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文檔簡介
3、胺的化學(xué)性質(zhì)(1)堿性和成鹽反應(yīng)NH3+H2ONH4++OH-RNH2+H2ORNH3++OH-a、脂肪胺的堿性
氨
甲胺
二甲胺
三甲胺
pKa9.2410.6510.739.78
乙胺二乙胺三乙胺
pKa10.7111.010.75
脂肪胺的堿性比氨強。當(dāng)烷基相同時,仲胺的堿性最強,伯胺和叔胺次之。
b、芳香胺的堿性
苯胺的堿性比氨小得多。因為氮上的未共用電子對與苯環(huán)有共軛作用,使其電子云密度降低,從而使其堿性大大減弱。
氨苯胺
N-甲基苯胺
N,N-二甲基苯胺
pKa
9.244.604.855.06
苯胺二苯胺三苯胺
pKa4.601.0近中性苯胺環(huán)上有取代基時,其堿性可以歸納為:
取代基在氨基的對位和間位時,給電子基團使堿性增強,吸電子基團使堿性減弱;并且這種影響在對位比在間位明顯。
取代基在鄰位時,一般與對位影響相似,但由于其它因素的影響,絕大多數(shù)取代基(-OH除外),無論是給電子還是吸電子的,都使堿性比苯胺的減弱;堿性:間硝基苯胺>對硝基苯胺
間甲氧基苯胺苯胺對甲氧基苯胺
pKa4.304.605.30如何解釋間甲氧基苯胺的堿性比苯胺弱,而對甲氧基苯胺的堿性比苯胺強呢?影響胺類堿性的主要因素(A)電子效應(yīng):脂肪叔胺>仲胺>伯胺>NH3
>芳香胺(B)溶劑化效應(yīng):胺氮上的氫越多,其銨正離子越穩(wěn)定。伯胺>仲胺>叔胺
綜上所述,胺的堿性強弱是這些因素綜合影響的結(jié)果。各類胺的堿性強弱大致表現(xiàn)為:脂肪胺中仲胺的堿性最強,而伯胺和叔胺次之。
季銨堿是強堿,其堿性與氫氧化鈉相當(dāng)。
(C)空間效應(yīng)的影響
N原子上連接的基團越多越大,則對N原子上的孤對電子的屏蔽作用越大,與質(zhì)子的結(jié)合就越不易,堿性就越弱。
季銨堿>脂肪胺>NH3>芳香胺>酰胺
季銨堿與酸作用生成季銨鹽,而季銨鹽遇強堿不會游離出季銨堿,說明季銨堿的堿性非常強。建立新的平衡,而不游離出季銨堿。R4N+OH-+HClR4N+Cl-+H2OR4N+Cl-+NaOHR4N+OH-+Na+Cl-芳香胺的堿性(2)烴基化反應(yīng)(鹵代烴的氨基化反應(yīng))
胺類化合物中氮原子上有一對未共用電子,它可以與鹵代烷發(fā)生親核取代反應(yīng)。如伯胺與鹵代烷反應(yīng)得仲銨鹽。仲胺的氮上仍有未共用電子對,可以繼續(xù)與鹵代烷反應(yīng)得叔胺,并且叔胺還可以進一步得到季銨鹽,因此,最后得到的將是復(fù)雜的混合物。所以該反應(yīng)作為胺的制備方法是不合適的。鹵代烷的活性為RI>RBr>RCl
芳胺的反應(yīng)
有時可用醇或酚代替鹵代烷作烴基化試劑:(3)?;磻?yīng)
伯胺和仲胺與酰鹵、酸酐或羧酸能發(fā)生親核取代反應(yīng)得到N-取代或N,N-二取代酰胺,這個反應(yīng)也叫胺的?;磻?yīng)。叔胺因為氮上沒有氫原子,不能發(fā)生此反應(yīng)。應(yīng)用:1、保護氨基;2、降低氨基對芳環(huán)的致活能力;3、引入?;?。如對羥基乙酰苯胺又名撲熱息痛的制備。例如:由苯胺制備對硝基苯胺
苯胺不能直接硝化,因為硝酸能把苯胺氧化成苯醌。所以必須先將氨基“保護”起來,再進行硝化反應(yīng)。(4)磺?;磻?yīng)
伯胺和仲胺能與磺酰氯作用生成磺酰胺,叔胺因氮上無氫原子而不發(fā)生此反應(yīng)。
鑒別:
由伯胺生成的磺酰胺,氮原子上留下的氫因受磺?;挠绊?,而具有弱酸性,能與堿作用成鹽而能溶于水;而仲胺形成的磺酰胺因氮上沒有氫原子,故不能溶于堿液,可利用這些性質(zhì)上的不同進行三種胺的分離與鑒定。稱為興斯堡(Hinsberg)反應(yīng)。(5)與亞硝酸反應(yīng)(a)芳香伯胺(重點掌握)
芳香伯胺與亞硝酸在低溫下反應(yīng)生成重氮鹽,稱為重氮化反應(yīng)。重氮鹽(1)亞硝酸不穩(wěn)定,一般用亞硝酸鈉與鹽酸或硫酸反應(yīng)產(chǎn)生;(2)反應(yīng)產(chǎn)物重氮鹽是易溶于水的固體。干燥的重氮鹽很不穩(wěn)定,容易爆炸,只有在低溫下或在水溶液中才穩(wěn)定,所以,重氮鹽一般保存在冰水中。
(b)脂肪伯胺1、該反應(yīng)能定量地放出氮氣,所以,可以根據(jù)氮氣的量來進行伯胺的定量測定。2、脂肪族胺與亞硝酸的反應(yīng)可適用于擴環(huán)反應(yīng),可制備5至9元的環(huán)狀化合物。
(c)仲胺
脂肪仲胺和芳香仲胺與亞硝酸反應(yīng)的結(jié)果基本相同,都是生成N-亞硝基化合物。用途:1、N-亞硝基仲胺是中性的難溶于水的黃色油狀物或固體,可以用于鑒別仲胺。2、該亞硝基化合物可以經(jīng)水解或還原得到原來的胺,所以可用作仲胺的精制。
(d)叔胺
叔胺氮上無氫原子,脂肪叔胺與亞硝酸一般不發(fā)生反應(yīng)。若反應(yīng)則形成一個不穩(wěn)定的鹽,遇強堿又重新析出叔胺。
芳香叔胺與亞硝酸反應(yīng)得對亞硝基化合物,若對位有取代基,則亞硝基進入鄰位。屬于芳環(huán)上的親電取代反應(yīng),亞硝基正離子(+N=O)是一個親電試劑。
芳香胺的亞硝基化合物都有明顯的顏色,可用于鑒別化合物。
(6)胺的氧化反應(yīng)脂肪胺和芳香胺都容易被氧化,氧化產(chǎn)物復(fù)雜,主要取決于氧化劑的性質(zhì)和反應(yīng)條件。仲胺用H2O2氧化生成羥胺,叔胺用H2O2或RCOOOH氧化則生成氧化胺等。(7)芳香胺芳環(huán)上的親電取代反應(yīng)-NH2、-NHR、-NR2、-NHAr等是強鄰對位定位基。是空阻較大的中等強度的鄰對位定位基。+++++-NH3,-NH2R,-NHR2,-NR3,-NH2Ar是間位定位基。定位效應(yīng)(a)鹵化I2Br2/H2OHClAc2O,CH3COONaBr2/H2OH2OH+(b)磺化濃H2SO4180-190oC-H2O重排成鹽內(nèi)鹽(兩性離子)HOSO2Cl氯磺酸80oCRNH2稀HCl
對氨基苯磺酰胺(SN)是最簡單的磺胺類藥物,也是其他磺胺藥物的母體,它的合成如下:各種磺胺類藥物的通式
(c)硝化硝酸是一強氧化劑,胺極易被氧化,因此不宜直接硝化。(CH3CO)2O回流硝化試劑水解1、若要得到對位產(chǎn)物,則用?;噭┫葘被Wo起來,再進行其它反應(yīng),然后水解恢復(fù)氨基;2、若要得到間位產(chǎn)物,則先將苯胺溶于硫酸,得到硫酸氫鹽,為間位定位基,再進行其它反應(yīng),水解后恢復(fù)氨基;3、若要得到鄰位產(chǎn)物,則用?;噭┫葘被Wo起來,再磺化(占位和定位),進行其它反應(yīng),然后水解恢復(fù)氨基,去掉磺酸基。自學(xué)內(nèi)容季銨鹽和季銨堿—P216(1)季銨鹽受熱分解生成叔胺和鹵代烷;(2)伯,仲,叔胺的銨鹽與強堿作用,得到相應(yīng)的游離胺;當(dāng)用濕的氧化銀作強堿時,則生成的鹵化銀難溶于水,反應(yīng)能順利進行;(3)季銨堿受熱發(fā)生分解,結(jié)構(gòu)不同時分解機理不同,生成產(chǎn)物也不同。三、重氮與偶氮化合物苯重氮正離子的結(jié)構(gòu)
苯重氮正離子中,C-N-N鍵呈線型結(jié)構(gòu),其π軌道與芳環(huán)中的π軌道構(gòu)成共軛體系,從而得以穩(wěn)定。
重氮和偶氮化合物都含-N2-(氮氮重鍵)。-N2-的兩端都與烴基相連叫偶氮化合物,-N=N-叫偶氮基;
-N2-的一端與烴基相連,而另一端與非碳(如X等)相連叫重氮化合物,含有重氮基-N+≡N。1、重氮與偶氮化合物的定義偶氮化合物重氮鹽2、重氮鹽的性質(zhì)及其在合成中的應(yīng)用(1)失去氮的反應(yīng)重氮基(-N2-)在不同條件下可被-OH、-X、-CN、H等取代,生成各種不同的產(chǎn)物,同時放出N2的反應(yīng)。(a)被鹵素或氰基取代
重氮鹽在亞銅鹽催化下,重氮基被-Cl、-Br或-CN取代的反應(yīng)稱為桑德邁爾(Sandmeyer)反應(yīng)。蓋特曼(Gatterman)反應(yīng):用銅粉代替氯化亞銅或溴化亞銅,加熱重氮鹽,得到相應(yīng)的鹵化物。
芳環(huán)上直接碘化比較難,但重氮基比較容易被碘取代,加熱重氮鹽的碘化鉀溶液,可生成相應(yīng)的碘化物。
將重氮鹽先制成氟硼酸重氮鹽,然后小心加熱,使之分解,得到相應(yīng)的氟代物。此法稱希曼(Schiemann)反應(yīng)。(b)被羥基取代(水解反應(yīng))若用鹽酸鹽或氫溴酸鹽,則由于Cl或Br有較強的親核性,易與芳香正離子結(jié)合,產(chǎn)生副產(chǎn)物氯苯或溴苯。該反應(yīng)必須在強酸下進行。若在中性條件下,生成的酚會與還沒有反應(yīng)的重氮鹽發(fā)生偶合反應(yīng)生成偶氮化合物。(c)被氫原子取代若是用乙醇的話,則有副產(chǎn)物芳基乙基醚產(chǎn)生。(d)取代反應(yīng)的應(yīng)用(2)保留氮的反應(yīng)(a)還原反應(yīng)還原成苯肼:以SnCl2+HCl,NaHSO3,Na2SO3以及SO2為還原劑。還原成苯胺:以Zn+HCl為還原劑。(b)偶合反應(yīng)
在弱酸性,中性或弱堿性溶液中,苯重氮正離子(C6H5N2+)作為親電試劑,進攻一些很活潑的芳香烴(如酚、芳胺等)發(fā)生親電取代反應(yīng),生成偶氮化合物的反應(yīng),稱為偶合反應(yīng)。
偶合位置
由于空間阻礙,偶合反應(yīng)主要發(fā)生在作用物的對位,若對位被占據(jù)時,才發(fā)生在鄰位
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