第十三章 含氮有机化合物
含氮有机化合物是指含有碳氮键的有机化合物,它们在生物体中起着重要的作用。
第一节 胺
一、胺的分类和命名
胺是氨的烃基衍生物,它可看作是氨分子中的1个氢或几个氢原子被烃基取代后的产物。
(一)胺的分类
1.根据胺分子中氮原子上所连烃基的数目不同,可分为伯胺、仲胺和叔胺。
R —NH 2 R —NH —R ′ R
R ′
R ″
伯胺 肿胺 叔胺
2.根据胺分子中氮原子上所连的烃基种类不同,可分为脂肪胺和芳香胺。
R —NH 2 Ar —NH 2
脂肪胺 芳香胺
氮原子与脂肪烃基直接相连为脂肪胺,与芳环直接相连为芳香胺。 3.根据胺分子中氨基的数目不同,可分为一元胺、二元胺和多元胺。
一元胺:CH 3—CH 2—NH 2 二元胺:H 2N —CH 2—CH 2—NH 2 例如:
脂肪胺 芳香胺
CH 3NH 2
苯胺
甲胺
伯胺:
NH 2
NH
CH 2
仲胺:二苯胺
甲乙胺
CH 3
CH 3
NH
叔胺:三苯胺
甲乙丙胺
CH 2CH 2CH 2
N
CH 3CH 3
CH 3
请注意:伯胺、仲胺、叔胺与伯醇、仲醇、叔醇的区别,胺是根据氮原子上所连烃基数目来分为伯胺、仲胺、叔胺,而醇则是根据羟基所连的烃基来分为伯醇、仲醇、叔醇。例如:
C NH 2
CH 3
CH 3
C OH
CH 3CH 3
伯胺叔醇
CH 3
CH 3
(二)胺的命名
1.简单的胺以胺为母体,按烃基的名称称为某胺。例如:
CH 2
丙胺
CH 2
NH 2
CH 3NH 2
苯胺
甲胺NH 2
CH 3
2.仲胺和叔胺的氮原子上连的烃基相同时,用二或三标明烃基的数目,写在烃基名称前;烃基不同时,从简单到复杂依次写出烃基的名称。例如:
(CH 3)2NH (CH 3CH 2)3N (C 6H 5)3N 二甲胺 三乙胺 三苯胺
NH
CH 2
甲乙胺CH 3
CH 3
甲乙丙胺
CH 2
CH 2
CH 2
CH 3CH 3
CH 3
3.芳香仲胺和叔胺的氮原子上连有烃基时,以芳香胺为母体,在烃基前标上“N-”,以区别连接在芳环上的烃基。例如:
N-甲基苯胺
N ,N-二甲基苯胺
N-甲基-N-乙基苯胺NHCH 3
N (CH 3)2
N
CH 3
CH 2CH 3
4.多元胺可参照多元醇命名,二元胺称为某二胺。例如:
H 2N —CH 2—CH 2—NH 2 H 2N —CH 2—CH 2—CH 2—CH 2—NH 2
乙二胺 1,4-丁二胺
5.对于结构复杂的胺,则以烃为母体,氨基用为取代基命名。例如:
2,4- 二甲基-3-氨基戊烷
对胺基苯甲酸
COOH
CH 3CHCHCHCH 3
CH 3CH 3
NH 2
H 2N
学生思考:胺和醇的结构与命名的异同点。
二、胺的性质
胺和氨相似,其氮原子上都存在未共用的电子对,其化学性质主要决定于此对电子对。 (一)碱性
胺和氨相似,水溶液呈弱碱性。这是由于胺分子中氮原子上未共用的电子
对能接受水中的H +离子,使溶液中的OH -浓度增大,所以溶液呈碱性。 NH 3 + H 2
O NH 4+ + OH - R —NH 2 + H 2
O
R —NH 3+ + OH -
胺都是弱碱,不同的胺碱性强弱不同。
1.脂肪胺的碱性比氨强,并且仲胺>伯胺>叔胺。
二甲胺 > 甲胺 > 三甲胺 > 氨
pK b 3.27 3.36 4.24 4.75
2.芳香胺的碱性比胺弱,即:脂肪胺>氨>芳香胺。并且:
N,N-二甲基苯胺 苯胺
二苯胺
三苯胺
N-甲基苯胺>>
>
>
NH 2
NHCH 3
N(CH 3)2
NH
N
pK b 8.93 9.15 9.30 13.0 近于中性
3.胺能与强酸作用生成盐。例如: CH 3—NH 23—NH 3+Cl - (或 CH 3—NH 2·HCl)
氯化甲铵
盐酸甲胺
+ HCl
(
)
氯化苯铵盐酸苯胺
-或
NH 2NH 2.HCl
NH 3+Cl
胺的盐是结晶性固体,有固定的熔点。铵盐易溶于水,其水溶液与氢氧化钠
等强碱作用,可游离出原来的胺。例如:
+ NaOH
+ NaCl +H 2O
-NH 2NH 3+Cl
因此,可利用胺的碱性与成盐的性质,鉴别、分离提纯胺。 (二)酰化反应
胺与酰卤或酸酐反应,胺的氮原子上的氢原子被酰基(RCO —)取代生成酰胺,此反应称为酰化反应。
伯胺和仲胺的氮上都有氢原子,能发生酰化反应胺,而叔胺的氮上没有氢原子,故不能发生酰化反应。例如:
O
H
O NH
+ HCl
乙酰氯
苯胺
乙酰苯胺(退热冰)
CH 3
CH 3
CH 3CH 2NH 2 + (CH 3CO )2O CH 3CONHCH 2CH 3 + CH 3COOH
乙胺 乙酸酐 乙酰乙胺 乙酸 在碱性溶液中,伯胺、仲胺也可与苯磺酰氯发生苯磺酰化反应,叔胺的氮上没有氢原子不反应。反应产物苯磺酰伯胺,氮上还有一个氢原子,受苯磺酰基的强吸电子诱导效应的影响而呈弱酸性,可与碱反应成盐而溶于碱性溶液中。而苯磺酰仲胺的氮原子上没有氢原子,不溶于碱性溶液。利用这些性质可以鉴别和分离三种胺类,此反应称为兴斯堡(Hinsberg)反应。
SO 2Cl
+ RNH 2
NaOH
SO 2+ HCl
苯磺酰氯
苯磺酰伯胺
伯胺
NaOH
SO 2NHR
+ H 2O
苯磺酰伯胺
SO 2NR
-Na +
苯磺酰伯胺钠盐
SO 2Cl
+ R 2NH
NaOH
SO 2NR 2
+ HCl
苯磺酰氯苯磺酰仲胺
仲胺
(三)胺与亚硝酸的反应
胺都能与亚硝酸反应,但伯、仲、叔胺所得产物不相同。
1.伯胺与亚硝酸的反应 脂肪伯胺与亚硝酸的反应先生成重氮盐,但不稳定,在低温(0℃~5℃)也立刻分解,定量地放出氮气。
0℃~5℃
+ RCH 2OH
脂肪胺脂肪胺重氮盐
NaNO 2,HCl RCH 2N
NCl
+ RCH 2NH 2
N 2 ↑
芳香伯胺与亚硝酸反应,生成较稳定的重氮盐,在0℃~5℃下不分解,但在室温时即分解而放出氮气。
NCl
2 ↑-+
室温
苯胺
芳香重氮盐苯酚
NH 2
OH
此反应能定量放出氮气,可用于伯胺的定量测定。
2.仲胺与亚硝酸反应 脂肪仲胺或芳香仲胺与亚硝酸反应都生成N-亚硝基胺,仲胺氮上氢原子被亚硝基(—NO )取代。例如:
(CH 3CH 2)2NH + HO —NO
(CH 3CH 2)2N —NO + H 2O
二乙胺 N-亚硝基二乙胺
+ HO NO
N-甲基苯胺
N-甲基-N-亚硝基苯胺
CH 3NO
+ H 2O
NH 2CH 3
3.叔胺与亚硝酸的反应 脂肪叔胺与亚硝酸的反应生成不稳定的水溶性亚硝酸盐。
(CH 3CH 2)3N + HNO 23CH 2)3NH]+ NO 2-
三乙胺 亚硝酸三乙铵
芳香叔胺与亚硝酸的作用,不生成盐,而是在苯环的对位引入亚硝基(—NO),生成对亚硝基芳叔胺。例如:
N,N-二甲基苯胺对亚硝基-N,N-二甲基苯胺
(CH 3)2N
+ H 2O
(CH 3)2N
NO
亚硝基化合物在强酸条件下反应的产物呈桔红色,如加碱到碱性,即从桔红色转变为翠绿色。颜色的变化是由于在酸性和碱性溶液中,亚硝基化合物的结构不同。
-+
Cl -
桔红色
翠绿色
(CH 3)2N
NO
(CH 3)2N
NOH
根据亚硝酸与脂肪族和芳香族伯、仲、叔胺反应的不同,可以鉴别不同的胺。 (四)苯胺与溴水的反应
芳香族胺的氮原子上未共用电子对与苯环发生供电子共轭效应,使苯环电子云密度增大,在氨基的邻、对位增大更加显著,使芳胺更易发生亲电取代反应,得邻、对位取代产物。
苯胺与溴水反应,立即生成2,4,6-三溴苯胺白色沉淀。此反应可用于苯胺的定性鉴别和定量分析。
+ 3Br 2
+ 3HBr
NH 2
NH 2
Br
Br Br
三、季铵盐和季铵碱
氮原子上连有4个烃基的化合物称为季铵化合物,氮原子上连的四个烃基可以相同也可不同,它可分为季铵盐(R 4N +X -)和季铵碱(R 4N +OH -)。其结构式为:
R N R R
R +X
-
R N R R R
+OH
-
季铵盐
季铵碱
季铵盐可由叔胺与卤烷反应生成:
R 3N + R —X → R 4N +X —(季铵盐)
季铵碱可由季铵盐与氢氧化钠醇溶液混合反应,生成的卤化钠不溶于醇,经过滤减压蒸发可得季铵碱:
R 4N +X - + NaOH 醇
R 4N +OH - + NaX
季铵盐
季铵碱
季铵盐、季铵碱的命名与铵盐和碱的命名相似,若四个烃基不同时,将烃基从简单到复杂进行排列。例如:
C 2H 5N
c 2H 5
c 2H 5
c 2H 5
+
I -H 3C
N
CH 3
CH 3CH 3
+OH
-
碘化四甲铵(季铵盐)
氢氧化四乙铵(季铵碱)
H 2C N
C 12H 25
CH 3
CH 3
+
Br -
溴化二甲基十二烷基苯甲基铵(新洁尔灭)
季铵盐和季铵碱都是离子型化合物,是白色结晶性固体,具有盐的性质,易溶于水,不溶于非极性溶剂。对热不稳定,加热后易分解:
R 4N +X
- R 3N + RX R 4N +OH
-
R 3N + ROH
学生回答:胺的化学性质与结构的关系?
四、生源胺类和苯丙胺类化合物 1.胆碱和乙酰胆碱
在生物系统中最重要的季铵碱是乙酰胆碱,因最初是在胆汁中发现的,而且有碱性,故称胆碱。它的化学名称为:氢氧化三甲基-2-羟基乙基铵,结构简式为:
HO
CH 2
CH 2
N CH 3
CH 3
CH 3
+OH
-
胆碱羟基上的氢被乙酰基取代,生成乙酰胆碱,它存在于相邻的神经细胞之间,它通过神经节传导神经刺激,是一种重要的传递神经冲动的化学物质,亦称为神经递质。其结构简式为:
H 3C O
CH 2
CH 2
N CH 3CH 3
CH 3
+
OH
_O
2.肾上腺素
肾上腺素又称副肾素,它是肾上腺髓质部分所分泌的一种激素,可从动植物
肾上腺中提制,药用品多用化学方法合成。它的化学名称为D(-)-1-(3,4-二羟基苯基)-2-甲胺基乙醇,其化学结构为:
HO
OH CH CH2NH CH3 OH
3.重酒石酸去甲肾上腺素
重酒石酸去甲肾上腺素最早由动物肾上腺提出物中发现,现用化学方法合成。它的化学名称为D(-)-1-(3,4-二羟基苯基)-2-胺基乙醇重酒石酸盐,其化学结构为:
CH(OH)COOH CH(OH)COOH H2O
OH
OH
CHCH2NH2
OH
重酒石酸去甲肾上腺素的水溶液加入三氯化铁显翠绿色,再缓缓加碳酸氢钠试液即变蓝色,最后成红色。
4.苯异丙胺类化合物
(1)盐酸麻黄碱
供药用的麻黄为麻黄科植物草麻黄或木贼麻黄。盐酸麻黄碱的化学名为(-)-1-苯基-1-羟基-2-甲胺基丙烷盐酸盐,其化学结构为:
CH CH
OH NHCH3
CH3HCl
(2)盐酸甲氧胺
盐酸甲氧胺的化学名为2-氨基-1-(2,5-二甲氧苯基)丙醇盐酸盐,其化学结构为:
OCH3
3CH CH
OH3
NH2HCl
盐酸甲氧胺遇甲醛-硫酸试液显紫色,渐变为棕色,最后成绿色,但盐酸麻黄碱为无色。它遇钼酸铵试液呈绿色;遇钒酸铵试液呈绿黄色;在强碱中呈红色,可溶于正丁醇。
小结:
1.含氮有机化合物是指含有碳氮键的有机化合物,它们在生物体中起着重要的作用。
2.胺是氨的烃基衍生物,它可看作是氨分子中的1个氢或几个氢原子被烃基取代后的产物。
3.根据胺分子中氮原子上所连烃基的数目不同,可分为伯胺、仲胺和叔胺。根据胺分子中氮原子上所连的烃基种类不同,可分为脂肪胺和芳香胺。根据胺分子中氨基的数目不同,可分为一元胺、二元胺和多元胺。
4.简单的胺以胺为母体,按烃基的名称称为某胺。仲胺和叔胺的氮原子上连的烃基相同时,用二或三标明烃基的数目,写在烃基名称前;烃基不同时,从简单到复杂依次写出烃基的名称。芳香仲胺和叔胺的氮原子上连有烃基时,以芳香胺为母体,在烃基前标上“N-”,以区别连接在芳环上的烃基。多元胺可参照多元醇命名,二元胺称为某二胺。对于结构复杂的胺,则以烃为母体,氨基用为取代基命名。
5.胺的性质
(1)碱性:胺和氨相似,水溶液呈弱碱性。脂肪胺的碱性比氨强,并且仲胺>伯胺>叔胺。芳香胺的碱性比胺弱,即:脂肪胺>氨>芳香胺。胺能与强酸作用生成盐。
(2)酰化反应:胺与酰卤或酸酐反应,胺的氮原子上的氢原子被酰基(RCO—)取代生成酰胺,此反应称为酰化反应。在碱性溶液中,伯胺、仲胺也可与苯磺酰氯发生苯磺酰化反应。
(3)胺与亚硝酸的反应:胺都能与亚硝酸反应,但伯、仲、叔胺所得产物不相同。根据亚硝酸与脂肪族和芳香族伯、仲、叔胺反应的不同,可以鉴别不同的胺。
(4)苯胺与溴水的反应:苯胺与溴水反应,立即生成2,4,6-三溴苯胺白色沉淀。
6.季铵盐和季铵碱:氮原子上连有4个烃基的化合物称为季铵化合物,氮原子上连的四个烃基可以相同也可不同,它可分为季铵盐(R4N+X-)和季铵碱(R4N+OH-)。
7.生源胺类和苯丙胺类化合物:胆碱和乙酰胆碱、肾上腺素、重酒石酸去甲肾上腺素、盐酸麻黄碱、盐酸甲氧胺。
学生练习:(1)用化学方法鉴别乙胺、二乙胺和三乙胺。
由上述练习导入第二节新课。
第二节酰胺
一、酰胺的命名
酰胺(amides)可以看作是氨或胺分子中氮原子上的氢原子被酰基取代后的化合物,也可以看作是羧酸分子中羧基上的羟基被氨基或烃氨基取代后的化合物,它属于羧酸衍生物。
R
C
NH 2
O R
NH
O R ′
R
N
O R ″
R ′酰胺
N-取代酰胺
N ,N-二取代酰胺
1.简单酰胺可根据氨基所连的酰基命名,称为“某酰胺”。例如:
H
NH 2
O C
NH 2
O 甲酰胺
乙酰胺苯甲酰胺
CH 3
O NH 2
2.取代酰胺的命名,为了区别氮上的烃基和酰基上的烃基,将氮原子上的取代基放在“某酰胺”前面,用N 表示该烃基连在氮原子上;亦可称为“某酰某胺”。例如:
NH O
NH
O N-甲基乙酰胺(或乙酰甲胺)
N-苯基乙酰胺(或乙酰苯胺)
N
O
H 2C N
O
N ,N-二甲基乙酰胺(或乙酰二甲胺)N-甲基-N-苯基丙酰胺(或丙酰甲基苯基胺)CH 3
CH 3
CH 3CH 3C 6H 5
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
两个酰基同时连在1个氮原子上的化合物称为酰亚胺,例如:
丁二酰亚胺
邻苯二甲酰亚胺
CH 2CH 2C C
NH
O
O C C NH
O O
二、 酰胺的性质 (一)酸碱性
酰胺是近中性的化合物。其水溶液不显碱性,不能使石蕊试纸变色。 由于p-π共轭体系的形成,酰胺分子中氮原子电子云密度降低,氮氢键的极性增强,因此氨基上的氢能表现出极弱的酸性。如果酰胺分子中的氮原子同时与两个酰基相连形成酰亚胺化合物,氮原子上的氢有明显的酸性,能与强碱生成盐。例如:
+ NaOH
乙醚
邻苯二甲酰亚胺
C C NH O O
+ H 2O
C C N - Na +O
(二)水解反应
酰胺与酰卤等羧酸衍生物一样,也能够发生水解反应,但水解反应非常缓慢,须在酸或碱的催化下加热进行。
R
NH 2O + H 2O
R
COOH + NH 4Cl
R COONa + NH 3 ↑
HCl
Δ
羧酸
铵盐
羧酸盐
氨
(三)与亚硝酸反应
酰胺与亚硝酸反应,氨基被羟基取代,生成相应的羧酸,同时放出氮气。
R
NH 2+ HONO
R OH + N 2 ↑+ H 2O
O O
(四)霍夫曼降解反应
在氢氧化钠的碱性溶液中,酰胺与卤素(即次卤酸钠的碱性溶液)反应,酰胺可失去羰基,生成比原酰胺少一个碳原子的伯胺,此反应称为霍夫曼(Hofmann )降解反应。
R
NH 2+ NaOBr
R NH 2+ NaBr + CO 2 ↑
O
学生思考:酰胺与胺在化学性质差异?
三、 尿素
尿素是碳酸的二元酰胺,它可以看作是碳酸分子中2个羟基分别被氨基取代后的化合物,称碳酰二胺,简称为脲。
C
O
C
O NH 2
HO 碳酸碳酰二胺(尿素)H 2N
OH
O
碳酰基
尿素的化学性质与酰胺相似,在酸、碱或酶的催化下可水解,强热时分解成氨和二氧化碳。
尿素的主要化学性质有:
1.弱碱性
尿素具有弱碱性,但碱性很弱,它的水溶液不能使石蕊变色,只能与强酸作
用生成盐。如与硝酸、草酸作用形成不溶于水的白色不溶性盐沉淀,常利用这一性质由尿液中分离尿素。
(草酸脲
H 2N
C
O
NH 2H 2N
O NH 2)22+H 2C 2O 4
H 2C 2O 4 ↓
硝酸脲
H 2N
O
NH 2H 2N
O NH 2+HNO 3
HNO 3 ↓
2.水解反应
与酰胺一样,尿素在酸、碱催化下加热或在酶的作用下发生水解反应。
H 2N
O
NH 2+H 2CO 2↑ +2↑ +32-2NH 4++ 2NH 3↑2NH 3↑
3.尿素与亚硝酸反应:
尿素能与亚硝酸反应放出氮气,同时生成碳酸,后者立即分解为二氧化碳和
水:
H 2N
C
O
NH 2HO
+ 2HNO 2
2 ↑+ 2H 2O
CO 2 ↑
+ H 2O
可通过测量氮气体积来计算尿素的含量。
4.缩二脲反应
将尿素加热并超过其熔点时,两分子尿素间脱去一分子氨,生成缩二脲。
H 2N
O
O NH 2
H 2N
C
O HN
O NH 2+ NH 3 ↑
缩二脲
在缩二脲的碱性溶液中加入稀硫酸铜溶液,呈现紫红色,此颜色反应称为缩二脲反应。
凡分子中含有2个或2个以上的C O
NH
结构的化合物,都可以发生
缩二脲反应,如多肽、蛋白质等。
小结:
1.酰胺(amides)可以看作是氨或胺分子中氮原子上的氢原子被酰基取代后的化合物,也可以看作是羧酸分子中羧基上的羟基被氨基或烃氨基取代后的化合物,它属于羧酸衍生物。
2.简单酰胺可根据氨基所连的酰基命名,称为“某酰胺”。取代酰胺的命名,为了区别氮上的烃基和酰基上的烃基,将氮原子上的取代基放在“某酰胺”前面,用N 表示该烃基连在氮原子上;亦可称为“某酰某胺”。
3.酰胺的性质
(1)酸碱性:酰胺是近中性的化合物。其水溶液不显碱性,不能使石蕊试纸变色。酰亚胺化合物有明显的酸性,能与强碱生成盐。
(2)水解反应:在酸或碱的催化下加热,酰胺能够发生水解反应。
(3)与亚硝酸反应:酰胺与亚硝酸反应,氨基被羟基取代,生成相应的羧酸,同时放出氮气。
(4)霍夫曼降解反应:在氢氧化钠的碱性溶液中,酰胺与卤素反应,酰胺可失去羰基,生成比原酰胺少一个碳原子的伯胺,此反应称为霍夫曼(Hofmann )降解反应。
4.尿素是碳酸的二元酰胺,它可以看作是碳酸分子中2个羟基分别被氨基取代后的化合物,称碳酰二胺,简称为脲。
5.尿素主要化学性质
(1)弱碱性:尿素具有弱碱性,但碱性很弱,它的水溶液不能使石蕊变色,只能与强
酸作用生成盐。
(2)水解反应:尿素在酸、碱催化下加热或在酶的作用下发生水解反应。
(3)尿素与亚硝酸反应:尿素能与亚硝酸反应放出氮气,同时生成碳酸,后者立即分解为二氧化碳和水。
(4)缩二脲反应:
将尿素加热并超过其熔点时,两分子尿素间脱去一分子氨,生成缩二脲。在缩二脲的碱性溶液中加入稀硫酸铜溶液,呈现紫红色,此颜色反应称为缩二脲反应。
学生练习:(1)指出胺与酰胺在结构及化学性质上的差异。
由上述练习导入第三节新课。
第三节 含氮杂环化合物
一、杂环化合物的分类和命名
在有机环状化合物中,由碳原子和非碳原子共同构成环状结构的化合物称为杂环化合物。环中的非碳原子称为杂原子,常见杂原子有氧、硫、氮等。
杂环化合物的环系比较稳定,在结构上与芳香族化合物相似,具有一个闭合
的共轭体素,在性质上具有一定芳香性,是含杂原子的非苯系芳香族化合物。
(一)杂环化合物的分类
杂环化合物是以杂环母环结构为基础进行分类的。根据分子中含有环数目可分为单杂环和多杂环两类。单杂环又根据构成环原子数的多少分为五元杂环和六元杂环,多杂环又可分为桥杂环、螺杂环和稠杂环。稠杂环还可分为苯稠杂环和杂环稠杂环。此外还可以根据所含杂原子的种类和数目来分。
(二)杂环化合物的命名
杂环化合物的命名比较复杂,其名称中包括杂环母环及环上取代基两部分,取代基的命名与芳香族化合物的命名原则相似。杂环母环目前采用的有系统命名法和音译法。
1.系统命名法
系统命名法是把杂环看作是碳环中的碳原子被杂原子替代而得到的,命名时以相应的碳环为母体,在碳环名称前加上杂原子的名称,称为“某杂某”。
2.音译法
音译法命名杂环化合物是根据杂环化合物的外文译音,用同音汉字加“口”字旁,表示是杂环化合物名称。
学生思考:含氮杂环化合物与芳香族化合物命名的异同点?
二、重要的含氮杂环化合物及其衍生物
(一)吡咯及其衍生物
1.吡咯的结构
吡咯环上的5个原子均以sp2杂化轨道成键。其未杂化的5个p轨道相互平行,从侧面重叠形成了1个环状闭合大π键,π电子云分布在环平面的上下方,与苯相似,因此吡咯具有芳香性。
杂环上碳原子的电子云密度比苯环上碳原子的电子云密度高,是多电子共轭体系,因此比苯活泼,更容易发生亲电取代反应。
2.吡咯的性质
吡咯的蒸气遇盐酸浸湿过的松木片呈红色,借此检验吡咯及其低级同系物。
(1)酸碱性
吡咯氮原子上的未共用电子对参与了大π键的形成,因此结合质子的能力减
弱,碱性很弱(pK
b =13.6)。氮原子上氢原子出现质子化倾向,显弱酸性(pK
a
=15)。
N
H
+ KOH
N_
+ H2O
K+
N
H
+ KOH
N_
+ HOH
K+
(2)稳定性
吡咯不稳定,它对酸很敏感,遇酸可使吡咯的闭合共轭体系遭受破坏,形成与环戊二烯相似的结构。后者可以发生聚合反应,生成树脂状物质,也可以水解破坏,成为共轭二烯结构,进而发生聚合反应,最后生成树脂状的多聚物。吡咯对氧化剂也很敏感,甚至在空气中会自行氧化,最后聚全成树脂状物质。
(3)亲电取代反应
①卤代反应吡咯与卤素在室温下激烈反应,生成多卤代物。例如:
N H + Br2+ HBr
N
H
Br
Br
Br Br
②磺化反应由于吡咯对酸不稳定,故不能用酸直接磺化,常用非质子性的吡啶三氧化硫作为磺化试剂进行磺化。
N H N
H
SO3H
③硝化反应 吡咯不能用混酸进行硝化,常用非质子性的硝化试剂—硝酸乙酰酯(CH 3COONO 2)进行硝化。
N
H
N H
NO 2
+ CH 3COONO 2
乙酸酐
+ CH 3COOH
3.吡咯的衍生物 吡咯的许多衍生物广泛存在于自然界,如血红素、叶绿素等,它们的基本骨架都是卟吩环。卟吩环是有4个吡咯环的α-碳原子通过4个次甲基(-CH=)交替连接而成的共轭体系。
(二)吡啶及其衍生物
1.吡啶的结构
吡啶环上的原子均以sp 2杂化轨道成键。其未杂化的6个p 轨道相互平行形成了1个环状闭合大π键,因此吡啶具有芳香性。与吡咯不同的是,吡啶环氮原子的未共用电子对占据了1个sp 2杂化轨道,没有参加环的共轭。
由于氮原子的电负性比碳原子大,产生了吸电子性共轭效应,使环上碳原子的电子云密度降低,因此吡啶是缺电子共轭体系,比苯难于发生亲电取代反应。
2.吡啶的性质 (1)碱性
由于吡啶环上氮原子的未共用电子对未参与形成π键,而且氮原子的电负性比碳原子大,能结合质子显碱性,其碱性比苯胺略强,比脂肪族胺和氨都弱。
N
CH 3NH 2 > NH 3 >
>
NH 2
pK b
3.36
4.75
8.89.3
吡啶能与无机酸反应生成盐。
N
+ HCl
N
Cl
_
+
H
(2)稳定性
吡啶对酸对碱都稳定,吡啶环上氮原子电负性比碳原子强,环上电子云密度降低,因此吡啶环对氧化剂比较稳定,一般不易被氧化。尤其在酸性条件下,吡啶更加稳定,很难被氧化。当环上有烃基时,烃基容易被氧化,甚至吡啶上连有苯环时被氧化的是苯环。例如:
N
N
CH 3
COOH
N
N
+
COOH
吡啶比苯还容易还原,在常压下就可被还原为六氢吡啶。
N
N
H
H 2/Pt
25
(3)亲电及亲核取代反应
由于吡啶环上电子云密度降低,为缺电子共轭体系,其亲电取代反应活性比苯低,环上氮原子相当于第二类定位基,它与硝基苯类似,不发生傅-克反应,取代反应条件比苯要高,取代反应一般发生在3(β)位上。例如:
N
N
2
300℃
Br
3-溴吡啶
由于吡啶环上氮原子的吸电子作用,使得环上的亲核取代反应容易进行,取代基主要进入α-位和γ-位。例如:
N
N
液氨+ NaNH 2
N
NH 2
NH 2
+
3.吡啶的衍生物
(1)烟酸及其衍生物
N
N
COOH CONH 2
烟酸(β-吡啶甲酸)
烟酰胺(β-吡啶甲酰胺)
β-吡啶甲酸俗称烟酸,由烟碱氧化可制得烟酸。烟酸和烟酰胺都是白色晶体。
N
CON(C 2H 5)2
尼可刹米
(N,N-二乙基-3-吡啶甲酰胺)
尼可刹米又称可拉明,化学名为N ,N-二乙基-3-吡啶甲酰胺,为呼吸中枢兴奋药,用于中枢呼吸和循环衰竭。
N
N
异烟酸异烟酰肼COOH
CONHNH 2
(γ-吡啶甲酸)
(γ-吡啶甲酰肼)
γ-吡啶甲酸是烟酸的同分异构体,俗称异烟酸。异烟酸与水合肼生成的异烟酰肼,简称异烟肼,是高效、低毒的抗结核药,又名雷米封。
(2)维生素B 6
维生素B 6包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺三种物质,它们都是吡啶衍生物。
N
吡哆醇CH 2OH
CH 2OH
HO CH 3
N 吡哆醛
CHO
CH 2OH
HO CH 3
N 吡哆胺
CH 2NH 2
CH 2OH
HO CH 3
学生回答:吡咯与吡啶结构上的异同点?
(三)嘧啶及其衍生物 1.嘧啶的结构
嘧啶的化学名称为1,3-二氮杂苯,共有三种同分异构体,另二种分别是哒嗪和吡嗪,它们总称为二氮嗪。其结构为:
N
N N N
N
N
嘧啶
(1,3-二氮杂苯)
哒嗪吡嗪(1,2-二氮杂苯)
(1,4-二氮杂苯)
嘧啶的结构与吡啶相似,2个氮原子均以sp 2杂化轨道形成σ键,并都在1
个sp 2杂化轨道保留了一对未共用电子对。
2.嘧啶的性质
嘧啶的化学性质与吡啶相似,但由于2个氮原子的相互影响,明显地降低了环上的电子云密度,使嘧啶的碱性(pK b =12.7)比吡啶弱得多,亲电取代反应也比吡啶困难,而亲核取代反应则比吡啶容易。
嘧啶可以与一分子的强酸生成盐,表现为一元碱。
N
N N N +H
+ HCl
Cl
-
嘧啶亲电取代反应也比吡啶困难,只有当环上被第一类定位基活化后,亲电取代反应才能顺利进行。
N
N NH 2
280℃
N N NH 2Br
嘧啶亲核取代反应则比吡啶容易,取代基主要进入2,4,6-位。
N
N NaNH 2130℃~160℃
CH 3
N N CH 3
N
N
CH 3
NH 2
+
H 2N
3.嘧啶的衍生物
自然界无游离的嘧啶存在,但它的衍生物在自然界却很广泛,其中有些衍生物具有重要的生理活性。例如胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶是核酸分子中的碱基,并且它们都有互变异构现象。
N N
NH 2HO
N N
OH
HO
N N OH
HO
CH 3
胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶
例如胞嘧啶烯醇式与酮式的互变异构为:
N N
NH 2HO
N N
H NH 2
O 烯醇式
酮式
维生素B 1又称硫胺素,它具有维持糖代谢及神经传导与消化的正常功能的
作用。主要用于治疗脚气病,多发性神经炎和胃肠道病疾病。
N N
NH 2·HCl CH 2CH 3
N
S
+
CH 2CH 2OH
Cl -
维生素B 1
甲氧苄氨嘧啶又称磺胺增效剂或广谱增效剂,它与磺胺类药物联合使用,可增强抗菌作用。
N
CH 2
NH 2
NH 2
CH 3O CH 3O CH 3O
甲氧苄氨嘧啶
有些合成药物中也含有嘧啶环结构,如抗菌药磺胺嘧啶和镇静催眠苯巴比妥。
SO 2
H 2N
NH
N
N
磺胺嘧啶
NH
NH
O O
O C 2H 5C 6H 5
苯巴比妥
(四)嘌呤及其衍生物 1.嘌呤的结构与性质
嘌呤本身在自然界不存在,但它的衍生物却广泛存在于生物体内。其结构如下:
N N
N H
N 12
3
4
5
678
9
从结构看嘌呤是由嘧啶环和咪唑环稠合而成。在嘌呤分子中存在着互变异构体。
N N
N H
N 12
3
4
5
67
8
9N
N
N NH 12
3
4
567
8
9
9H -嘌呤7H -嘌呤
第一节 胺 一、分类和命名 1.定义:氨分子中的氢原子被氨基取代后所得到的化合物。 2.分类:根据氨分子中的一个、二个和三个氢原子被烃基取 代分成伯胺(10胺)、仲胺(20胺)和叔胺(30胺)。相当于 氢氧化铵NH 4OH 和卤化铵NH 4X 的四个氢全被烃基取代所 成的化合物叫做季铵碱和季铵盐。根据氨基所连的烃基不同 可分为脂肪胺(R-NH 2)和芳香胺(Ar-NH 2)。根据氨基的 数目又可分成一元胺和多元胺。应当注意的是: NH 3 → R-NH 2 伯胺 → R 2NH 仲胺 → R 3N 叔胺 NH 4OH → R 4NOH 季铵碱 NH 4X → R 4NX 季铵盐 伯、仲、叔胺与伯、仲、叔醇的分级依据不同。胺的分 级着眼于氮原子上烃基的数目;醇的分级立足于羟基所连的 碳原子的级别。例如叔丁醇是叔醇而叔丁胺属于伯胺。 叔丁醇 (30醇) 叔丁胺(10胺) 要掌握氨、胺和铵的用法。氨是NH 3氨分子从形式上去 掉一个氢原子,剩余部分叫做氨基-NH 2,(去掉二个氢原子 叫亚氨基=NH)。氨分子中氢原子被烃基取代生成有机化合 物的胺。季铵类的名称用铵,表示它与NH 4的关系。 3.命名:对于简单的胺,命名时在“胺”字之前加上烃基的 名称即可。仲胺和叔胺中,当烃基相同时,在烃基名称之前 加词头“二”或“三”。例如: CH 3NH 2 甲胺 (CH 3)2NH 二甲胺 OH CH 3CH 3CH 3C CH 3CH 3CH 3 C NH 2
(CH3)3N 三甲胺C6H5NH2苯胺 (C6H5)2NH 二苯胺(C6H5)3N 三苯胺 而仲胺或叔胺分子中烃基不同时,命名时选最复杂的烃基作为母体伯胺,小烃基作为取代基,并在前面冠以“N”,突出它是连在氮原子上。例如: CH3CH2CH2N(CH3)CH2CH3N-甲基-N-乙基丙胺 (或甲乙丙胺) C6H5CH(CH3)NHCH3N-甲基-1-苯基乙胺 C6H5N(CH3)2N,N-二甲基苯胺季铵盐和季铵碱,如4个烃基相同时,其命名与卤化铵和氢氧化铵的命名相似,称为卤化四某铵和氢氧化四某铵;若烃基不同时,烃基名称由小到大依次排列。例如:(CH3)4N+Cl-氯化四甲铵 (CH3)4N+OH-氢氧化四甲铵[HOCH2CH2N+(CH3)3]OH-氢氧化三甲基-2-羟乙基铵(胆碱) [C6H5CH2N+(CH3)2C12H25]Br-溴化二甲基十二烷基苄基铵 二、物理性质 1.状态:低级脂肪胺,如甲胺、二甲胺和三甲胺等,在常温下是气体,丙胺以上是液体,十二胺以上为固体。芳香胺是无色高沸点的液体或低熔点的固体,并有毒性。 2.沸点:同分异构体的伯、仲、叔胺,其沸点依次降低。这是因伯、仲胺分子之间可形成氢键,叔胺则不能。例如丙胺、甲乙胺和三甲胺的沸点分别为48.7℃、36.5℃和2.5℃。 3.水溶性:低级的伯、仲、叔胺都有较好的水溶性。因为它们都能与水形成氢键。随着分子量的增加,其水溶性迅速减小。 三、化学性质
第十四章含氮有机化合物 1.给出下列化合物名称或写出结构式。 (CH3)2CH NH2(CH3)2NCH2CH3 NH CH2CH3 CH3 NH CH3O2N NC N+NCl- O2N N N OH OH H32 H 对硝基氯化苄苦味酸 1,4,6-三硝基萘 答案: 3-氨基戊烷异丙基胺二甲基乙基胺 N-乙基苯胺N-甲基-3-甲基苯胺氯化-3-氰-5-硝基重氮苯 4-硝基-2,4-二羟基偶氮苯顺-4-甲基-1-环己胺 2.按其碱性的强弱排列下列各组化合物,并说明理由。 (1)
a b c NH 2 NH 2NH 2 NO 2 3 (2) CH 3C O NH 2 CH 3NH 2NH 3 a b c 答案: (1)c > a > b 苯环上存在推电子基团如甲基,可增加N 原子上的电子云密度,使其碱性增强;当苯环上连有拉电子基团如硝基,则降低N 上的电子云密度,使其碱性降低。 (2)b > c > a 在CH 3NH 2中由于—CH3的推电子作用,增强了碱性。在CH 3CONH 2中,由于p -π共轭而降低了N 上的电子云密度,使其碱性减弱。 3.比较正丙醇、正丙胺、甲乙胺、三甲胺和正丁烷的沸点高低并说明理由。 答案: 正丙醇 > 正丙胺 > 甲乙胺 > 三甲胺 > 正丁烷 分子间的氢键导致沸点升高。由于氧的电负性大于氮的电负性,因而正丁醇分子间能形成较强的氢键,沸点较高;正丙胺的氮原子上有两个氢可以形成氢键,甲已胺只有一个,而三甲胺氮原子上没有氢原子,因而不能形成氢键;正丁烷是非极性分子,分子间只存在较弱的色散力,因而沸点最低。 4. 如何完成下列的转变: (1) CH 2 CHCH 2Br CH 2 CHCH 2NH 2
第十四章含氮有机化合物学习要求 1 ?掌握芳香族硝基化合物的制法,性质。理解硝基对苯环邻对位取代基(质的影响。 2 ?掌握胺的分类、命名和制法。 3 ?熟练掌握胺的性质及胺的碱性强弱次序,理解影响胺的碱性强弱的因素。 4 ?掌握区别伯、仲、叔胺的方法及氨基保护在有机合成中的应用。 5 ?掌握重氮盐的反应和偶联反应在有机合成中的应用。 6 ?了解季铵盐、季铵碱的性质和应用,初步了解偶氮染料。 7?学习、掌握重要的分子重排反应。 分子中含有C-N键的有机化合物称为含氮有机化合物。简单讨 论硝基化合物,重点讨论胺、重氮盐和分子重排反应。 § 14-1硝基化合物 硝基化合物一般写为R-NO2 , Ar-NO 2,不能写成R-ONO (R-ONO表示硝酸酯) 一、分类、命名、结构 1 ?分类(略) 2 ?命名(与卤代烃相次似) 3 ?硝基的结构 一般表示为N:;Q(由一个N=O和一个N T O配位键组成) 物理测试表明,两个N —O键键长相等,这说明硝基为sp1 2杂化 成键的,其结构表示如下: 、硝基化合物的制备X、OH )性 含氮有机化合物种类很多,本章P- n共轭体系(N原子是以
例如: 10% NaOH (3) 与羰基化合物缩合 有a -H 的硝基化合物在碱性条件下能与某些羰基化合物起缩合反应。 O - OH H R -CH 2 N O 2 + R'f ----- R'-C —C_NO 2 H 2O H 1 (R'' ) H R' 一 (R'') 其缩合过程是:硝基烷在碱的作用下脱去a -H 形成碳负离子, 物发生缩合反应。 (4) 与亚硝酸的反应 NaOH R 2-C~NO 2 不溶于NaOH 蓝色不变 NO 蓝色结晶 第三硝基烷与亚硝酸不起反应。此性质可用于区别三类硝基化合物。 3 ?芳香族硝基化合物的化学性质 (1 )还原反应 硝基苯在酸性条件下用 Zn 或Fe 为还原剂还原,其最终产物是伯胺。 HCl 若选用适当的还原剂,可使硝基苯还原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化。见 P 432 (2)硝基对苯环上其它基团的影响 硝基同苯环相连后,对苯环呈现出强的吸电子诱导效应和吸电子共轭效应,使苯环上 的电子云密度大为降低,亲电取代反应变得困难,但硝基可使邻位基团的反应活性(亲核 取代)增加。 1 °使卤苯易水解、氨解、烷基化 R_CH 2-N O 假酸式(主) — OH R —CH ——N _ O _ 酸式(较少) NaOH ---- ” R-CH =N[°_ | Na* O 1 R'— C^^C- NO 2 H R' (R'') 碳负离子再与羰基化合 R-CH 2-NO 2 + HONO NaOH R-CH-NO 2 1 NO 蓝色结晶 R —C —NO 2 1 NO 溶于NaOH 呈红色溶液 Na 十 R 2-CH —N02 + HONO Fe or Zn 400 c 32MPa 130 C
第十四章 含氮有机化合物 ● 教学基本要求 1、了解芳香族硝基化合物的性质及其制法; 2、掌握胺的性质及其制法; 3、掌握重氮盐的性质及其在合成上的应用; 4、了解偶氮化合物和偶氮染料。 ● 教学重点 芳香族硝基化合物的性质及其制法;胺的性质及其制法;重氮盐的性质及其在合成上的应用。 ● 教学难点 芳香族硝基化合物的性质及其制法;胺的性质及其制法;重氮盐的性质及其在合成上的应用。 ● 教学时数: ● 教学方法与手段 1、讲授与练习相结合; 2、传统教学方法与与现代教学手段相结合; 3、启发式教学。 ● 教学内容 第一节 硝基化合物 硝基化合物是指分子中含有硝基(-NO 2)的化合物,可以看作是烃分子中的氢原子被硝基取代后得到的化合物,常用RNO 2或ArNO 2表示。 1.1 硝基化合物的结构和命名 硝基是一个强吸电子基团,因此硝基化合物都有较高的偶极矩。通过键长的测定发现,硝基中的氮原子和两个氧原子之间的距离相同。根据杂化轨道理论,硝基中的氮原子是sp 2杂化的,它以三个sp 2杂化轨道与两个氧原子和一个碳原子形成三个共平面的σ键,未参于杂化的一对p 电子所在的p 轨道与每个氧原子的一个p 轨道形成一个共轭π键体系。硝基化合物的分子结构可以表示如下: 共振结构式: 硝基化合物的命名与卤代烃相似,通常硝基作为取代基。例如: CH 3NO 2 硝基甲烷 2-硝基丙烷 对硝基苯甲酸 CH 3CHCH 3NO 2 HOOC NO 2
2,4,6-三硝基苯酚(苦味酸) 2,4,6-三硝基甲苯(T N T ) 1,3,5-三硝基苯(T N B ) 1.2 硝基化合物的性质 1、物理性质 硝基化合物由于具有较强的极性,因此硝基化合物的熔点、沸点比相应的卤代烃高,多为高沸点的液体或固体。多硝基化合物具有爆炸性。液态的硝基化合物是许多有机化合物的优良溶剂,但硝基化合物有毒,它的蒸气能透过皮肤使人中毒,因此应尽量避免使用硝基化合物做溶剂。 2、化学性质 ①脂肪族硝基化合物的化学性质 (1)还原: (2)酸性: 脂肪族硝基化合物中,硝基的α碳原子上有氢原子时,能产生互变异构现象。 CH 2 N OH R R O 硝基式 酸式 与硝基相连的碳原子上的氢原子(α-氢),在硝基的影响下,容易失去α-氢显酸性,能和氢氧化钠作用生成盐,这种盐的溶液酸化后生成一种不稳定的硝基甲烷异构体,具有强的酸性,称作酸式,后者缓慢的转变成较稳定的硝基式(即假酸式)。 硝基化合物的酸式-假酸式互变显然与羰基化合物的酮式-烯醇式互变异构现象相似,两者主要的差别是酸式存在的时间较烯醇式要长。 (3) 与卤代烃作用: CH 3NO 2 2.RX RCH 2NO 2 (4) 与羰基化合物缩合: OH O 2N NO 2 2 CH 3 O 2N NO 2 NO 2 O 2N NO 2 NO 2
第十四章 含氮有机化合物 学习要求 1.掌握芳香族硝基化合物的制法,性质。理解硝基对苯环邻对位取代基(X 、OH ) 性质的影响。 2.掌握胺的分类、命名和制法。 3.熟练掌握胺的性质及胺的碱性强弱次序,理解影响胺的碱性强弱的因素。 4.掌握区别伯、仲、叔胺的方法及氨基保护在有机合成中的应用。 5.掌握重氮盐的反应和偶联反应在有机合成中的应用。 6.了解季铵盐、季铵碱的性质和应用,初步了解偶氮染料。 7.学习、掌握重要的分子重排反应。 分子中含有C-N 键的有机化合物称为含氮有机化合物。含氮有机化合物种类很多, 本章简单讨论硝基化合物,重点讨论胺、重氮盐和分子重排反应。 §14.1 硝基化合物 硝基化合物一般写为R-NO 2 ,Ar-NO 2 ,不能写成R-ONO (R-ONO 表示硝酸酯)。 14.1.1 分类、命名、结构 1.分类 (略) 2.命名 (与卤代烃相次似) 3.硝基的结构 一般表示为N=O 和一个N →O 配位键组成)物理测试表明,两个 N —O 键键长相等,这说明硝基为一P-π共轭体系(N 原子是以sp 2杂化成键的,其结构表 示如下: N O R
14.1.2 硝基化合物的制备 见P 430。 1.卤代烃与亚硝酸盐反应。 2.芳烃的硝化。 14.1.3 硝基化合物的性质 1.物理性质 (略) 2.脂肪族硝基化合物的化学性质 (1)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。 (2)酸性 硝基为强吸电子基,能活泼α- H ,所以有α- H 的硝基化合物能产生假酸式-酸式互 变异构,从而具有一定的酸性。例如硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷的pKa 值分别为: 10.2、8.5、7.8 。 (3)与羰基化合物缩合 有α- H 的硝基化合物在碱性条件下能与某些羰基化合物起缩合反应。 R CH 2N O O R CH N OH O NaOH R CH N O O Na 假酸式 酸式(主)(较少) R CH 2NO 2R'C O H (R'' ) +OH R'C OH H (R'' ) C NO 2 R'H R'C H (R'' ) C NO 2 R'
第十四章含氮有机化合物(P125-129) 1.给出下列化合物的名称或写出结构式: (1)(2)(3)(4)(5)(6) (7)对硝基氯化苄 (9)(8) (10)苦味酸(11)1,4,6-三硝基萘 2.按其碱性的强弱排列下列各组化合物,并说明理由: (1) NH2NH 2 NH2 O2N H3C (2) 乙酰胺、甲胺和氨 3.比较正丙醇、正丙胺、甲乙胺、三甲胺和正丁烷的沸点高低并说明理由: 4.如何完成下列转变: (1) (2)由到 (3) 由到 (4) 由到
5.完成下列反应,并指出最后产物的构型是(R)或 (S): (1) SOCl 23 2- 6.完成下列反应: (1) N H CH 3 322? 加热 ? ? (1) CH 3I (2)Ag 2O,H 2O (3) 加热 CH 3CH 3 O 2N Fe+HCl ?(CH 3CO)2O ? ? H +,H 2O ? NaNO 2,HCl ?? O 2N CH 3 (2) (3) OCH 3 OCH 3 H 2N (4) (5) 2 (6) CH 3 CH 2CH 2NH 2 (7) NH-COCH 3 Br HNO AcOH ? (8) NO 2F O 2N + N H CH 3O 2 ?
(9) N H + CH 3 H + ? CH 2=CHCOOEt ? H + ? (10) N + 3 CH3 H 3C - ? 加热 7 .指出下列重排反应的产物: (1) (2) (3 (4) (5) (6) ? ? ?
(7) ? ? (8) 8.解释下述实验现象: (1) 对溴甲苯与NaOH在高温下反应,生成几乎等量的对和间甲苯酚。 (2) 2,4-二硝基氯苯可以由氯苯硝化得到,但如果反应产物用NaHCO3水溶液洗 涤除酸则得不到产品。 9.请判断下述霍夫曼重排反应能否实现,为什么? 9. 完成下列反应,并为该反应提供一个合理的反应机理。 (3) 解:
第十四章 含氮有机化合物 1. 给出下列化合物名称或写出结构式。 (CH 3)2CH NH 2 (CH 3)2NCH 2CH 3 NH CH 2CH 3 CH 3 NH CH 3 O 2N NC N + NCl - O 2N N N OH OH H 3C NH 2H H 对硝基氯化苄 苦味酸 1,4,6-三硝基萘 答案: 3-氨基戊烷 异丙胺 二甲乙胺 N -乙基苯胺 3-甲基-N -甲基苯胺 2-氰-4-硝基氯化重氮苯 O 2N CH 2CL NO 2 O 2N NO 2 OH NO 2 NO 2 NO 2 2. 按其碱性的强弱排列下列各组化合物,并说明理由。 (1) a b c NH 2 NH 2NH 2 NO 2CH 3 (2) CH 3C O NH 2 CH 3NH 2NH 3 a b c 答案: (1)吸电子基使碱性降低,供电子基使碱性增强,所以有:b > a > c (2)吸电子基使碱性降低,供电子基使碱性增强,所以有:b > c > a 3.比较正丙醇、正丙胺、甲乙胺、三甲胺和正丁烷的沸点高低并说明理由。 答案: 五种化合物中,按形成氢键的可能、能力可推知其沸点从高到低的次序是:
正丙醇 > 正丙胺 > 甲乙胺 > 三甲胺 > 正丁烷 分子间形成分子间氢键沸点高,醇分子中的羟基极性强于胺的官能团,胺三级大于二级又大于一级。 4. 如何完成下列的转变: (1)CH2CHCH2Br CH2CHCH 2 NH2 (2) NHCH3 O (3) (CH3)3C C OH O O C (CH3)3C CH2Cl (4) CH3CH2CH2CH2Br CH3CH2CHCH3 NH2 答案: (1) CHCH2Br CH2 NaCN CH3CH2OH CH2CHCH2CN LiAlH4CHCH2NH2 CH2 (2) O NH3+(H) NH2 CH3Br NHCH3 (3) (4) CH3CH2CH2CH2Br KOH,CH3CH2OH CH 3 CH2CH CH2 HBr CH3CH2CHCH3 Br 3 CH3CH2CHCH3 NH2 5. 完成下列各步反应,并指出最后产物的构型是(R)或(S)。 C6H5CH2CHCOOH CH3 (1)SOCl (2)NH3 (3)Br2,OH- C6H5CH2CHNH2 CH3 S-(+)(-)