主要内容硝基化合物的性质及制备胺的分类、结构和重要的化学性质季铵盐的性质及霍夫曼规则胺的制法重氮化合物和偶氮化合物的结构重氮盐的取代反应和偶联反应及其在有机合成上的应用

第十三章含氮有机化合物 • 主要内容 • 硝基化合物的性质及制备 • 胺的分类、结构和重要的化学性质 • 季铵盐的性质及霍夫曼规则 • 胺的制法 • 重氮化合物和偶氮化合物的结构 • 重氮盐的取代反应和偶联反应及其在有机合成上的应用 • 各类分子重排机理

目标要求 1.掌握硝基化合物的性质 2.了解硝基化合物的制备 3.掌握季铵盐的性质及霍夫曼规则 4.了解胺的制法 5.掌握重氮化合物和偶氮化合物的结构 6.掌握重氮盐的取代反应和偶联反应及其在有机合成上的应用 7.掌握各类分子重排机理

一、硝基化合物 分子中含有—NO2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。（一）分类

（二）命名（与卤代烃相次似） 硝基乙烷对硝基甲苯（三）结构硝基化合物的构造式为：

由此看来，硝基中的两个氮氧键的键长应该是不同的，且氮氧双键(－N=O)的键长应短些。由此看来，硝基中的两个氮氧键的键长应该是不同的，且氮氧双键(－N=O)的键长应短些。然而，电子衍射法证明：硝基中两个氮氧键的键长是完全相同的。如：CH3NO2 分子中的两个 N－O 键的键长均为0.122nm。其原因在于：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：由于键长的平均化，硝基中的两个氧原子是等同的。

400℃ CH4 + HNO3 CH3NO2 + H2O NO2，200℃ CH3CH2CH3 CH3CH2CH2NO2 + (CH3)2CHNO2 CH3(CH2)5CHCH3 + NaNO2 CH3(CH2)5CHCH3 + NaI I NO2 （四）脂肪硝基化合物（硝基烷） 1、硝基烷的制法工业上由烷烃在高温下用浓硝酸、N2O4或NO2直接硝化制备。实验室中可通过卤代烷与亚硝酸盐的取代反应来制备硝基烷。

2、硝基烷的性质 ① α-H的活泼性（酸性）具有α-H的硝基化合物，可与强碱作用生成可溶于水的盐。这是因为具有α-H的硝基化合物存在σ,π-超共轭效应，导致发生互变异构现象的结果：显然，不含α-H的 3°硝基化合物就不能与碱作用。

② 还原 硝基化合物可在酸性还原系统中（Fe、Zn、Sn和盐酸）或催化氢化为胺。（五）芳香族硝基化合物 1、芳香族硝基化合物的制法芳香族硝基化合物一般采用直接硝化法制备。

2、芳香族硝基化合物的性质 ① 还原反应　　硝基很容易被还原。脂肪族硝基化合物的还原反就比较简单,在酸性还原系统中或催化氢化可生成伯胺。芳香族硝基化合物可还原成伯胺。若选用适当的还原试剂，可以使硝基苯生成各种不同的中间还原产物，这些中间产物又在一定的条件下互相转变。

O N=N N=N NHNH Fe,Zn,Sn/HCl 酸性介质 Zn/NH4Cl Fe/HCl 中性介质葡萄糖，NaOH Fe，NaOH H2O2 碱性介质 Fe/HCl Fe，NaOH Zn，NaOH NaOBr Zn，NaOH

还原产物因反应条件不同而异，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。多硝基化合物在钠或铵的硫化物、硫氢化物等还原剂作用下，可进行选择性(或部分)还原。如：

CH2=CH—CH2 NO2 CH2=CH—CH2 NH2 此外，利用催化氢化、氢化铝锂都可实现芳香族硝基化合物还原成芳香胺类。如： LiAlH4 ② 硝基对苯环的影响硝基是强吸电子基，当其与苯环直接相连时，不仅使芳环上的亲电取代反应活性↓，以致不能进行(如：F-C反应)，而且通过－I、－C效应，对其邻、对位的取代基产生显著的影响。

a. 对酚、芳酸的酸性及芳胺碱性的影响 当硝基的邻、对位有—OH、 —COOH存在时，由于－I、－C效应的影响，将使酚、芳酸的酸性增强。当硝基的邻、对位有—NH2存在时，由于－I、－C效应的影响，将使芳胺的碱性减弱。但硝基对其间位的基团因只存在－I效应，故影响较小。 b. 对芳卤的影响但在－Cl的邻、对位引入－NO2时，－Cl的反应活性↑，且易于发生亲核取代反应。

这是因为C—Cl键受－NO2的－I、－C效应的影响，使与Cl直接相连的碳原子上电子云密度↓，而有利于亲核试剂的进攻，使其水解反应得以进行。显然，Cl原子的邻、对位上的－NO2数目↑，其亲核取代反应活性↑。这是因为C—Cl键受－NO2的－I、－C效应的影响，使与Cl直接相连的碳原子上电子云密度↓，而有利于亲核试剂的进攻，使其水解反应得以进行。显然，Cl原子的邻、对位上的－NO2数目↑，其亲核取代反应活性↑。

二、胺 (一)胺类化合物（Amine)分类、结构和命名 • 类型叔胺（三级胺）伯胺（一级胺）仲胺（二级胺） R = 烷基：脂肪胺芳基：芳香胺季铵盐（四级铵盐）

胺类化合物的命名 乙胺二乙胺三乙胺甲基乙基环丙胺 N, N-二甲基苯胺 N, 4-二甲基苯胺氨基吡啶苯胺乙二胺 g -氨基丁酸 2-甲氨基庚烷

快速翻转 转180o 对映关系，但无手性手性中心手性中心手性中心脂肪胺 N 原子一般为 sp3 杂化 • 胺类化合物的结构手性胺或手性季铵盐

副反应 (二)胺类化合物的制备方法 • 脂肪族伯胺的制备 • 氨的烷基化（卤代烷的取代，SN2 机理）过量 • 有多取代产物，分离有难度 • 2o 或 3o R－X 可能有消除产物

腈、酰胺、肟、腙的还原 （第12章）（第12章）肟（第10章）腙

醛酮的还原氨化 （过量）为什么要NH3过量？

Gabriel 伯胺合成法 SN2机理邻苯二甲酰亚胺（肼解）或水解对甲苯磺酸酯

合成分析 构型翻转构型翻转构型再次翻转构型翻转例: Gabriel 伯胺合成法应用构型保持手性醇

合成路线

Hofmann 降解机理 未完，接下张ppt • 酰胺的 Hofmann 降解（ Hofmann重排）（新内容） Hofmann 降解比原料少一个碳

缺电子中心 Nitrene (6电子体系) Carbene 的N类似物接上张Hofmann 降解机理

Hofmann 降解的立体化学 问题：请举出几个有类似立体化学的重排反应。迁移基团的构型保持 R*迁移过程 —— 同面迁移

Curtius反应和Schmidt反应——Hofmann降解的扩展 Curtius 反应酰基叠氮 Schmidt 反应 • 机理与Hofmann 降解类似

脂肪族仲胺的制备（一些方法与伯胺的制备类似）脂肪族仲胺的制备（一些方法与伯胺的制备类似）此方法在合成上的主要问题是什么？ • 伯胺的烷基化（卤代烷的取代） • 醛酮的还原胺化（亚胺的还原） • N-取代酰胺的还原

脂肪族叔胺的制备 • 仲胺的烷基化胺的取代基位阻较小，产率较高。 • 通过烯胺的还原烯胺

芳香胺的制备 • 硝基的还原 • 芳香族卤代物的取代（第16章）苯炔机理加成-消除机理

酰胺的 Hofmann 降解 制备芳香伯胺例：

(三）胺类化合物的性质 • 有碱性 • 有亲核性 • 可被氧化剂氧化 • 结构分析有未共用电子对 • 可被强碱夺取 • 可被氧化剂氧化有活泼氢

脂肪胺与芳香胺的碱性比较 • 胺类化合物的碱性给电子基使 N 碱性增强气相中：液相中：溶剂化作用，位阻作用

胺类化合物的亲核性（胺作为亲核试剂） • 与卤代烃的亲核取代反应（胺的烷基化）季铵盐

与醛酮的亲核加成反应 1o 胺亚胺 2o 胺烯胺 3o 胺

叔胺 —— 有机碱 DIEA（二异丙基乙胺）弱亲核性碱 • 与羧酸衍生物的亲核取代反应 1o or 2o 胺 3o 胺

与a, b-不饱和羰基化合物的共轭加成反应（Michael加成）

胺与磺酰氯的反应（补充内容） • 性质类似酰氯 • 比酰氯稳定（在水中有一定的稳定性）磺酰氯: 磺酰胺磺酰氯磺酸酯

磺酰胺的性质 活泼氢 Hinsberg试验——早期用于鉴定胺的类型

磺胺类抗菌素 S.M.Z., 治呼吸道、泌尿、肠道感染 S.D., 磺胺嘧啶 S.N., 对氨基苯磺酰胺 S.G.,磺胺胍，治肠炎 S.I.Z., 磺胺异恶唑

磺胺类药物的合成 (氯磺酸)

胺的氧化 • 伯胺和仲胺的氧化产物一般较为复杂，合成上意义不大 • 叔胺与H2O2的氧化胺氧化合物（氧化胺）产物较为单一有手性的胺氧化物

仲胺与烷基锂的反应（补充内容） 有弱酸性例： LDA的制备弱亲核性强碱（大体积）

早期有机分析中用作区分胺的类型 4. 与 HNO2的反应 (1) 脂肪胺与 HNO2的反应油状物溶于水

伯胺与 HNO2的反应的机理 机理经过碳正离子

碳正离子机理的实验证据 重排产物

邻氨基醇的亚硝酸重排 类似Pinacol重排

邻氨基醇的亚硝酸重排在合成上应用 例：环酮的扩环

第16章：重氮盐及其在合成上的应用 (2) 芳香胺与 HNO2的反应早期有机分析中用作区分芳香胺的类型

(四)季铵盐及其在合成中的应用 季铵盐 • 季铵盐有盐类的特性：固体，熔点高，易溶于水 • 季铵盐与普通铵盐不同

主要内容 硝基化合物的性质及制备 胺的分类、结构和重要的化学性质 季铵盐的性质及霍夫曼规则 胺的制法 重氮化合物和偶氮化合物的结构 重氮盐的取代反应和偶联反应及其在有机合成上的应用