含氮化合物1

关于含氮化合物1的思维导图，内容有硝基化合物、胺简介及命名、胺的碱性及烃基化、酰胺、重氮、偶氮化合物、胺与亚硝酸反应及苯环上的亲电取代、胺的酰基化和磺酰化，一起来看。

10.含氮化合物

• 10.1硝基化合物
  • 硝基化合物
    • 烃分子中含一个或多个硝基(-NO2)
  • 命名
    • 硝基作为取代基出现，其优先顺序低于烷基和卤素
  • 结构
    • 硝基中两个氮氧双键是完全等同的
    • 硝基中两个氧原子各提供一个电子，一个氮原子提供两个两个电子形成一个四电子三原子的p-π共轭体系
    • p
  • 物理性质
    • 密度一般大于1，不溶于水，溶于有机溶剂或浓硫酸
    • 有毒，能够通过皮肤吸收
    • 一些硝基化合物有特殊气味---苦或香
    • p
  • 化学性质
    • 酸性
      • 硝基乙烷酸性强于苯酚
      • 原因：
        • 存在类似于酮式-烯醇式互变异构
        • 硝基是强的吸电子基团
    • 硝基还原
      • 还原法：催化加氢，金属(FE、Sn、Zn)与盐酸体系还原
    • 硝基使酚酸性增强
      • 吸电子的硝基增加了羟基中氢解离成质子的能力
      • p
• 10.2胺简介及命名
  • 胺简介
    • 胺是氨气(NH3)分子中的氢原子或全部烃基取代后的化合物
    • 胺的分类
      • 根据与氮原子直接相连烃基分类：
        • 伯胺：RNH2
        • 仲胺：R2NH
        • 叔胺：R3N
        • 季铵：R4N+
        • p
        • 以N来区分，而伯仲叔醇以羟基所连C来区分
      • 根据与氮原子连接烃基种类分类：
        • 脂肪胺：
        • 芳香胺：
        • p
    • 胺的命名
      • 胺：表示母体
      • 氨：表示各类氨基(-NR2)、氨气
      • 铵：表示季铵(季铵盐、季铵碱)
      • 简单胺的命名：胺作母体，在胺字前面加上烷基的名称和数目
      • p
      • 当N有多个取代基时，可将简单的基团作为取代基对待，并指明取代基位置
      • 复杂胺以烃作为母体，把氨基作为取代基
      • 季铵盐(碱)的命名与铵盐类似
      • p
    • 胺的物理性质
      • 胺类沸点大于相应的烃和醚，小于醇和酸(形成氢键能力)
        • 胺可形成氢键
        • O比N形成氢键能力强
      • 碳原子数相同胺，沸点：
        • 伯胺>仲胺>叔胺
        • N所连H多，形成氢键能力更强
      • 低级的脂肪胺可溶于水：
        • 与水形成氢键
  • 胺的结构
    • 结构(1)
      • p
      • 氨和胺N不等性杂化，一个SP3杂化轨道被一对未共用电子对所占据
      • 胺分子呈棱锥形，N在锥顶
    • 结构(2)
      • N为SP3不等性杂化，当N连有三种不同取代基时，分子应有手性，但由于两种构型易互化而没有手性
      • 季铵盐具有手性
      • p
• 10.3胺的碱性及烃基化
  • 胺的碱性
    • 胺N(SP3)上有孤对电子，可接受质子，呈碱性
    • 碱性影响因素：
      • N上所连取代基的电性
      • N-所连烷基使碱性增加，质子进攻的空间阻力也增加
      • p
      • 脂肪族仲胺>脂肪族伯胺>脂肪族叔胺>氨
      • N-连芳环使胺碱性减弱
        • N原子存在孤对电子，但与苯环形成P-π共轭，从而使孤对电子向苯环转移
        • 脂肪族仲胺>脂肪族伯胺>脂肪族叔胺>氨>芳香族伯胺>芳香族仲胺>芳香族叔胺
    • 季铵盐：
      • 季铵碱和NaOH碱性类似，其制备方法是从季铵盐和氢氧化银得来
      • p
  • 胺的烷基化
    • 胺作为亲核试剂，可以和卤代烃发生亲核取代
    • NH3与卤代烃的取代通常得到伯、仲、叔胺和季铵盐的混合物
    • 亲核取代：
      • p
      • p
      • p
• 10.7酰胺
  • 酰胺水解成酸和胺
    • 可以用于氨基(胺)的保护
    • p
  • 酰亚胺的酸性：
    • 受氧原子吸电子影响，N-H含有酸性
    • p
  • 霍夫曼降解：
    • 用卤素的碱溶液处理含伯氨基的酰胺时，酰胺失去羰基，生成比酰胺少一个碳原子的伯胺
    • p
  • 由CH3CH2CN合成CH3CH2NH2
    • p
    • p
  • 二缩脲反应：
    • 分子含两个酰胺键的化合物都可与铜离子显紫色(络合物)
    • 蛋白质多肽多还有二缩脲结构
• 10.6重氮、偶氮化合物
  • 分子中都含N2基团，根据结构不同，分为：
    • 重氮：只有一端和C相连，是盐类，氮氮三键
    • 偶氮：两端均和C相连，不是盐。氮氮双键
    • p
    • 重氮盐的反应：
    • p
    • 偶氮化合物(染料)的制备：
      • 形成大的共轭体系，能量降低，可以吸收可见光，呈现有色
• 10.5胺与亚硝酸反应及苯环上的亲电取代
  • 与亚硝酸反应
    • 伯胺反应
      • 脂肪属伯胺
      • p
      • 芳香族伯胺
      • 共轭作用使芳基重氮盐水溶液相对稳定，有合成意义
      • p
    • 仲胺反应
      • 脂肪族仲胺
      • p
      • 芳香族仲胺(有毒)
      • p
    • 叔胺反应
      • 脂肪族叔胺
      • p
      • 芳香族叔胺
      • p
  • 苯环上的亲电取代
    • 卤代
      • 苯胺(供电子基团)和溴水反应立即生成白色三溴苯胺沉淀
      • p
      • 酰苯胺和溴水反应(酰基为吸电子但N原子与苯环直接相连给电子能力减弱)
      • p
    • 硝化
      • 苯胺不宜直接硝化，若先转变成硫酸氢盐再硝化，则在间位硝化
      • 胺类化合物容易被氧化，需要先进行保护
      • 形成铵盐后，铵盐是吸电子基团所以在间位
    • 磺化
      • 苯胺和浓硫酸反应，先得到硫酸氢盐，加热脱水生成对氨基苯磺酸
      • p
• 10.4胺的酰基化和磺酰化
  • 胺的酰基化
    • 胺可以与酰基试剂反应，生成酰胺
    • 酰胺特点：
      • 酰胺水解成酸和胺
      • 酰胺可以用于氨基(胺)的保护
  • 胺的磺酰化
    • 碱存在下，伯、仲胺和(对甲)苯磺酰氯反应得到磺酰胺，也称兴斯堡反应
    • 氢离子会存在酸性(磺酰基为比较强的吸电子基团)
    • 氮原子存在氢原子则可以溶于氢氧化钠溶液
    • • 关键在于N上是否有氢原子(无氢不反应)
      • 胺类为油状
    • 鉴别：

10.含氮化合物

• 10.1硝基化合物
  • 硝基化合物
    • 烃分子中含一个或多个硝基(-NO2)
  • 命名
    • 硝基作为取代基出现，其优先顺序低于烷基和卤素
  • 结构
    • 硝基中两个氮氧双键是完全等同的
    • 硝基中两个氧原子各提供一个电子，一个氮原子提供两个两个电子形成一个四电子三原子的p-π共轭体系
    • p
  • 物理性质
    • 密度一般大于1，不溶于水，溶于有机溶剂或浓硫酸
    • 有毒，能够通过皮肤吸收
    • 一些硝基化合物有特殊气味---苦或香
    • p
  • 化学性质
    • 酸性
      • 硝基乙烷酸性强于苯酚
      • 原因：
        • 存在类似于酮式-烯醇式互变异构
        • 硝基是强的吸电子基团
    • 硝基还原
      • 还原法：催化加氢，金属(FE、Sn、Zn)与盐酸体系还原
    • 硝基使酚酸性增强
      • 吸电子的硝基增加了羟基中氢解离成质子的能力
      • p
• 10.2胺简介及命名
  • 胺简介
    • 胺是氨气(NH3)分子中的氢原子或全部烃基取代后的化合物
    • 胺的分类
      • 根据与氮原子直接相连烃基分类：
        • 伯胺：RNH2
        • 仲胺：R2NH
        • 叔胺：R3N
        • 季铵：R4N+
        • p
        • 以N来区分，而伯仲叔醇以羟基所连C来区分
      • 根据与氮原子连接烃基种类分类：
        • 脂肪胺：
        • 芳香胺：
        • p
    • 胺的命名
      • 胺：表示母体
      • 氨：表示各类氨基(-NR2)、氨气
      • 铵：表示季铵(季铵盐、季铵碱)
      • 简单胺的命名：胺作母体，在胺字前面加上烷基的名称和数目
      • p
      • 当N有多个取代基时，可将简单的基团作为取代基对待，并指明取代基位置
      • 复杂胺以烃作为母体，把氨基作为取代基
      • 季铵盐(碱)的命名与铵盐类似
      • p
    • 胺的物理性质
      • 胺类沸点大于相应的烃和醚，小于醇和酸(形成氢键能力)
        • 胺可形成氢键
        • O比N形成氢键能力强
      • 碳原子数相同胺，沸点：
        • 伯胺>仲胺>叔胺
        • N所连H多，形成氢键能力更强
      • 低级的脂肪胺可溶于水：
        • 与水形成氢键
  • 胺的结构
    • 结构(1)
      • p
      • 氨和胺N不等性杂化，一个SP3杂化轨道被一对未共用电子对所占据
      • 胺分子呈棱锥形，N在锥顶
    • 结构(2)
      • N为SP3不等性杂化，当N连有三种不同取代基时，分子应有手性，但由于两种构型易互化而没有手性
      • 季铵盐具有手性
      • p
• 10.3胺的碱性及烃基化
  • 胺的碱性
    • 胺N(SP3)上有孤对电子，可接受质子，呈碱性
    • 碱性影响因素：
      • N上所连取代基的电性
      • N-所连烷基使碱性增加，质子进攻的空间阻力也增加
      • p
      • 脂肪族仲胺>脂肪族伯胺>脂肪族叔胺>氨
      • N-连芳环使胺碱性减弱
        • N原子存在孤对电子，但与苯环形成P-π共轭，从而使孤对电子向苯环转移
        • 脂肪族仲胺>脂肪族伯胺>脂肪族叔胺>氨>芳香族伯胺>芳香族仲胺>芳香族叔胺
    • 季铵盐：
      • 季铵碱和NaOH碱性类似，其制备方法是从季铵盐和氢氧化银得来
      • p
  • 胺的烷基化
    • 胺作为亲核试剂，可以和卤代烃发生亲核取代
    • NH3与卤代烃的取代通常得到伯、仲、叔胺和季铵盐的混合物
    • 亲核取代：
      • p
      • p
      • p
• 10.7酰胺
  • 酰胺水解成酸和胺
    • 可以用于氨基(胺)的保护
    • p
  • 酰亚胺的酸性：
    • 受氧原子吸电子影响，N-H含有酸性
    • p
  • 霍夫曼降解：
    • 用卤素的碱溶液处理含伯氨基的酰胺时，酰胺失去羰基，生成比酰胺少一个碳原子的伯胺
    • p
  • 由CH3CH2CN合成CH3CH2NH2
    • p
    • p
  • 二缩脲反应：
    • 分子含两个酰胺键的化合物都可与铜离子显紫色(络合物)
    • 蛋白质多肽多还有二缩脲结构
• 10.6重氮、偶氮化合物
  • 分子中都含N2基团，根据结构不同，分为：
    • 重氮：只有一端和C相连，是盐类，氮氮三键
    • 偶氮：两端均和C相连，不是盐。氮氮双键
    • p
    • 重氮盐的反应：
    • p
    • 偶氮化合物(染料)的制备：
      • 形成大的共轭体系，能量降低，可以吸收可见光，呈现有色
• 10.5胺与亚硝酸反应及苯环上的亲电取代
  • 与亚硝酸反应
    • 伯胺反应
      • 脂肪属伯胺
      • p
      • 芳香族伯胺
      • 共轭作用使芳基重氮盐水溶液相对稳定，有合成意义
      • p
    • 仲胺反应
      • 脂肪族仲胺
      • p
      • 芳香族仲胺(有毒)
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    • 叔胺反应
      • 脂肪族叔胺
      • p
      • 芳香族叔胺
      • p
  • 苯环上的亲电取代
    • 卤代
      • 苯胺(供电子基团)和溴水反应立即生成白色三溴苯胺沉淀
      • p
      • 酰苯胺和溴水反应(酰基为吸电子但N原子与苯环直接相连给电子能力减弱)
      • p
    • 硝化
      • 苯胺不宜直接硝化，若先转变成硫酸氢盐再硝化，则在间位硝化
      • 胺类化合物容易被氧化，需要先进行保护
      • 形成铵盐后，铵盐是吸电子基团所以在间位
    • 磺化
      • 苯胺和浓硫酸反应，先得到硫酸氢盐，加热脱水生成对氨基苯磺酸
      • p
• 10.4胺的酰基化和磺酰化
  • 胺的酰基化
    • 胺可以与酰基试剂反应，生成酰胺
    • 酰胺特点：
      • 酰胺水解成酸和胺
      • 酰胺可以用于氨基(胺)的保护
  • 胺的磺酰化
    • 碱存在下，伯、仲胺和(对甲)苯磺酰氯反应得到磺酰胺，也称兴斯堡反应
    • 氢离子会存在酸性(磺酰基为比较强的吸电子基团)
    • 氮原子存在氢原子则可以溶于氢氧化钠溶液
    • • 关键在于N上是否有氢原子(无氢不反应)
      • 胺类为油状
    • 鉴别：