第十六章 重氮和偶氮化合物
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重氮和偶氮化合物分子中都含有—N=N —官能团。
重氮化合物通式:R —N=N —X 或 Ar —N=N —X偶氮化合物通式:R —N=N —R 、Ar —N=N —R 或Ar —N=N —Ar 16.1芳香族重N 盐的制备1.注意温度条件,不能超过5℃,否则会引起分解。
2.盐酸的用量为,芳香伯胺 :HCl = 1 :3还有1molHCl 维持反应液的酸性,防止副反应的发生,并稳定重氮盐 3.HNO 2的用量, HNO 2 :ArNH 2 = 1 :1 4.重氮盐的结构重氮基正离子,N ,N 键中有2个π键相互垂直,有一个σ键。
16.2芳香族重N 盐的性质16.2.1放N 2反应——取代反应1. 羟基取代为什么用硫酸重N 盐?① 因为氯化重N 盐在反应中有Cl —存在,会生成氯苯酚。
② 怎样防止重N 盐与产物酚的偶联? 强酸溶液。
加热煮沸,促进重N 盐迅速水解。
③ 合成中的应用(在苯环上某一指定位置引进羟基)N H 2+NaNO 22HCl NaCl 2H 2O +0~5℃N 2C l ++HCl NaNO 2+HNO 2HCl +ArNH 23Cl+N N +Cl -Ar-N=NN N +Ar +或N 2++Y Y N 2SO 4H +H 2O H△OH N 2↑H 2SO 4++2. H 原子取代H 3PO 2次磷酸。
3. 卤原子取代注意:① 可制备氟苯和碘苯。
② 亲电取代生成的是邻、对位混合物,而此法可得纯品。
4.—CN 取代 Sandmeyer 反应5.—NO 2取代2N 2SO 4HNO 2H 2OOHNO 2△+N 2↑HCl +NH+N 2Cl +G.Schiemann 反应Gattermann 反应如催化剂为:CuCl-HClCuBr-HBr称为Sandmeyer反应N 2SO 4H CuCN-KCNCN COOH CH 2NH224 -2+NaNO 2NO 2NO 216.2.2 保留氮的反应 1.还原反应还原剂:SnCl 2,Sn+HCl ,NaHSO 3,Zn+Ac ,Na 2SO 3 较强的还原剂:Zn+HCl2.偶联反应① 什么是偶联反应?重氮盐在弱酸、中性或弱碱性溶液中,与芳胺或酚类(活泼的芳香族化合物)进行芳香亲电取代生成有颜色的偶氮化合物的反应称为 ~ 。
重氮和偶氮化合物分子中都含有—N=N —官能团。
重氮化合物通式:R —N=N —X 或 Ar —N=N —X
偶氮化合物通式:R —N=N —R 、Ar —N=N —R 或Ar —N=N —Ar 16.1芳香族重N 盐的制备
1.注意温度条件,不能超过5℃,否则会引起分解。
2.盐酸的用量为,芳香伯胺 :HCl = 1 :3
还有1molHCl 维持反应液的酸性,防止副反应的发生,并稳定重氮盐 3.HNO 2的用量, HNO 2 :ArNH 2 = 1 :1 4.重氮盐的结构
重氮基正离子,N ,N 键中有2个π键相互垂直,有一个σ键。
16.2芳香族重N 盐的性质
16.2.1放N 2反应——取代反应
1. 羟基取代
为什么用硫酸重N 盐?
① 因为氯化重N 盐在反应中有Cl —
存在,会生成氯苯酚。
② 怎样防止重N 盐与产物酚的偶联? 强酸溶液。
加热煮沸,促进重N 盐迅速水解。
③ 合成中的应用(在苯环上某一指定位置引进羟基)
N H 2+NaNO 22HCl NaCl 2H 2O +0~5℃
N 2C l +
+HCl NaNO 2
+HNO 2HCl +ArNH 23Cl
+
N N +
Cl -Ar-N=N
N N +Ar +
或N 2++
Y Y N 2SO 4H +H 2O H
△OH N 2↑H 2SO 4++
2. H 原子取代
H 3PO 2次磷酸。
3. 卤原子取代
注意:① 可制备氟苯和碘苯。
② 亲电取代生成的是邻、对位混合物,而此法可得纯品。
4.—CN 取代 Sandmeyer 反应
5.—NO 2取代
2
N 2SO 4H
NO 2H 2O
OH
NO 2△
+N 2↑HCl +NH
+
N 2Cl +G.Schiemann 反应
Gattermann 反应如催化剂为:CuCl-HCl
CuBr-HBr
称为Sandmeyer
反应N 2SO 4H CuCN-KCN
CN COOH CH 2NH
22
4 -2
+
NaNO 2NO 2NO 2
16.2.2 保留氮的反应 1.还原反应
还原剂:SnCl 2,Sn+HCl ,NaHSO 3,Zn+Ac ,Na 2SO 3 较强的还原剂:Zn+HCl
2.偶联反应
① 什么是偶联反应?
重氮盐在弱酸、中性或弱碱性溶液中,与芳胺或酚类(活泼的芳香族化合物)进行芳香亲电取代生成有颜色的偶氮化合物的反应称为 ~ 。
2NH 2
N 2C l +
Zn+HCl N H 2+NH 3↑N 2+
e 2+N e 2N 2C l -+
+OH N OH
N 2HCl +Sn SnCl 4
+N 2Cl -+
+-2
② 活泼的芳香化合物
是指含有强给电子基团(羟基、烷氧基、氨基以及取代氨基)化合物。
③ 偶联反应的条件
a. 强酸溶液中,酚、醚、胺及氮取代的胺都被质子化,则不能再给苯核电子,失去了活化苯环的作用,因而在强酸液条件下,一般不发生偶联反应。
N 2Cl +
OH
N
N
OH
N
N
N
N
OH
CH
3
N 2+
N
HO N
H 2N OR NH H +OR H
+NH 3+H
N OH
N H OH N O
N H
b. 酚类为弱酸性,在酸性溶液中苯氧负离子减少,不利于偶联反应。
c. 若在强碱液中反应,则重N 盐与碱作用生成重N 酸盐,该化合物不是亲电试剂,故不发生偶联反应。
④ 重氮盐的苯环上有吸电基,使重氮盐正电性增加,其亲电进攻的能力也愈强。
⑤ —N=N —是一种发色基团。
⑥ 偶氮化合物的结构可分为重N 部分和偶联部分。
16.3偶氮化合物和偶氮染料 1.偶氮化合物
偶氮化合物具有各种鲜艳的颜色,多数偶氮化合物可用作染料,称为偶氮染料,它们是染料中品种最多、应用最广的一类合成染料。
有的偶氮化合物在不同的pH 介质中因结构的变化而呈现不同的颜色,可用作酸、碱指示剂
2.化合物颜色和结构的关系
① 光与颜色 可见光的波长在400~800nm
可见光全部吸收是黑色,可见光全部不吸收是白色。
② 共轭体系的增长导致颜色的加深
③ 在有机物共轭体系中引入助色基或生色基一般伴随着颜色的加深
生色基:可以造成有机物分子在紫外及可见光区域内(200~700nm )吸收峰的基团。
常见的生色基有:—NO 2 ,—NO , >C=O ,>C=NH 等
特点:生色基引起共轭体系中Π电子流动性增加,结果使分子激发能降低,化合物吸收向长波方向移动,导致颜色加深。
O 2N N=N 活泼芳烃 重N 部分
亲电试剂
N=N 2
重N 部分
偶联部分N 2
+-+
Na
NH 2H 2N
NH HN 兰色无色
助色基:可使共轭链或生色基的吸收波段移向长波方向。
常见的助色基有:—NHR ,—OH ,—OCH 3等。
特点:含有未共用电子对的原子,当他们被引到共轭体系时,这些基上未共用电子对参与共轭体系,提高了整个分子中Π电子流动性增加,结果使分子激发能降低,化合物吸收向长波方向移动,导致颜色加深。
作用:使染料的颜色加深。
使染料较牢固地固定在纤维上。
使染料具有水溶性,便于染色。
④ 有机化合物的离子化对颜色产生影响
3.对染料的要求:
① 染料对纤维的附着力较强。
② 染料的颜色要鲜艳。
③ 染料要稳定。
④ 染料要稳定。
3.染料的分类 ① 直接染料 ② 媒染料
③ 翁染料 16.4重氮甲烷
1.结构
- H 2C N N +或H 2C N N -+无色
ON
黄绿色
O
O
O
O
NH 2
浅黄色
红色
2.优良的甲基化试剂
3.与酰氯作用
4.产生活泼的中间体卡宾(:CH )
R C
OH
O +CH 2N 2N 2
R C
OC H 3
O
+OH
+CH 2N 2OCH 3
+N 2
R OH +CH 2N 2
R OCH 3
+N 2
RC
Cl
O +CH 2N 2
RC
2
O
Ag 2O
RC
CH
O 酮碳烯
重N
甲基酮
R=C O
重排
烯酮
2COOH 2COOR'2CONH
2
+CH 2N 2
CH 2N 2。