精細(xì)有機(jī)合成-第八章

1、第第9 9章章 重氮化和重氮基的轉(zhuǎn)化重氮化和重氮基的轉(zhuǎn)化 重氮化反應(yīng)重氮化反應(yīng) (Diazotization) 重氮基的轉(zhuǎn)化反應(yīng)重氮基的轉(zhuǎn)化反應(yīng)8.1 8.1 重氮化反應(yīng)重氮化反應(yīng) 概述概述 重氮化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)重氮化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 重氮化反應(yīng)歷程重氮化反應(yīng)歷程 重氮化反應(yīng)影響因素重氮化反應(yīng)影響因素 重氮化方法重氮化方法8.1.1 8.1.1 概述概述 定義定義ArNH2 2HX NaNO2ArN2+X-NaX2H2OHXHCl、HBr、濃濃H2SO4、稀稀H2SO4 、HNO3等等 芳香族伯胺芳香族伯胺與與亞硝酸亞硝酸作用，生產(chǎn)作用，生產(chǎn)重氮鹽重氮鹽的的反應(yīng)叫做重氮化反應(yīng)。反應(yīng)叫做重氮化反應(yīng)。RNH

2、2HCl NaNO2ROH N2NaCl 用途用途Ar-N2+X- Ar-NHNH2NaSO3, NaHSO3還原還原Ar-N2+X- + Ar-NH2 Ar-N=N-Ar-NH2Ar-N2+X- + Ar-OH Ar-N=N-Ar-OH偶合偶合偶合偶合 ArN2X- ArY Y=F, Cl, Br, I, CN, OH, H等等重氮基轉(zhuǎn)化重氮基轉(zhuǎn)化 特點(diǎn)特點(diǎn)（1 1）酸要過量酸要過量 理論量：理論量：n(HX):n(ArNH2)=2:12:1 實(shí)際比實(shí)際比: : n(HX):n(ArNH2)=2.52.54 : 14 : 1ArNH2 2HX NaNO2ArN2+X-NaX2H2O酸的作用酸

3、的作用: :溶解芳胺溶解芳胺: : ArNH2 + HCl ArNH3+Cl-產(chǎn)生產(chǎn)生HNO2：HCl + NaNO2 HNO2 + NaCl維持反應(yīng)介質(zhì)強(qiáng)酸性維持反應(yīng)介質(zhì)強(qiáng)酸性 ArN2+ + ArNH2 Ar-N=N-NHAr(重氮氨基化合物重氮氨基化合物)Ar NN+OH-H+ArNN OHpH6重氮鹽重氮鹽重氮酸重氮酸OH-H+ArNNO-pH711 順式重氮酸鹽順式重氮酸鹽OH-H+ArNNO- 反式重氮酸鹽反式重氮酸鹽ArOH-NNOpH12 亞硝胺亞硝胺（2 2）NaNO2微過量微過量Ar-N=N-NHAr0.50.52 2秒秒2HNO22KI2H2OI22KCl2H2O2NO使

4、淀粉碘化使淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)鉀試紙變藍(lán)H2NSO3HHNO2H2SO4N2H2OH2NC NH2OHNO2CO2N23H2O（3 3）低溫反應(yīng)：低溫反應(yīng)：0 01010 （4 4）重氮鹽不穩(wěn)定重氮鹽不穩(wěn)定 HNO2 H2O+NOArNH2 + HCl ArNH3+Cl-HNO2 H+ + NO2-HNO2 H2O + N2O3HNO2 + HCl NOCl + H2O8.1.2 8.1.2 重氮化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)重氮化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)總總=k1ArNH2HNO22 + k2ArNH2HNO2H+Cl-(N2O3)=k1ArNH2HNO22(NOCl)=k2ArNH2HNO2H+Cl-(k2k1)8.1.3

5、 8.1.3 重氮化反應(yīng)歷程重氮化反應(yīng)歷程ArNH2N O NOO Ar N N O HHNO2慢ArNH2NOCl ArNNO HHCl慢ArN2H2O快 Ar N N O HHArN2H2O快 Ar N N O HH8.1.4 8.1.4 重氮化反應(yīng)影響因素重氮化反應(yīng)影響因素 芳胺堿性芳胺堿性 當(dāng)酸的濃度低時(shí)，芳胺堿性的強(qiáng)弱是主要影響因素，堿性愈強(qiáng)的芳胺，重氮化反應(yīng)速度愈快；在酸的濃度較高時(shí)，銨鹽水解的難易程度成為主要影響因素，堿性弱的芳胺重氮化速度快。ArNH2 + HCl ArNH3+Cl- 無機(jī)酸性質(zhì)無機(jī)酸性質(zhì) 無機(jī)酸無機(jī)酸濃濃H2SO4HBrHCl稀稀H2SO4親電質(zhì)點(diǎn)親電質(zhì)點(diǎn)NO

6、+NOBrNOClN2O3活性活性大大 小小表表 不同無機(jī)酸中重氮化親電質(zhì)點(diǎn)不同無機(jī)酸中重氮化親電質(zhì)點(diǎn) 無機(jī)酸濃度無機(jī)酸濃度 HX 增加：重氮化質(zhì)點(diǎn)濃度增加增加：重氮化質(zhì)點(diǎn)濃度增加 ArNH2 降低；降低； HX 降低：降低： ArNH2 增加增加 重氮化質(zhì)點(diǎn)濃度降低。重氮化質(zhì)點(diǎn)濃度降低。8.1.5 8.1.5 重氮化方法重氮化方法 堿性堿性較強(qiáng)較強(qiáng)的芳胺的芳胺特點(diǎn)：帶供電基，銨鹽穩(wěn)定，不易水解為游離胺特點(diǎn)：帶供電基，銨鹽穩(wěn)定，不易水解為游離胺方法：方法： 重氮化時(shí)通常先將芳胺溶于稀的無機(jī)酸水重氮化時(shí)通常先將芳胺溶于稀的無機(jī)酸水 溶液，冷卻并于攪拌下慢慢加入亞硝酸納的水溶液，冷卻并于攪拌下慢慢

7、加入亞硝酸納的水溶液，稱為正法重氮化法。溶液，稱為正法重氮化法。 堿性較弱的芳胺堿性較弱的芳胺 特點(diǎn)特點(diǎn)：（：（1 1）帶一個(gè)強(qiáng)吸電基或多個(gè)帶一個(gè)強(qiáng)吸電基或多個(gè)-Cl-Cl； （2 2）難成銨鹽，且銨鹽難溶于水；）難成銨鹽，且銨鹽難溶于水； （3 3）易生成游離胺；）易生成游離胺； （4 4）反應(yīng)速度快反應(yīng)速度快。 方法：方法：重氮化時(shí)把芳胺溶于濃度高的熱無機(jī)重氮化時(shí)把芳胺溶于濃度高的熱無機(jī)酸中，然后加冰冷卻析出極細(xì)的芳胺沉淀，酸中，然后加冰冷卻析出極細(xì)的芳胺沉淀，迅速一次加入亞硝酸鈉溶液。為使重氮化完迅速一次加入亞硝酸鈉溶液。為使重氮化完全，避免副反應(yīng)發(fā)生，要有過量的亞硝酸和全，避免副反應(yīng)發(fā)

8、生，要有過量的亞硝酸和足夠量的無機(jī)酸。足夠量的無機(jī)酸。 弱堿性芳胺弱堿性芳胺 特點(diǎn)：（特點(diǎn)：（1 1） 有兩個(gè)或兩個(gè)以上強(qiáng)吸電基；有兩個(gè)或兩個(gè)以上強(qiáng)吸電基； （2 2）不溶于稀酸。）不溶于稀酸。 方法：方法：它們不溶于稀酸而溶于濃酸它們不溶于稀酸而溶于濃酸( (硫酸、硝硫酸、硝酸和磷酸酸和磷酸) )或有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑( (乙酸和吡啶乙酸和吡啶) )中。重氮中。重氮化時(shí)常用濃硫酸或醋酸為介質(zhì)，用亞硝基硫酸化時(shí)常用濃硫酸或醋酸為介質(zhì)，用亞硝基硫酸(NOHSO(NOHSO4 4) )為重氮化劑。為重氮化劑。 氨基磺酸或氨基羧酸氨基磺酸或氨基羧酸 特點(diǎn)：（特點(diǎn)：（1 1）易形成內(nèi)鹽，在酸性介質(zhì)下不溶

9、；）易形成內(nèi)鹽，在酸性介質(zhì)下不溶； （2 2）可以溶于堿。）可以溶于堿。 方法：方法：在重氮化時(shí)先把它們?nèi)苡谔妓徕c或氫氧在重氮化時(shí)先把它們?nèi)苡谔妓徕c或氫氧 化鈉水溶液中，然后加入無機(jī)酸析出很細(xì)的沉化鈉水溶液中，然后加入無機(jī)酸析出很細(xì)的沉淀，再加入亞硝酸鈉溶液，進(jìn)行重氮化。淀，再加入亞硝酸鈉溶液，進(jìn)行重氮化。 對于溶解度更小的對于溶解度更小的1-1-氦基萘氦基萘-4-4-磺酸，可把磺酸，可把等分子比的芳胺和亞硝酸鈉混合物在良好攪拌等分子比的芳胺和亞硝酸鈉混合物在良好攪拌下，加到冷的稀鹽酸中進(jìn)行反法重氮化。下，加到冷的稀鹽酸中進(jìn)行反法重氮化。 氨基酚類氨基酚類 特點(diǎn)：此類芳胺有鄰位、對位氨基苯酚及

10、其硝特點(diǎn)：此類芳胺有鄰位、對位氨基苯酚及其硝基、氯基衍生物基、氯基衍生物 。方法：方法：它們都可以采用通常的重氮化方法，但它們都可以采用通常的重氮化方法，但該類中的某些芳胺在無機(jī)酸中易被亞硝酸氧該類中的某些芳胺在無機(jī)酸中易被亞硝酸氧化成醌亞胺型化合物化成醌亞胺型化合物 8.2 8.2 重氮基的轉(zhuǎn)化反應(yīng)重氮基的轉(zhuǎn)化反應(yīng)保留氮的重氮基轉(zhuǎn)化反應(yīng)保留氮的重氮基轉(zhuǎn)化反應(yīng)放出氮的重氮基轉(zhuǎn)化反應(yīng)放出氮的重氮基轉(zhuǎn)化反應(yīng)N N NuNuRNN XNu12+8.2.1 8.2.1 保留氮的重氮基轉(zhuǎn)化反應(yīng)保留氮的重氮基轉(zhuǎn)化反應(yīng) 偶合反應(yīng)偶合反應(yīng) 重氮鹽還原為芳肼重氮鹽還原為芳肼8.2.1.1 8.2.1.1 偶合反

11、應(yīng)偶合反應(yīng) 定義定義ArN2XNH2(OH)ArNNNH2(OH) 重氮鹽與芳環(huán)、雜環(huán)或具有活潑亞甲基重氮鹽與芳環(huán)、雜環(huán)或具有活潑亞甲基的化合物反應(yīng)，生成的化合物反應(yīng)，生成偶氮化合物偶氮化合物的反應(yīng)叫做的反應(yīng)叫做偶合反應(yīng)偶合反應(yīng)。 偶合組分：偶合組分：與重氮鹽相作用的酚類和胺類彼稱與重氮鹽相作用的酚類和胺類彼稱為偶合組分為偶合組分 （1 1）酚類：）酚類： （2 2）胺類）胺類NH2NH2O HO HO HCO NHR2-2-羥基羥基-3-3-萘甲酰胺萘甲酰胺（3 3）氨基萘酚磺酸）氨基萘酚磺酸 H H酸酸 J J酸酸 酸酸NH2OHSO3HHO3SHO3SNH2OHHO3SOHNH2（4 4

12、）含有活潑亞甲基的化合物）含有活潑亞甲基的化合物CH3C CH2CNHROONNOCCH3CH2NHOOCH3CONH2乙酰乙酰芳胺乙酰乙酰芳胺吡唑酮衍生物吡唑酮衍生物吡啶酮衍生物吡啶酮衍生物 偶合反應(yīng)歷程：偶合反應(yīng)歷程： ArN2+OArNNOHH+ArNNOArN2+NH2ArNNNH2HH+ArNNNH2 反應(yīng)影響因素反應(yīng)影響因素 （1 1）偶合組分性質(zhì)）偶合組分性質(zhì) （2 2）重氮組分性質(zhì)）重氮組分性質(zhì)ArO ArNR2 ArNHR ArNH2 ArOR ArNH3 NH2CH3NH2OCH3NH2NH2ClClClNH2SO3HNH2NO2NH2NO2ClClNH2NO2NO2（3

13、3）介質(zhì)）介質(zhì)圖圖 pHpH值對酚和芳胺偶合速度的影響值對酚和芳胺偶合速度的影響HO3SN NNH2OHHO3SSO3HN NNO2NH2OHSO3HHO3SH (1)OH(2)HO3SOHNH2OHHHO3SNH2ONN8.2.1.2 8.2.1.2 重氮鹽還原為芳肼重氮鹽還原為芳肼ArN2+XNa2SO3:NaHSO3(1:1)ArNHNH2 在在亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽1:11:1的混合物的混合物的作用下，重氮鹽可以還原芳肼。的作用下，重氮鹽可以還原芳肼。ArN2+XNa2SO3-NaXArNNSO3NaNaHSO3ArNNHSO3NaSO3Na+H2O-NaHSO4 A

14、rNHNHSO3Na+HCl+H2O-NaHSO4 ArNHNH2HCl重氮重氮-N-N-磺酸鈉磺酸鈉芳肼芳肼-N,N-N,N- -磺酸鈉磺酸鈉芳肼磺酸鈉芳肼磺酸鈉芳肼鹽酸鹽芳肼鹽酸鹽NHNH2NHNH2ClNHNH2SO3HClClNHNH2SO3HNHNH2H2CCCOOCH3NH2(OC2H5)H2CCCH3NCNO(1)H2O(2)NH3(C2H5OH)98.2.2 98.2.2 放出氮的重氮基轉(zhuǎn)化反應(yīng)放出氮的重氮基轉(zhuǎn)化反應(yīng)ArClHCl,Cu2Cl2Sandmeyer反應(yīng)ArBrHBr,Cu2Br2Sandmeyer反應(yīng)KI（直接加）ArIBF4Schiemann反應(yīng)ArN2+ BF

15、4ArFArCNNa2Cu(CN)4NH3（四氰氨絡(luò)銅鈉鹽）NaCu(CN)2（氰化亞銅絡(luò)鹽）ArN2+ROH,干燥的重氮鹽與醇共熱ArORNaOH,ArHGomberg反應(yīng)Ar ArKSSCOC2H5乙基黃原酸鉀Ar SCSOC2H5KOHAr SKH+Ar SHH3PO3(或C2H5OH)還原劑脫氨基反應(yīng)ArHArOH(1)H2O(2)H2O,CuSO4催化ArN2+COOHNH2COOHBrNH2BrBrCOOHBrN2+BrBrCOOHBrBrBr溴化重氮化次磷酸 H3PO3NO2NO2NH2NO2H2SO4,HNO3硝化Na2S2部分還原N2+ HSO4NO2OHNO2H2SO4,NaNO2重氮化H+,H2O,水解CH3CH3SO3HCH3SO3HNO2CH3NO2SO3HClCH3NO2Cl磺化H2SO4硝化混酸氯化Cl2,FeH+,水解CH3NH2ClCH3N2+ClClCH3ClCl還原重氮化轉(zhuǎn)化H2,NiNaNO2,HClCu2Cl2,HCl