第17章胺.ppt

根据N上所连烃基的种类,脂肪胺,芳香胺,芳脂胺,CH3NH2,一. 分类与命名,第十七章 胺(amines),根据N上所连烃基的数目,RNH2,R2NH,R3N,R4N+,1°胺 （伯胺） Primary Amines,2°胺 （仲胺） Secondary Amines,3°胺 （叔胺） Tertiary Amines,4°胺 （季铵盐) Quaternary Ammonium Salt,根据分子中胺基的数目,一元胺,多元胺,胺的分级与卤代烃、醇不同 ！,(CH3)3C-OH,3°醇,(CH3)3C-NH2,1°胺,3o卤代烃,(CH3)2NH,dimethyl amine,aniline 苯胺,N-methyl aniline,CH3-NH2,methyl amine 甲（基）胺,CH3CH2NH2,ethyl amine 乙胺,3-胺甲基-2-N, N- 二甲胺基己烷,C6H5NH3+Cl-,氯化苯铵,3-(N-乙胺基)庚烷,2-氨基乙醇,-(N-甲胺基)丙酸,对氨基苯磺酸,氯化四甲铵,硫酸乙铵,二 .胺的结构,SP3,SP3,SP3,“ SP2 ”,胺的对映体的转变,构型翻转，能垒较低，翻转速度较快,N上不同的取代,手性氮,对映异构体 ？,自动外消旋化，不可拆分,氮在环内，翻转受阻,季铵盐 不能进行氮的翻转,可分离出稳定的旋光异构体,胺的对映体的转变,Troger 碱,S-,R-, 形成N氧化物，不能翻转,三、胺的物理性质,胺属于极性化合物，除叔胺外，伯胺和仲胺可形成分子间氢键；伯、仲、叔胺与水能形成氢键。氮的电负性比氧小，胺比同分子量的醇沸点低，但比非极性化合物高。,芳香胺毒性很大，通过吸入、食入或皮肤吸收导致中毒,四、胺的制备,1. 氨(胺)的烷基化,卤代烷与氨(胺)的反应, 称为Hofmann烷基化反应,p771,芳香卤代烃亲核取代反应不活泼，与氨反应需在高温、高压、催化剂存在下进行。而芳环上引入硝基会致活芳环，用于制备芳胺。实验室和工业上利用芳胺亲核性弱及产物位阻效应大不易再继续反应的特点制备仲、叔胺。,2. Gabriel合成 由卤代烃直接氨解制备伯胺常会有仲胺、叔胺生成， Gabriel提出由卤代烃制备纯伯胺的方法,有时酰胺水解困难, 可采用肼解,氨基酸合成 p773,3. 硝基化合物还原,（1）催化氢化：污染少，逐步替代化学方法。中性条件下进行，适于对含有对酸、碱敏感的官能团化合物进行还原,制备伯胺,Ni, Pd, Pt,Sn、Fe/HCl,（2）化学还原,选择性还原试剂,硫化铵,硫氢化钠,硫化钠,还原剂计量: 二硝基化合物选择还原,p775,4. 腈及其它含氮化合物的还原,5. 还原氨化醛（酮）在氨存在下催化氢化生成胺的反应（reductive amination),中间体,醛（酮）与伯胺的反应通过半缩胺（亚胺）中间体发生，与仲胺的反应则通过半缩胺（亚胺离子）,还原剂：Ni, NaBH3CN/LiBH3CN,Leuckart反应醛（酮）在高温下与甲酸铵反应得一级胺的反应。,甲酸铵 ：提供氮、作为还原剂,6. Hofmann降解反应(重排反应),P778,酰胺与次卤酸盐的碱溶液作用，释放出CO2，生成比酰胺少一个碳原子的一级胺的反应称为Hofmann降解反应（重排反应）,酰基氮宾,异氰酸酯,氮宾 （Nitrene),活性中间体 （瞬时存在，类似卡宾）,Mechanism,酸性,p778,通常认为卤负离子离去与烷基重排同时发生,迁移基团的立体化学,若酰胺的a-碳为手性碳，则反应后构型不变,a-苯基丙酰胺,a-苯基乙胺,构型保持,有很多证据表明，1,2-迁移的共同特征：迁移基团构型保持,羧酸及其衍生物为原料制备胺,Hofmann,Curtius,Schmidt,p779,五. 胺的反应,SP3,Long electron pair,Basicity 碱性，成盐,Nucleophlicity 亲核性，烷基化,Resonance Activition to the Aromatic ring Electophilic Substitution 芳香环的亲电取代反应,(一)胺的碱性,氮上的孤对电子,不溶,溶解,pKb = -lgKb,实验测定,接受质子或提供电子,试验测定的胺的pKb,Basicity and Formation of Ammonium Salts,脂肪胺氨苯胺,脂肪胺: 2°胺1°胺3°胺,芳香胺： 对甲氧基苯胺苯胺对硝基苯胺, 脂肪胺的碱性,2o 1o 3o,脂肪胺的碱性都大于氨；烷基相同，仲胺碱性最强， 伯、叔胺次之,胺的碱性强度,决定于氮上电子云密度,增高N上电子云密度,降低N上电子云密度, 芳香胺的碱性,苯胺的结构,p-共轭,N上电子云密度下降,芳香胺碱性比氨弱,致活基团(-NH2, -OCH3, -CH3),致钝基团(-NO2, -SO3H, -CO2H, -X, -NH3+), 季胺碱,离子化合物, 碱性顺序：,季胺碱 脂肪氨 氨 芳香胺酰胺 磺酰胺 酰亚胺,Basicity and Formation of Ammonium Salts,(二) 胺的成盐反应,Basicity and Formation of Ammonium Salts,水溶性,铵盐：无臭，不挥发的固体，溶于水，但不溶于有机溶剂。,分离，纯化植物中生物碱的提取,利于吸收和保存,盐酸普鲁卡因,胺可以与盐酸、硫酸、醋酸、草酸等成盐，也可以用碱将盐转变为原来的胺,手性羧酸的拆分,Basicity and Formation of Ammonium Salts,非对映 异构体,番木鳖碱(strychnine),马钱子碱 (brucine),辛可宁(cinchonine),奎宁(quinine),季铵盐,相转移催化作用,叔胺与卤代烷反应生成季铵盐,在水和非极性有机溶剂中都有溶解度,H2O, Na+, OH-,CHCl3,H2O, Na+, Cl-, Bu4N+, OH-,Bu4N+, OH-, CHCl3,水相:,有机相:,Bu4N+Cl- + Na+OH-,Bu4N+OH- + Na+Cl-,Bu4N+OH- + CHCl3,Bu4N+CCl3- + H2O,Bu4N+CCl3-,Bu4N+Cl- + :CCl2,季铵盐与伯、仲、叔胺的盐的不同之处,对碱的行为,与碱作用,胺游离,季铵碱,Alkylation,碱性,亲核性,烷基化,季铵碱 Quaternary Ammonium Base,Quaternary Ammonium Compounds,胆碱(choline),溴化乙酰胆碱(acetylcholine bromide),乙酰胆碱(acetylcholine, ACh),磷脂,(三)季铵碱的Hofmann消除反应,季铵盐在强碱（KOH, NaOH)作用下产生季铵碱，与季铵盐达成平衡。季铵碱的碱性与KOH, NaOH相当。 季铵碱的制备常用湿的氧化银与季铵盐反应。, 季铵碱在加热条件下分解为水、叔胺和烯烃的反应，称为Hofmann消除反应。,p759,C-N键断裂，-氢断裂,？,Hofmann规则 在Hofmann消除反应中，较少烷基取代的 碳原子上的氢优先被消除,-碳上氢的反应性：CH3 RCH2 R2CH,动力学控制,热力学控制，产物稳定,位阻小 酸性强,在Hofmann消除反应中，较少烷基取代的碳原子上 的氢优先被消除适用于碳原子上的取代基是烷基，如碳原子上有苯基、乙烯基、羰基等取代基，反应不服从Hofmann规则。,特列,季铵碱用途：测定胺的结构、合成烯烃,例如,(四) 酰化反应,or,缚酸剂 除酸剂,苯磺酰氯,苯磺酰胺,Acylation,Sulfonylation,1、芳香胺环上亲电取代反应,芳香胺氨基NH2, -NHR, -NR2致活基团，邻对位定位基，但亲电取代反应中，环上的活泼性太强，发生多取代。 改善的方法：保护氨基乙酰化,Page 794,胺的分离、鉴定,溶解,不溶,不反应,Hinsberg Reaction（兴斯堡反应）,（五）胺的氧化,（胺易被氧化）,（氧化胺）,氧化胺为四面体构型。氮原子上连不同取代基时：, 3o胺氧化物的Cope消除反应,氧化胺 碳上连有氢，热分解氧化胺得烯和羟胺。,反应经环状过渡态，顺式消除。,(六) 与亚硝酸的反应,1.一级脂肪伯胺与亚硝酸的反应,重氮化反应有机化学最重要的反应之一,用于氨基的定量测定,一级脂肪伯胺与亚硝酸一个有价值的反应,HNO2, 亚硝酸,NaNO2/HCl, NaNO2/H2SO4,合成转化,氯化重氮苯,Diazonium Salt 重氮盐,Mechanism,2.芳香伯胺与亚硝酸的反应,芳香伯胺,取代基对稳定性的影响,性质: 离子型化合物, 水溶性好, 稳定性差 (光、热、振动) 中性或碱性不稳定,A .芳香重氮盐所涉及的反应, 重氮盐的取代反应 & 应用,被卤素和氰基取代,Sandmeyer Reaction,Diazotization,重氮盐不分离、强酸、低温,试验操作,Question ?,Diazotization & Diazonium Salts,被羟基和氢取代,反应条件,被硝基取代, 取代反应在合成上的应用,活化、定位作用 活化能力的控制,转换、占位作用,胺基的占位作用- 可以制备两个或三 个邻对位定位基处于间位的苯衍生物,重氮盐的偶联反应,重氮离子为弱的亲电试剂，与活性较强的芳香化合物发生反应，生成通式为ArN=NAr的一类化合物，称偶氮化合物，该反应称为偶联反应。,例如：,若对位被占据，则可能偶联在邻位发生,一般重氮离子与胺的偶联在中等酸性条件下进行 （pH 57) , 由于：,pH 5 时,该条件下偶氮离子的量最大,不能偶联,3.仲胺与亚硝酸的反应,N-亚硝基胺 黄色油状物，难溶于水和稀酸,4.脂肪叔胺与亚硝酸的反应,5.芳香叔胺与亚硝酸的反应,成盐,苯环上取代,Reaction with Nitrous Acid,重氮甲烷,重氮甲烷是一个黄色有毒的气体，具有爆炸性，使用要注意安全,1. 重氮甲烷的制备,2. 重氮甲烷的反应,