北大有机有机含氮化合物2.pptx

2024/4/14 周日有机Chapter 13 Organic Compounds Containing Nitrogen有机含氮化合物有机含氮化合物硝基化合物硝基化合物酰胺酰胺腈腈肟肟胺胺重氮和偶氮化合物重氮和偶氮化合物 2024/4/14 周日有机含氮有机物含氮有机物 硝基化合物 Nitro Compunds酰胺 Amides腈 Nitriles肟 Oximes胺 Amines 重氮和偶氮化合物 Diazonium Salts&Azo compounds2024/4/14 周日有机Amine(胺胺)NH3 胺(Amine)铵 铵盐(Ammonium Salt)氨(Ammonia)季胺盐(Quaternary Ammonium Salt)2024/4/14 周日有机根据N上所连烃基的种类脂肪胺芳香胺芳脂胺CH3NH2一.Classification&Naming:2024/4/14 周日有机根据N上所连烃基的数目RNH2R2NHR3NR4N+1胺（伯胺）Primary Amines2胺（仲胺）Secondary Amines3胺（叔胺）Tertiary Amines 4胺（季铵盐)Quaternary Ammonium SaltClassification&Naming2024/4/14 周日有机根据分子中根据分子中胺基胺基的数目的数目一元胺一元胺多元胺多元胺胺的分级与卤代烃、醇不同胺的分级与卤代烃、醇不同 ！(CH3)3C-OH3醇醇(CH3)3C-NH21胺胺Classification&Naming3o卤代烃卤代烃2024/4/14 周日有机(CH3)2NHdimethyl amineaniline 苯胺N-methyl anilineCH3-NH2methyl amine 甲（基）胺CH3CH2NH2ethyl amine 乙胺Classification&Naming2024/4/14 周日有机3-胺甲基胺甲基-2-N,N-二甲胺基己烷二甲胺基己烷C6H5NH3+Cl-氯化苯铵氯化苯铵Classification&Naming3-(N-乙胺基乙胺基)庚烷庚烷2-氨基乙醇氨基乙醇-(N-甲胺基甲胺基)丙酸丙酸对氨基苯磺酸对氨基苯磺酸氯化四甲铵氯化四甲铵硫酸乙铵硫酸乙铵2024/4/14 周日有机二.Structure&Isomerism:SP32024/4/14 周日有机SP3SP3“SP2 ”Structure&Isomerism2024/4/14 周日有机胺的对映体的转变胺的对映体的转变构型翻转，能垒较低，翻转速度较快构型翻转，能垒较低，翻转速度较快N上不同的取代上不同的取代手性氮手性氮对映异构体对映异构体？自动外消旋化，不可拆分自动外消旋化，不可拆分Structure&Isomerism2024/4/14 周日有机 氮在环内，翻转受阻氮在环内，翻转受阻 季铵盐季铵盐 不能进行氮的翻转不能进行氮的翻转 可分离出稳定的旋光异构体可分离出稳定的旋光异构体胺的对映体的转变胺的对映体的转变Structure&IsomerismTroger 碱S-R-形成形成N氧化物，氧化物，不能翻转不能翻转 2024/4/14 周日有机三三.Preparation of AaminesPreparation by Nucleolic Substitution1、胺的烷基化、胺的烷基化1 胺胺2胺胺3胺胺4胺胺反应产物复杂反应产物复杂如何控制产物在如何控制产物在1 胺？胺？采用该法合成胺，哪一种卤代烷不适用？采用该法合成胺，哪一种卤代烷不适用？芳香胺芳香胺2024/4/14 周日有机 Preparation of Aamines3、Gabriel 合成法制备合成法制备1胺胺2、芳香卤代烃的胺解、芳香卤代烃的胺解2024/4/14 周日有机 Preparation of AaminesPreparation by Reduction1.硝基化合物硝基化合物1 胺胺2.腈腈3.酰胺酰胺4.肟肟5.Alkyl Azide 叠氮物叠氮物2024/4/14 周日有机 Preparation of Aamines6、羰基化合物的还原胺化、羰基化合物的还原胺化(Reductive Amination)NH31 胺胺1 胺胺2 胺胺2 胺胺3 胺胺1 胺的二甲基化胺的二甲基化2024/4/14 周日有机 Preparation of AaminesPreparation by Rearrangements1、Hofmann Rearrangements （Hofmann 重排，降解）重排，降解）异氰酸酯异氰酸酯机理机理2024/4/14 周日有机 Preparation of AaminesR-2-甲基丁酰胺甲基丁酰胺R-2-甲基丁胺甲基丁胺三元环过渡态三元环过渡态构型保持构型保持SN2Stereochemistry2024/4/14 周日有机 Preparation of Aamines2、Curtius&Schmidt Rearrangements酰叠氮化合物酰叠氮化合物CurtiusSchmidt2024/4/14 周日有机Preparation by Mannich reaction Preparation of Aamines-胺基酮胺基酮-H 酮酮甲醛甲醛胺盐胺盐酸性水、醇溶液酸性水、醇溶液胺甲基化反应胺甲基化反应2024/4/14 周日有机机理机理 Preparation of AaminesMannich Base2024/4/14 周日有机四四.ReactionSP3Long electron pairBasicity碱性，成盐碱性，成盐Nucleophlicity亲核性，烷基化亲核性，烷基化Resonance Activition to the Aromatic ringElectophilic Substitution芳香环的亲电取代反应芳香环的亲电取代反应2024/4/14 周日有机(一一)Basicity and Formation of Ammonium Salts：氮上的孤对电子氮上的孤对电子不溶不溶溶解溶解Lewis BasepKb=-lgKb实验测定接受质子或提供电子接受质子或提供电子2024/4/14 周日有机试验测定的胺的试验测定的胺的pKbBasicity and Formation of Ammonium Salts2024/4/14 周日有机脂肪胺脂肪胺 氨氨 苯胺苯胺脂肪胺脂肪胺:2胺胺 1胺胺 3胺胺芳香胺：芳香胺：对甲氧基苯胺对甲氧基苯胺苯胺苯胺对硝基苯胺对硝基苯胺Basicity and Formation of Ammonium Salts2024/4/14 周日有机 脂肪胺的碱性脂肪胺的碱性2o 1o 3o脂肪胺的碱性都大于氨；烷基相同，仲胺碱性最强，脂肪胺的碱性都大于氨；烷基相同，仲胺碱性最强，伯、叔胺次之伯、叔胺次之电子电子(诱导、共轭）效应诱导、共轭）效应溶剂化效应溶剂化效应位阻效应位阻效应3o 2o 1o1o 2o 3 o1o 2o 3 o胺的碱性强度胺的碱性强度决定于氮上电子云密度决定于氮上电子云密度增高增高N上电子云密度上电子云密度降低降低N上电子云密度上电子云密度Basicity and Formation of Ammonium SaltspKb 3.01pKb 2.732024/4/14 周日有机 芳香胺的碱性芳香胺的碱性苯胺的结构苯胺的结构p-共轭共轭N上电子云密度下降上电子云密度下降芳香胺碱性比氨弱芳香胺碱性比氨弱 芳香胺氮上氢被推电子基团取代芳香胺氮上氢被推电子基团取代 芳香胺氮上氢被吸电子基团取代芳香胺氮上氢被吸电子基团取代芳香胺苯环上氢被基团取代，对碱性影响芳香胺苯环上氢被基团取代，对碱性影响 -取代基的取代基的结构结构与与位置位置致活基团致活基团(-NH2,-OCH3,-CH3)致钝基团致钝基团(-NO2,-SO3H,-CO2H,-X,-NH3+)Basicity and Formation of Ammonium Salts诱导与共轭诱导与共轭2024/4/14 周日有机 季胺碱季胺碱离子化合物离子化合物 碱性顺序：碱性顺序：季胺碱季胺碱 脂肪氨脂肪氨 氨氨 芳香胺芳香胺酰胺酰胺 磺酰胺磺酰胺 酰亚胺酰亚胺Basicity and Formation of Ammonium Salts2024/4/14 周日有机胺的成盐反应胺的成盐反应RNH2 +H+RNH3+R2NH +H+R2NH2+R3N +H+R3NH+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。铵盐：无臭，不挥发的固体，溶于水，但不溶于有机溶剂。分离，纯化分离，纯化植物中生物碱的提取植物中生物碱的提取 利于吸收和保存利于吸收和保存盐酸普鲁卡因盐酸普鲁卡因乌头碱乌头碱/附子附子2024/4/14 周日有机手性羧酸的拆分手性羧酸的拆分Basicity and Formation of Ammonium Salts非对映非对映异构体异构体番木鳖碱(strychnine)马钱子碱(brucine)辛可宁(cinchonine)奎宁(quinine)2024/4/14 周日有机(二二)Alkylation and Quaternary Ammonium SaltsAlkylation碱性碱性亲核性亲核性烷基化烷基化 季铵碱季铵碱Quaternary Ammonium Base2024/4/14 周日有机Alkylation and Quaternary Ammonium SaltsQuaternary Ammonium Compounds胆碱胆碱(choline)溴化乙酰胆碱溴化乙酰胆碱(acetylcholine bromide)乙酰胆碱乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)磷脂磷脂2024/4/14 周日有机Quaternary Ammonium Salts两溶性 相转移催化剂相转移催化剂(Phase-transfer Catalyst)2024/4/14 周日有机Phase-transfer Catalyst2024/4/14 周日有机(三三)Methylation and Hofmann Elimination Hofmann Elimination E2elinminationMechanism of the Hofmann elimination2024/4/14 周日有机Methylation and Hofmann Elimination Hofmanns rule:The less substituted alkene is preferredminormajor2024/4/14 周日有机Methylation and Hofmann Elimination Stereochemistry of Hofmann eliminationE2Trans elimination2024/4/14 周日有机Methylation and Hofmann Elimination 2024/4/14 周日有机Methylation and Hofmann Elimination Application胺结构的分析胺结构的分析完全甲基化Hofmann消除 第一次完全甲基化生成的季铵盐甲基增加个数第一次完全甲基化生成的季铵盐甲基增加个数胺的级别胺的级别 消除的次数消除的次数,产生烯烃及胺的结构产生烯烃及胺的结构原胺的结构原胺的结构有几个含有几个含-H的烃基的烃基2024/4/14 周日有机(四四)Acylation and SulfonylationReactionor缚酸剂缚酸剂除酸剂除酸剂苯磺酰氯苯磺酰氯苯磺酰胺苯磺酰胺AcylationSulfonylation2024/4/14 周日有机 Acylation and SulfonylationApplications药物合成中的应用扑热息痛扑热息痛(paraspen)非那西丁非那西丁(phenacetin)磺胺药(抗菌剂，利尿药，降糖药)2024/4/14 周日有机 Acylation and Sulfonylation 2024/4/14 周日有机氨基的保护芳胺的易氧化性乙酰氨基的定位规律胺的分离、鉴定Hinsberg Reaction溶解不溶不反应 Acylation and Sulfonylation2024/4/14 周日有机(五五)Reaction with Nitrous Acid HNO2,亚硝酸亚硝酸NaNO2/HCl,NaNO2/H2SO4芳香伯胺芳香伯胺氯化重氮苯氯化重氮苯Diazonium Salt重氮盐重氮盐重氮化反应重氮化反应DiazotizationMechanism2024/4/14 周日有机脂肪伯胺脂肪伯胺e.g.Reaction with Nitrous Acid 2024/4/14 周日有机仲胺仲胺N-亚硝基胺亚硝基胺黄色油状物，难溶于水和稀酸黄色油状物，难溶于水和稀酸Reaction with Nitrous Acid 2024/4/14 周日有机脂肪叔胺脂肪叔胺芳香叔胺芳香叔胺成盐成盐 苯环上取代苯环上取代Reaction with Nitrous Acid 2024/4/14 周日有机(六六)Schiffs base&Enamine(Schiff 碱和烯醇碱和烯醇)Schiffs BaseImineSchiffs baseImine&EnamineImineEnamine2024/4/14 周日有机Enamine(烯胺烯胺)FormationFormation酸催化酸催化除水除水环状仲胺环状仲胺2024/4/14 周日有机Enamine(烯胺烯胺)Reactions亲核能力弱;活泼卤代烃、酰氯反应2024/4/14 周日有机Enamine(烯胺烯胺)Question:2024/4/14 周日有机(七七)Electrophilic aromatic substitutionA strongly activiting group Ortho-&Para-position2024/4/14 周日有机Electrophilic aromatic substitutionNitrated 硝化硝化Sulfonated 磺化磺化2024/4/14 周日有机(八八)Diazotization&Diazonium Salts 重氮化反应和重氮盐重氮化反应和重氮盐取代基对稳定性的影响取代基对稳定性的影响2024/4/14 周日有机Diazotization&Diazonium SaltsArN2+X-易分解易分解-取代反应取代反应重氮正离子重氮正离子-亲电试剂亲电试剂-偶联反应偶联反应性质性质:离子型化合物离子型化合物,水溶性好水溶性好,稳定性差稳定性差(光、热、振动光、热、振动)中性或碱性不稳定中性或碱性不稳定2024/4/14 周日有机 Substitution&Applications被卤素和氰基取代Sandmeyer ReactionDiazotization重氮盐不分离、强酸、低温重氮盐不分离、强酸、低温试验操作试验操作Diazotization&Diazonium Salts2024/4/14 周日有机Question?Diazotization&Diazonium Salts2024/4/14 周日有机Diazotization&Diazonium Salts被羟基和氢取代反应条件2024/4/14 周日有机Diazotization&Diazonium Salts 被硝基取代被硝基取代 取代反应在合成上的应用取代反应在合成上的应用活化、定位作用活化、定位作用活化能力的控制活化能力的控制转换、占位作用转换、占位作用胺基的胺基的占位占位作用作用-可以制备两个或三可以制备两个或三个邻对位定位基处于间位的苯衍生物个邻对位定位基处于间位的苯衍生物2024/4/14 周日有机Diazotization&Diazonium Salts Coupling Reaction 偶合反应偶合反应对羟基偶氮苯对羟基偶氮苯对对(N,N-二甲氨基二甲氨基)偶氮苯偶氮苯弱亲电试剂，进攻活泼的芳香环；弱亲电试剂，进攻活泼的芳香环；定位效应定位效应-先对位，后邻位先对位，后邻位2024/4/14 周日有机Diazotization&Diazonium Salts偶合位置偶合位置 Azo Compounds 偶氮化合物偶氮化合物几何异构几何异构还原反应还原反应 颜色颜色2024/4/14 周日有机(九九)Diazomethane 重氮甲烷重氮甲烷性质：有毒，易挥发，易爆2024/4/14 周日有机Diazomethane 重氮甲烷重氮甲烷甲基化甲基化成酯、醚成酯、醚与醛酮反应与醛酮反应分解成卡宾分解成卡宾Carben