12胺

考研有机化学《胺》章节思维导图，希望可以帮助到大家梳理。

12胺

• 胺的分类
  • 根据烃基种类
    • 脂肪胺
    • 芳香胺
  • 根据N上的烃基数目分为一级胺（伯胺），二级胺（仲胺），三级胺（叔胺）的四级铵盐
• 物性
  • N有孤电子对，因此一级，二级，三级胺能与水形成氢键，低级胺易溶于水，高级胺不易溶于水
  • N上有一定的电负性，一级、二级胺分子间能形成氢键，比一般同分子质量的非极性化合物沸点高。但N的电负性不如氧，因此形成的氢键不如醇强，沸点比同分子质量的醇低
  • 芳香胺为高沸点液体或低熔点固体
• 胺的碱性
  • 脂肪胺的碱性比较
    • 从电子效应看
      • N原子比碳原子电负性大，对烷基有吸电子诱导作用，N原子连接的烷基越多，碱性就应该越强，碱性顺序应该是：三级胺＞二级胺＞一级胺
    • 从溶剂效应看
      • 能稳定正离子，氢越多，溶剂化效应越强，正电荷越稳定，原来的碱性越强，碱性顺序为一级胺＞二级胺＞三级胺
    • 综合电子效应和溶剂效应
      • 碱性：二级胺＞一级胺＞三级胺＞氨气
  • 芳香胺的碱性比较
    • 当氨基连接在苯环上时，氨基对苯环有吸电子诱导作用和给电子共轭作用，且吸电子诱导作用小于给电子共轭作用，所以氨基往苯环上转移了一部分电子，碱性比NH3和脂肪胺弱
      • 碱性：RNH2＞NH3＞PhNH2
    • 比较有取代基的芳胺的碱性步骤
      • 邻位取代的芳香胺：邻位取代基的位阻作用使氮原子不易与质子结合，碱性降低。当氨基的N与邻位基团的氢形成氢键时，氨基的孤对电子的电荷被分散，碱性降低。因此邻位取代的芳香胺碱性一般均低于无取代的芳胺，类似苯甲酸酸性比较中的邻位效应
      • 间位取代的芳香胺，只看诱导效应，有给电子诱导基团时，碱性强于无取代苯胺，如烷基；有吸电子诱导效应基团时，碱性弱于无取代苯胺，如羟基，烷氧基，X–，氨基，硝基，氰基，羰基等
      • 对位取代的芳香胺：看电子诱导与共轭作用综合效果
        • 如烷氧基，羟基，氨基等吸电子诱导小于给电子共轭的取代基，碱性强于无取代苯胺，强于间位取代；卤素吸电子诱导大于给电子共轭，碱性弱于无取代苯胺，但强于间位取代硝基，氰基有吸电子诱导加吸电子共轭，碱性弱于无取代苯胺，弱于间位取代
• 胺的成盐反应
  • 胺与酸的成盐反应
    • 胺有碱性，能与酸成盐，与碱作用，还能变回原来的胺
  • 四级铵盐和四级铵碱
    • 三级胺与卤代烃会发生四级铵盐
    • 四级铵盐与三级胺形成的盐不同，与碱反应，不会变回原来的胺，会生成四级铵碱
• 霍夫曼消除反应
  • 四级铵碱加热可以发生霍夫曼消除生成烯烃
    • 即，四级铵碱，Δ生成烯烃
  • 反应机理
    • 类似E1cd的E2消除
  • 反应特点
    • 反应机理为E2消除，离去基团三级胺和β氢原子首先要符合反式共平面规则（当因为位阻，构象无法达到反式共平面时，只能发生消除甲醇的反应）
    • 区域选择性
      • 符合反式共平面规则前提下
        • 当有不同的β氢时，消除酸性大的氢
        • 当在氢原子酸性近似的情况下，空阻小的氢原子优先被碱进攻
        • 当β位空阻太大时，发生消除甲醇的反应
        • 当没有β氢时，发生消除甲醇的反应
    • 立体选择性
      • 当确定了消除哪个β位的氢后，若此β位有不止一个氢，产物以E构型为主
  • 用途
    • 制备端基烯烃
      • 因为霍夫曼消除的是含氢较多的碳上的氢，也不发生重排，可以生成端基烯烃
    • 用于鉴别胺的结构
      • 首先，用碘甲烷进行彻底甲基化反应，根据可以上的甲基数判断是几级胺，一级胺可以上三个，二级胺可以上两个，三级胺可以上一个。然后碱化后进行霍夫曼消除，根据产物结构判断原来胺的结构
• 胺的酰化（兴斯堡)反应
  • 一级胺，二级胺，三级胺与磺酰卤的反应称为兴斯堡反应。根据产物在酸碱中的溶解性可用于鉴别是几级胺
  • 一级胺产物N上含氢，由于磺酰基的吸电子作用，有一定酸性，可溶于碱
  • 二级胺产物上不含氢，由于磺酰基的吸电子作用，使N碱性也很小，因此不溶于酸，也不溶于碱
  • 三级胺产物遇水会水解为原来的三级胺，因此可溶于酸
• 胺的氧化和Cope消除
  • 反应式
    • 一级，二级胺被氧化会生成焦油状的复杂物质，但是三级胺能被过氧化氢或过酸氧化为氧化胺
    • 形成的氧化胺加热可以消除β碳上的氢，生成羟胺和烯胺，称为Cope消除
  • 反应机理
    • 五元过渡态的E2顺式消除
  • 反应特点
    • E2顺式消除
    • 区域选择性
      • 符合霍夫曼规则，消除氢较多的，酸性大的，位阻小的氢
    • 立体选择性
      • 当确定了消除哪个β位的氢后，若此β位有不止一个氢，产物以E性构型为主
• 胺与亚硝酸的反应
  • 一级脂肪胺
    • 一级脂肪与亚硝酸反应后，生成的重氮化物不稳定，容易分解，最后生成氮气，烯，醇等复杂混合物，不适合合成使用。
    • 在一级脂肪中，有一个有价值的可用于合成的反应蒂芬欧–捷姆扬诺夫扩大重排反应，它可以将环酮转变为多一个碳的环酮。
      • 先将环酮与氢氰酸或硝基甲烷反应后还原，生成1–氨甲基环烷醇的结构；然后再将氨基从重氮化后重排
  • 二级脂肪胺
    • 二级脂肪胺与亚硝酸反应得N–亚硝基二级胺，是中性的黄色油状或固体。
  • 三级脂肪胺
    • 三级脂肪胺与亚硝酸反应形成很不稳定的盐。中和时又被分解。
  • 根据各级脂肪胺与亚硝酸反应现象的不同，可以用此反应鉴别脂肪胺
    • 一级氨放出氮气
    • 二级胺生成黄色油状物
    • 三级胺生成盐无现象
• 重氮甲烷
  • 与酸性化合物反应
    • 重氮甲烷可以与羧酸反应生成甲酯，与烯醇反应生成醚，但不与醇反应
  • 形成卡宾的反应
    • 重氮甲烷受光的作用可分解成卡宾
  • 与酸、酮的反应
    • 反应式
      • 用重氮甲烷与醛酮反应，可以在羰基与烷基或氢间插入一个亚甲基
    • 反应机理
      • 亲核加成后再发生烷基的重排
    • 反应特点
      • 基团迁移顺序为
        • H＞CH3＞RCH3＞R2CH＞R3C
    • 用途
      • 可以用于环酮环扩大反应，但常有副产物产生
  • 与酰氯的反应
    • 反应式
      • 酰卤和重氮甲烷反应可以生成烯酮，然后再与体系中存在的醇，水或胺反应生成酯，羧酸，酰胺
    • 反应机理
      • 酰氯先与重氮甲烷反应生成重氮酮，重氮酮再重排为酰基卡宾，酰基卡宾再重排为烯酮
• 胺的制备
  • 氨或胺的烷基化——合成三级胺
    • 氨或胺可以与卤代烃反应生成胺，称为霍夫曼烷基化反应。因为该反应不好控制反应一元，二元阶段，因此适合制备三级胺。用二级胺的锂盐与卤代烃反应可以得到较多的三级胺
  • 盖布瑞尔合成法——合成一级胺
    • 利用邻苯二甲酰亚胺N上的酸性，使其与碱反应形成N负离子，然后再与卤代烃发生亲核取代反应后水解，可以生成一级胺，这种方法称为盖布瑞尔合成法
    • 反应特点
      • 水解困难时，还可以用肼解代替
      • N负离子与卤代烃的亲核取代反应为SN2反应，与卤代烃相连如果是手型碳会发生构型翻转
  • 用醇制备——合成一级胺
    • 用醇直接和胺反应通常生成的是一、二、三级胺的混合物，但将醇与磺酰氯反应生成磺酸酯后，磺酸基是较好的离去基团，可以被胺亲核取代，生成相应的胺。若为手型醇，第一步醇与磺酰氯反应，醇作为亲核试剂，构型不反转；第二步胺与磺酸酯的亲核取代会发生构型翻转
  • 含氮化合物的还原——合成一级胺
    • 用酰胺还原
    • 用腈还原
    • 用肟还原
    • 用硝基化合物还原
      • 金属＋盐酸
      • 催化氢化
  • 醛酮的还原胺（氨）法——合成一、二、三级胺
    • 氨，一级胺和二级胺与醛和酮反应分别生成亚胺和烯胺，如果存在催化氢化条件，会还原为相应的一级胺，二级胺和三级胺，因此适合制备一，二，三级胺应用很广泛。
    • 醛或酮与甲醛铵在高温下反应生成一级胺——刘卡特反应
    • 在过量甲酸的存在下，利用甲醛与一级胺或二级胺反应生成甲基化的三级胺，称为埃斯韦勒–克拉克反应
  • 用羧酸及其衍生物制备制备胺——合成一级胺
    • 霍夫曼重排
      • 一级酰胺与次卤酸钠反应可以发生霍夫曼重排，生成比原来少一个酰基碳的一级胺
      • 反应式
        • 酰胺＋Br2＋NaOH
        • 反应特点
          • 只有一级酰胺才能发生霍夫曼重排
          • 如果酰基的α碳是手型碳，反应后手性碳构型保持不变
          • 邻苯二甲酰胺也可以发生霍夫曼重排，机理为先水解再发生霍夫曼重排
    • 克提斯反应
      • 酰氯和叠氮化合物反应可以生成酰基叠氮，酰基叠氮在惰性溶剂中加热分解，失去氮气生成酰基氮宾，然后再重排成异氰酸酯，水解后得一级胺
    • 施密特反应
      • 施密特反应是选择用羧酸和叠氮酸在惰性溶剂中用硫酸做缩合剂进行缩合生成酰基叠氮，随后发生与克提斯反应相同的过程
  • 胺的合成方法总结
    • 合成三级胺和四级铵盐可以用氨或胺的烷基化合成，当三个烷基相同时，用氨气的烷基化合成。不对称的三级胺更常用醛酮的还原氨化法合成
    • 二级胺一般用醛酮的还原氨化法合成
    • 一级脂肪胺可以用醛酮的还原氨化法，盖布瑞尔合成法，霍夫曼消除合成 一级芳香胺可以用硝基苯的还原和霍夫曼重排合成。具体情况看底物要求