电子教案与课件：《精细有机合成》(第三版) 第八章 重氮化和重氮盐的反应 8.1

H2SO4
N2
H2O
（4）重氮化试剂的配制 稀盐酸或稀硫酸中： 质量分数30～40%的亚硝酸钠水溶液 浓硫酸中 ：将干燥的粉状亚硝酸钠慢慢加入 到浓硫酸中 加料温度不宜超过60℃

8.1.5 重氮化方法
8.1.5.1 碱性较强的芳伯胺的重氮化
特点：带供电基，铵盐稳定，不易水解为游离胺
铵盐溶于水：慢速顺法
SH COOH
HOOC

硫醚的制备
NH 2 NaNO 2/HCl N2 Cl
+ -
SCH 3 NaSCH 3

芳磺酰氯的制备
2CuCl2 + SO2 + 2H2O → CuCl2 + H2SO4 + 2HCl
NH2 Cl NaNO 2/HCl
N2 Cl
+
-
Cl
SO2/Cu 2Cl/Cl 2
SO2Cl Cl
Cl
重氮基被氯或溴置换 配合物历程 （Sandmeyer reaction)
Ar N
_+
NaNO2/HCl
Cl
N.Cl Br
CuCl/HCl Ar_Cl + N 2
Br Br
SO3H
;
OH Br Br
;
CH3
;
CH3
;
OH
;
Br COOH
OH
;
Br
;
NO2
CH3 磺化 H2SO4
CH3 硝化 混酸 SO3H
I I
Ar_N N.Cl - + KI
I I
;
COOH NH2
;
I OH
;
COOH

+
+ H 2O
OH2
+
_
OH
H2SO4,HNO3 硝化 NO2
NO2
Na2S2 部分还原 NO2
NH2
H 2SO 4,NaNO 2 重氮化 NO 2
N 2+ HSO 4
H +,H
2O,
OH
水解 NO 2
重氮盐制备酚时，常在硫酸中进行，主要因为： 硫酸 （1）若采用盐酸溶液，体系中的Cl-可以作为亲核试剂与苯 基正离子反应，生成副产物氯苯。 （2）水解反应中生成的酚容易与未反应重氮盐发生偶合反 应，硫酸可以抑制该反应，并提高了水解反应温度，使水解 反应更彻底。
+
I KI, 温热 74%~76%
可以通过Schiemann反应将氟原子引入芳环。
+
N2Cl
-
N2BF4HBF4 CH3 或NaBF4
+
CH3
F ①过滤，干燥 ② CH3
+
N2
+
BF3
3.3.4 氰基置换
通过Sandmeyer或Gattermann反应，重氮基也可被氰基取代。
+ N 2HSO 4-
铵盐不溶于水：快速正法
H2N NH2
NH2
即在室温将芳伯胺溶解于过量较少的稀盐酸或稀硫酸中， 加冰冷却至一定温度，然后缓慢/迅速地加入亚硝酸钠水溶 液，重氮化即可完成。
2.3.2 碱性较弱的硝基芳胺或多氯芳胺
特点：（1）带一个强吸电基或多个-Cl （2）难成铵盐，且铵盐难溶于水 （3）易生成游离胺 （4）反应速度快 方法：快速正法
Ar-N=N-Ar’-NH2 Ar-N=N-Ar’-OH Ar-NHNH2

NH2 NO2
NaNO3 HBF4
N2BF4－
NaNO3 Cu
NO2
NO2 NO2
共十二页
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内容(nèiróng)总结
第八章 重氮化和重氮盐的反应。重氮化质点是亲电性的，故芳伯胺或芳杂 伯胺是以游离的分子态参加(cānjiā)反应，重氮化的反应历程是N-亚硝化-脱水反 应，表示如下：。在稀硫酸中进行重氮化时，亚硝酸酐的亲电性弱，故一般在 稀盐酸中进行反应。重氮化合物兼有酸和碱的特性，在水介质中，重氮盐的结 构转变如下：。未取代的重氮苯及其同系物主要生成芳醚，甲醇替代乙醇有利 于生成芳醚，丙醇则生成脱氨基产物
重氮化活泼质点的活泼性次序是：
ON+ ＞ON－Br ＞ ON－Cl ＞ ON－NO2 ＞ ON－OH 在稀硫酸中进行重氮化时，亚硝酸酐的亲电性弱，故一般在稀盐酸中 进行反应。有时为了加速反应，可在稀盐酸中加入少量的溴化钠和溴 化钾。
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8.2 重氮化
8.2.2 一般(yībān)反应条件 (1) 反应温度 (2) 无机酸的用量与浓度 (3) 亚硝酸钠的用量 (4) 重氮化试剂的配置
8.3.8 重氮盐的偶合(ǒu hé)
重氮盐以亲电试剂的形式对酚或胺类的芳环上的氢进行电点取代 而生成偶氮化合物。
偶合时偶氮基通常进入偶合组分中的羟基、氨基、仲胺基和叔胺基等基团的 对位，若对位被占据时，则进入邻位。 与酚反应，需弱碱性条件；与胺反应，需弱酸性条件。
8.3.9 重氮的取代硝化
芳香族重氮盐用亚硝酸钠处理，即可分解生成芳香族硝基化合物。 适合于合成特殊取代位置的硝化合物。
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但工业上最实用的还原剂是亚硫酸钠和亚硫酸氢钠。 芳环上有强吸电子基时水解脱磺基比较困难。

3.1 重氮基被氢置换(脱氨基反应)
用适当的还原剂将重氮盐还原，可以使重氮基 被氢置换（脱氨基反应），并释放出氮气。重 氮化时要用硫酸，而不宜用（氢卤酸）。
常用的还原剂（在酸性介质中）：① 乙醇、异 丙醇（芳环上有吸电子基团）；② 次磷酸（芳 环上有吸电子基团或供电子基团）；③ 氧化亚 铜；④ 甲酸。
(3) 重氮化反应速度较慢。
NH2 NH2
NH2
NH2
COOH
CH 3
OC H3
Cl N NH2
正重氮化法：将芳伯胺溶解于稍过量的稀无 机酸中后冷却，再向其中加入微过量的亚硝 酸钠水溶液(30%-40%)。
Ar-NH2 +
稀HX
①
室温
Ar-NH3+X溶液
② 冷却
Ar-N2+X-
④ 冷Ar-NH3+X溶液
弱酸性
Ar-N2+X-+Ar-NH2或中性 Ar-N=N-NH-Ar+HX
重氮氨基化合物
（3）稍过量的亚硝酸盐
防止副反应的发生：
Ar-N2+X- + Ar-NH2
Ar氨-N基=偶N-氮A化r-N合H物2 + HX
Ar-N2+X- + Ar-NH2
Ar-N=N-NH-Ar + HX
重氮氨基化合物
KI-淀粉试纸变蓝: 2HNO2+2KI+2HCl
重氮盐的水解反应历程（SN1Ar亲核取代反应）
Ar-N2+X- slow Ar+ + X- + N2
Ar+ + H2O fast
+ Ar-OH2
总反应方程式：

NH2 NANO2/HCl NH2
N NCl HCl
N N
NH2
N H
8.2.5 重氮化操作方法、设备 及安全生产

1．★芳伯胺重氮化时应注意的共性问题 （1）重氮化反应所用原料应纯净且不含异构 体。在使用前应先进行精制（如蒸馏、重结 晶等）。 （2）重氮化反应的终点控制要准确。过量的 亚硝酸会促使重氮盐分解。 （3）亚硝酸过量的检测方法：用碘化钾淀粉 试纸。当白色的试纸刚变成浅兰色时，即表 示亚硝酸的量是适合的；若变成兰色，则亚 硝酸已经过量了。 2HNO2+2KI+ 2H2O → I2 + 2KCl + 2H O + 2NO
NH2 NO2
CH3 NO2 NH2
Cl NH2 Cl

弱碱性芳胺 特点：（1） 有两个或两个以上强吸电基； （2）不溶于稀酸。 方法：以浓H2SO4或CH3COOH为介质； 亚硝基硫酸法（NO+HSO4-)。
NH2 NO2 Cl NO2 NH2 NO2 NO2 H3CO S N NH2

氨基磺酸或氨基羧酸 特点：（1）易形成内盐，在酸性介质下不溶； （2）可以溶于碱。 方法：碱溶酸析;顺式重氮化法
O-
OH H
+
Ar
N
N
O-
顺式重氮酸盐
OH
-
pH＞12 反式重氮酸盐
Ar N NO
亚硝胺
8.2 重氮化


基本概念
1. 2. 重氮化合物定义 重氮化反应在有机合成中的应用
1． 重氮化合物定义：

指分子中含有两个氮原子相连的基团， 而这个基团只有一端与碳原子相连，而 另一端则不与C原子相连。（与偶氮化合 物相区别）

A rN N O H A r N 2 O H
3、用途
（1）定位
（2）合成具有特殊性能化合物
偶氮染料
Ar-N2+X- + Ar’-NH2 Ar-N2+X- + Ar’-OH
偶合 偶合
Ar-N=N-Ar’-NH2 Ar-N=N-Ar’-OH
Ar-N2+X-
NaSO3, NaHSO3 还原
Ar-NHNH2
[A r NNO ]
O
H
A rN H 2
NON
慢
H [A r NNO]
OO
H
C l N O 2
然后，不稳定的中间体脱水转化为重氮盐。
H
+
Ar
N N=O
快
ArN2+ +H2O
H
三、重氮化反应动力学
ArNH2 + HCl
ArNH3+Cl-
HNO2
H+ + NO2-
2HNO2
H2O + N2O3
HNO2 + HCl
理论量：n(HX):n(ArNH2)=2:1 实际比: n(HX):n(ArNH2)=2.5～4 : 1
酸的作用:
①溶解芳胺：ArNH2 + HCl
ArNH3+Cl-
②产生新生的HNO2：HCl + NaNO2 HNO2 + NaCl
③维持反应介质强酸性，防止生成重氮氨基化合物
自我偶合反应，不可逆。补加酸液也无法
NOCl + H2O
ν(N2O3)=k1[ArNH2][HNO2]2 ν(NOCl)=k2[ArNH2][HNO2][H+][Cl-]

重氮盐还原为芳肼的过程
ArN2+X Na2SO3 -NaX ArN N SO3Na NaHSO3 Ar N NH SO3Na
+H2O -NaHSO4
重氮-N-磺酸钠
ArNHNH
SO3Na
+HCl+H2O -NaHSO4
芳肼磺酸钠
SO3Na
芳肼-N,N’- 磺酸钠
ArNHNH2 HCl
芳肼盐酸盐
重氮盐还原为芳肼实例
NHNH2
NHNH2 Cl
NHNH2 SO3H
NHNH2 Cl
Cl SO3H
NHNH2
H2C C CH3 OCO
NH2 (OC2H5)
(1) H2O (2) NH3
H2C C CH3
OC N N
( C2H5OH)
小结
重氮盐在酸性介质中用强还 原剂如亚硫酸盐和亚硫酸氢 盐1:1的混合物作用，还原 为芳肼。

精细有机合成
第8章：重氮化和重氮盐的反应
8.5 重氮盐还原为芳肼
重氮盐还原为芳肼
重氮盐在酸性介质中用强还原剂进行还原时，可以得到芳肼。
常用的还原剂是：亚硫酸盐和亚硫酸氢盐。
在亚硫酸盐和亚硫酸氢盐1:1的混合物的作用下，重氮盐可以
还原芳肼。
ArN2+X
Na2SO3:NaHSO3(1:1)
ArNHNH2

在试管中加入0.7ml N,N-二甲基苯胺和0.5ml 冰醋酸，并混匀。在搅拌下将 此混合液缓慢加到上述冷却的重氮盐溶液中，加完后继续搅拌10min。
缓缓加入约15ml 5%氢氧化钠溶液，直至反应物变为橙色（此时反应液为碱 性）。甲基橙粗品呈细粒状沉淀析出。
精选3P.PT应课用件
偶氮基能吸收一定波长的可见光，是一个发色团。 偶氮染料是品种最多、应用最广的一类合成染料，可用于纤维、纸张、墨 水、皮革、塑料、彩色照相材料和食品着色。 如：酸性嫩黄G的合成。由4，4'-二氨基三苯甲烷重氮化后与1-（对磺苯基） -3-甲基-5-吡唑啉酮偶合而得。 主要用于羊毛、蚕丝和锦纶织物的染色。 有些偶氮化合物可用作分析化学中的酸碱指示剂和金属指示剂。 有些偶氮化合物加热时容易分解，释放出氮气，并产生自由基，如偶氮二异丁 腈AIBN等： 故可用作聚合反应的引发剂。 很多偶氮化合物有致癌作用，如曾用于人造奶油着色的“奶油黄”能诱发 肝癌，现已禁用。甲基红可引起膀胱和乳腺肿瘤。有些偶氮化合物虽不致癌， 但毒性与硝基化合物和芳香胺相近，用时应注意。
ROH N2 NaCl
2.用途 Ar-N2+X- + Ar’-NH2 偶合 Ar-N=N-Ar’-NH2
Ar-N2+X- + Ar’-OH 偶合 Ar-N=N-Ar’-OH
Ar-N2+X- NaSO还3,原NaHSAO3r-NHNH2
ArN2X- 重氮基转化 ArY
Y=F, Cl, Br, I, CN, OH, H等
理论量：n(HX):n(ArNH2) = 2:1 实际比: n(HX):n(ArNH2) = 2.5～4 : 1
n(H2SO4):n(ArNH2) = 1.5～3 : 1

ArCl
HBr,Cu2Br2 Sandmeyer反应
ArBr
KI（直接加） ArI
Na2Cu(CN)4NH3（四氰氨络铜钠盐） Na[Cu(CN)2]（氰化亚铜络盐） ArCN
BF4 Schiemann反应
ArN2+ BF4
ArF
ArN2+
H3PO3(或C2H5OH)还原剂 脱氨基反应
ArH
(1)H2O (2)H2O,CuSO4催化
Ar-N2+X-
NaSO3, NaHSO3
还原
Ar-NHNH2
ArN2X- 重氮基转化 ArY Y=F, Cl, Br, I, CN, OH, H等
• 特点 （1）酸要过量
ArNH2 2HX NaNO2
ArN2+X- NaX 2H2O
理论量：n(HX):n(ArNH2)=2:1 实际比: n(HX):n(ArNH2)=2.5～4 : 1
方法：在重氮化时先把它们溶于碳酸钠或氢氧 化钠水溶液中，然后加入无机酸析出很细的沉 淀，再加入亚硝酸钠溶液，进行重氮化。
对于溶解度更小的1-氦基萘-4-磺酸，可把等 分子比的芳胺和亚硝酸钠混合物在良好搅拌下， 加到冷的稀盐酸中进行反法重氮化。
• 氨基酚类
特点：此类芳胺有邻位、对位氨基苯酚及其硝 基、氯基衍生物 。
SO3H
CH3 NO2
还原 Cl H2,Ni
CH3 NH2
NaNO2,HCl 重氮化
Cl
CH3 N2+Cl
Cu2Cl2,HCl Cl
CH3 Cl
转化
COOH NH2
H2SO4,NaNO2 10 oC以下
COOH
N2+ HSO4 K- I

第八章 重氮化和重氮盐的
反应
主要内容
• 重氮化反应定义和特点 • 重氮化反应历程 • 重氮化一般反应条件 • 重氮化反应影响因素 • 重氮化方法 • 重氮化设备 • 重氮盐的结构 • 重氮盐的反应
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2
重点
• 重氮化反应定义和特点 • 重氮化反应历程 • 重氮化一般反应条件及影响因素 • 重氮化方法 • 重氮盐的反应
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8
• 重氮化反应是典型的放热反应，要及时移 除反应热。一般在0~10℃进行，如果温度 高，不仅亚硝酸容易分解，也会加速重氮 化合物的分解。
• 反应温度应根据重氮盐的稳定性决定。对 氨基苯磺酸可在10~15℃重氮化，1-氨基萘4-磺酸的重氮盐很稳定，重氮化反应可在 35℃下进行。
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• 无机酸用量与芳胺的分子比通常为1：2.25~4。
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6
• 在重氮化的过程中和反应终了，要始终保 持反应介质对刚果红试纸呈强酸性，如果
酸量不足，可能导致生成的重氮盐与没有 起反应的芳胺生成重氮氨基化合物：
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• 在重氮化反应中，如果亚硝酸不能自始至 终保持过量或是加入亚硝酸钠溶液的速度 过慢，也会生成重氮氨基化合物。例如苯 胺、对硝基苯胺重氮化所生成的重氮氨基 化合物为黄色沉淀物：
• 可在中性到弱酸性水溶液中， 在硫酸铜存在下重 氮化。l-羟基-2-萘酚-4-磺酸的重氮化
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8.2.4.6 二胺类的重氮化
• 邻二胺类 • 间二胺类 • 对二胺类
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邻二胺类的重氮化
• 和亚硝酸作用时一个氨基先被重氮化，然 后该重氮基又与未重氯化的氨基作用，生 成不具有偶合能力的三氮化合物。

N H 2 O H
H C l +N a N O 2
NH2
HNO 2+ HBF4
O H
N H 2 O H
N2 BF4 O H
N
N O
精品课件
一、重氮盐的制备
重氮化反应的副反应
O 2N
N 2 C l B r
O 2N
N 2 B r C l
O2N
N2 HSO4 OCH3 H OH
NO2
N2 OCH3
O2N O
SnCl2
X NH2
HCl X
N2
X NH NH2
精品课件
二、重氮盐在有机合成中的应用
重氮化去胺反应
NN C l H
[H] Na2S2O3 Na2SO3 NaHSO3 Na2S2O4
N H 2 N H 2
O H 2 N
O N a N O 2 /H C l O N H 2 H 3 P O 2
O
精品课件
精品课件
一、重氮盐的制备
二元芳香族伯胺的重氮化反应
H 2 N
N H 2
H C l
N a N O 2
C l N 2
N 2 C l
N H 2 N H 2
H C l
N aN O 2
NH2 NH2
HCl
Na NO 2
NN
H 2N
N H 2
N2 Cl NH2
精品课件
N
N N H
一、重氮盐的制备
羟基苯胺
重氮盐的制备及应用
精品课件
内容：
一、重氮盐的制备 二、重氮盐在有机合成中的应用
精品课件
一、重氮盐的制备
R
N H 2

• 为避免耦合副反应，可用反法双重氮化，即先 将间苯二胺在弱碱性至中性条件下与稍过量的 亚硝酸钠配成混合水溶液，在良好搅拌下，将 混合液快速加到过量较多的冷的稀盐酸中进行
反法重氮化。
• 对二胺类的重氮化
• 特点：该类化合物用正法重氮化可顺利地将其中一个 氨基重氮化，得到对氨基重氮苯。
• 重氮基为强吸电基，它与氨基共处于共扼体系中时， 将使未被重氮化的氨基的碱性减弱，从而使进一步的 重氮化产生困难。 • 如果将两个氨基都重氮化则需在浓硫酸中进行。
生成的重氮盐容易和未反应的芳胺偶合，生成 重氮氨基化合物:
Ar-N2Cl + ArNH2——Ar-N＝N—NHAr + HCl
（3）亚硝酸钠
• 由于游离亚硝酸很不稳定，易发生分解，通常 重氮化反应所需的新生态亚硝酸，是由亚硝酸 钠与无机酸（盐酸或硫酸等）作用而得。
•
由此可见，亚硝酸钠是重氮化反应中常用 的重氮化剂。通常配成30%的亚硝酸钠溶液使 用，其用量比理论量稍过量。
8.1.2重氮盐的性质
干燥的重氮盐不稳定，受热或震动易爆炸（四氟 硼酸盐除外）。 重氮化合物对光不稳定，在光照下易分解。 脂肪胺的重氮盐极不稳定，在生成的过程就会 分解，生成醇（分解过程中经过碳正离子，会 有重排现象）。
8.1.3重氮化的目的
1、让脂环伯胺经重氮化-分解可以制得有 用的扩环产品、缩环产品和环合产品。 2、可由重氮化制取一些稳定的重氮盐， 可以用于印染行业或用作感光材料，特 别是感光复印纸。 3、还可通过重氮盐反应制得一系列有用 的中间体。
• 8.2.3.5 氨基酚类的重氮化 • 适用范围：邻位、对位氨基苯酚及其硝 基、氯基衍生物。 • 特点：都可以采用通常的重氮化方法， 但该类中的某些芳胺在无机酸中易被亚 硝酸氧化成醌亚胺型化合物。 • 重氮化方法：可在中性到弱酸性水溶液 中， 在硫酸铜存在下重氮化。l-氨基-2萘酚-4-磺酸的重氮化

HO3S H2N
H2N CH SO3H
SO3H NH2
CH HO3S NH2
NH2 COOH
特点： 特点： 本身在在稀无机酸中生成两性离子的内盐沉淀， 本身在在稀无机酸中生成两性离子的内盐沉淀， 在稀无机酸中生成两性离子的内盐沉淀 故不溶于酸，因而很难重氮化。但其Na盐 故不溶于酸，因而很难重氮化。但其 盐、NH4+ 盐易溶于水。 盐易溶于水。
34
6、二胺类的重氮化 二胺类化合物的重氮化可分为三种情况。 二胺类化合物的重氮化可分为三种情况。 • 邻二胺类：它和亚硝酸作用时一个氨基先被重氮 邻二胺类： 然后该重氮基又与未重氮化的氨基作用， 化，然后该重氮基又与未重氮化的氨基作用，生 成不具有偶合能力的三氮化合物。 成不具有偶合能力的三氮化合物。
32
5、氨基酚类的重氮化 • 容易被氧化的氨基酚类（苯系、萘系邻、对氨基 容易被氧化的氨基酚类（苯系、萘系邻、 酚）。 • 该类中的某些芳胺在无机酸中易被亚硝酸氧化成 醌亚胺型化合物。 醌亚胺型化合物。 • 可在中性到弱酸性介质中，在硫酸铜存在下重氮 可在中性到弱酸性介质中， 化。
33
• 例如： 例如： • 2-氨基 氨基-4,6-二硝基苯酚，其重氮化是先将其溶于 二硝基苯酚， 氨基 二硝基苯酚 苛性钠水溶液中，然后加盐酸以细颗粒形式析出， 苛性钠水溶液中，然后加盐酸以细颗粒形式析出， 再加亚硝酸钠进行重氮化。 再加亚硝酸钠进行重氮化。 • l-氨基 萘酚 磺酸的重氮化是在中性水溶液中 氨基-2-萘酚 氨基 萘酚-4-磺酸的重氮化是在中性水溶液中 加入少量硫酸铜作催化剂来进行的： 加入少量硫酸铜作催化剂来进行的：
ON-OH + HBr
ON-Br + H2O
亚硝酰溴

的合成。
合成激素
一些激素的合成过程中也涉及 到重氮化反应，例如肾上腺素 和胰岛素等。
合成生物碱
一些生物碱的合成过程中也涉 及到重氮化反应，例如秋水仙 碱和长春碱等。
合成维生素
一些维生素的合成过程中也涉 及到重氮化反应，例如维生素
B12等。
重氮化反应在染料合成中的应用
合成偶氮染料
偶氮染料是应用最广泛的染料之 一，重氮化反应可以用于合成偶 氮染料，例如酸性橙、酸性红等
03
重氮化反应的应用
重氮化反应在有机合成中的应用
合成芳香族化合物 重氮化反应是合成芳香族化合物 的重要方法之一，可以通过与羧 酸、醇等反应生成各种有用的芳 香族化合物。
合成重氮盐 重氮化反应可以用于合成重氮盐 ，重氮盐是一类具有重要应用价 值的化合物，可以用于制备各种 类型的有机化合物。
合成氨基化合物
。
合成芳香胺染料
芳香胺染料是一类具有特殊性能 的染料，重氮化反应可以用于合成 芳香胺染料，例如分散染料和活性 染料等。
合成还原染料
还原染料是一类具有特殊性能的染 料，重氮化反应可以用于合成还原 染料，例如靛蓝和还原艳橙等。
04
重氮化反应的条件与影响 因素
重氮化反应的温度条件
总结词
重氮化反应的温度条件对反应速率和产物的生成有重要影响。
重氮化反应的事故应急处理
如果发生泄漏、火灾、爆 炸等事故，应立即启动应 急预案，按照应急处理程 序进行处置。
如果发生中毒事故，应将 中毒人员迅速撤离现场， 并立即进行急救处理。
ABCD
立即疏散人员，确保操作 人员和周围人员的安全。
对于泄漏和废弃物应按照 相关规定进行处置，避免 对环境和人体造成危害。
重氮化反应的安全操作规程