硝基化合物和芳香胺相近，用时应注意。3.应用第19页,共40页，2024年2月25日，星期天ArN2+二.放出氮的重氮基转化反应第20页,共40页，2024年2月25日，星期天ArN2+二.放出氮的重氮基转化反应第21页,共40页，2024年2月25日，星期天（1）还原剂：乙醇、丙醇、次磷酸Ar－N2+X-+CH3CH2OH→Ar－H+CH3CHO+HX+N2↑1.重氮基被氢原子置换——脱氨基反应Ar－N2+X-+H3PO2+H2O→Ar－H+H3PO4+HX+N2↑讨论：①用重氮盐的盐酸盐或硫酸盐均可。②用H3PO2＋H2O作还原剂较好，无副产物。③用C2H5OH作还原剂时，有副产物C6H5OC2H5生成，若用CH3OH时，则主要生成苯甲醚。二.放出氮的重氮基转化反应第22页,共40页，2024年2月25日，星期天（2）游离基反应（以重氮盐与还原剂乙醇的反应为例）（3）脱氨基反应的用途先利用氨基的定位作用将某些取代基引入到芳环上的指定位置，然后再脱去氨基，以制备某些不能用简单的取代反应制备的化合物。·1.重氮基被氢原子置换——脱氨基反应用次磷酸还原的反应历程也是自由基反应，见p127。第23页,共40页，2024年2月25日，星期天例：解：1.重氮基被氢原子置换——脱氨基反应例：利用氨基的定位作用将某些取代基引入到芳环上的指定位置，再脱去氨基——特殊的定位作用第24页,共40页，2024年2月25日，星期天2.重氮基被羟基置换——重氮盐的水解（1）反应当将重氮盐在酸性水溶液中加热煮沸时，重氮盐首先分解成芳正离子，后者受到水的亲核进攻，而在芳环上引入羟基。二.放出氮的重氮基转化反应第25页,共40页，2024年2月25日，星期天注意1：由于芳正离子非常活泼，可与反应液中其他亲核试剂相反应。为避免生成氯化副产物，芳伯胺重氮化要在稀硫酸介质中进行。为避免芳正离子与生成的酚氧负子反应生成二芳基醚等副产物，最好将生成的可挥发性酚，立即用水蒸气蒸出。或向反应液中加入氯苯等惰性溶剂，使生成的酚立即转入到有机相中。注意2：为避免重氮盐与水解生成的酚发生偶合反应生成羟基偶氮染料，水解反应要在适当浓度（40%～50%浓度）的硫酸中进行。通常是将冷的重氮盐水溶液滴加到沸腾的稀硫酸中。温度一般在102～145℃。

重氮盐首先分解为芳正离子，后者受到水的亲核进攻，继而在芳环上引入羟基。（2）反应机理SN1历程2.重氮基被羟基置换——重氮盐的水解第26页,共40页，2024年2月25日，星期天（3）重氮盐的水解反应的用途

用其他方法不易在芳环上的指定位置引入羟基时，可考虑采用重氮盐的水解。2.重氮基被羟基置换——重氮盐的水解例：解：第27页,共40页，2024年2月25日，星期天例：2.重氮基被羟基置换——重氮盐的水解第28页,共40页，2024年2月25日，星期天（1）重氮基被氯或溴置换——Sandmeyer反应要求芳伯胺重氮化时所用氢卤酸和卤化亚铜中的卤原子都与要引入芳环上的卤原子相同。重氮盐与氯化亚铜、溴化亚铜(或卤化氰)反应，得到氯代或溴代芳烃（或芳腈）：若用新制的铜粉和HCl或HBr来实现则称为Gattermann反应。3.重氮基被卤原子置换第29页,共40页，2024年2月25日，星期天重氮盐正离子先与亚铜盐负离子形成配合物；然后配合物经电子转移生成芳自由基Ar•；最后芳自由基Ar•与CuCl2反应生成氯代产物并重新生成催化剂CuCl。桑德迈尔反应是自由基型的置换反应第30页,共40页，2024年2月25日，星期天桑德迈尔反应的操作方法：一种是将亚铜盐的氢卤酸盐溶液加热至适当温度，然后缓慢滴入冷的重氮盐溶液，滴入速度以立即分解放出氮气为宜。这一操作使亚铜盐始终对重氮盐处于过量状态。适用于反应速度较快的重氮盐。另一种是将重氮盐溶液一次加入到冷却的亚铜盐与氢卤酸溶液中，低温反应一定时间后，再缓慢加热使反应完全。这种方法使重氮盐处于过量，适用于一些配位和电子转移速度较慢的重氮盐。另外，也可以将铜粉加入到冷的重氮盐的氢卤酸水溶液中进行重氮基被氯或溴的置换应——Gattermann反应。3.重氮基被卤原子置换第31页,共40页，2024年2月25日，星期天

I-+I2→I3-Ar－N2++I3-→Ar－N2+·I3-→Ar－I+I2+N2↑-3.重氮基被卤原子置换（2）重氮基被碘置换

由重氮盐置换成碘代芳烃，可直接用碘化钾或碘和重氮盐在酸性溶液中加热即可。重氮盐被碘置换的反应可用于制备以下有机中间体：碘苯用于有机合成。如薗头偶合反应。第32页,共40页，2024年2月25日，星期天①希曼反应（氟硼酸）②无水氟化氢法（无水氟化氢）③水介质铜粉催化分解氟化法（氯化亚铜或铜粉）（3）重氮基被氟置换3.重氮基被卤原子置换第33页,共40页，2024年2月25日，星期天例：解：第34页,共40页，2024年2月25日，星期天4.重氮基被氰基置换重氮盐