文档介绍：第十五章硝基化合物和胺

(一)硝基化合物
硝基化合物是指分子中含有硝基(-NO2)的化合物,可以看作是烃分子中的氢原子被硝基取代后得到的化合物,常用RNO2 或ArNO2表示。
硝基化合物的结构和命名
硝基是一个强吸电子基团,因此硝基化合物都有较高的偶极矩。通过键长的测定发现,硝基中的氮原子和两个氧原子之间的距离相同。根据杂化轨道理论,硝基中的氮原子是sp2杂化的,它以三个sp2杂化轨道与两个氧原子和一个碳原子形成三个共平面的σ键,未参于杂化的一对p电子所在的p轨道与每个氧原子的一个p轨道形成一个共轭π键体系。
硝基化合物的命名与卤代烃相似,通常硝基作为取代基。例如:
CH3NO2
硝基甲烷 2-硝基丙烷对硝基苯甲酸
2,4,6-三硝基苯酚(苦味酸) 2,4,6-三硝基甲苯(T N T) 1,3,5-三硝基苯(T N B)
硝基化合物的性质
硝基化合物由于具有较强的极性,因此硝基化合物的熔点、沸点比相应的卤代烃高,多为高沸点的液体或固体。多硝基化合物具有爆炸性。液态的硝基化合物是许多有机化合物的优良溶剂,但硝基化合物有毒,它的蒸气能透过皮肤使人中毒,因此应尽量避免使用硝基化合物做溶剂。
(1)还原反应硝基容易被还原,尤其是直接连在芳环上的硝基,还原产物随还原介质的不同而有所不同。硝基苯在酸性条件下,可用铁等金属还原为芳香族伯胺。
用催化氢化的方法也可还原硝基化合物。
(2)酸性脂肪族硝基化合物中,硝基的α碳原子上有氢原子时,能产生互变异构现象。
硝基式酸式
酸式含量较低,平衡主要偏向硝基式一方。加碱可使平衡向右移动,使全部转变为酸式的盐而溶解。例如:

(3)硝基对苯环邻、对位基团的影响硝基苯中,硝基的邻位或对位上的某些取代基常显示出特殊的活性。
氯苯是稳定的化合物,普通条件下要使氯苯与氢氧化钠作用转变为苯酚很困难。但在氯原子的邻位或对位上有硝基时,卤素的活性增大,容易被羟基取代,硝基越多,卤素的活性越强。例如:
这是由于硝基的吸电子共轭效应使苯环上的电子云密度降低,特别是使硝基的邻位或对位碳原子上的电子云密度降低,使氯原子容易被取代。
由于同样原因,硝基也使苯环上的羟基或羧基,特别是处于邻位或对位的羟基或羧基上的氢原子质子化倾向增强,即酸性增强。例如:

pKa

pKa
胺类化合物可以看作是氨的烃类衍生物,广泛存在于自然界中。胺类化合物和生命活动有密切的关系,许多激素、抗生素、生物碱及所有的蛋白质、核酸都是胺的复杂衍生物。
(二)胺
胺的分类和命名
根据氮原子上所连烃基的数目,可把胺分为伯胺(一级胺)、仲胺(二级胺)、叔胺(三级胺)、季铵盐(四级铵盐)和季铵碱(四级铵碱)。例如:
RNH2 R2NH R3N R4N+X- R4N+OH-
伯胺仲胺叔胺季铵盐季铵碱
需要注意的是伯、仲、叔胺的分类方法与学过的伯、仲、叔卤代烃和伯、仲、叔醇的分类方法是不同的。例如:
叔卤代烃叔醇伯胺
根据分子中烃基的结构,可把胺分为脂肪胺和芳香胺。例如:
CH3 CH2NH2
脂肪胺
芳香胺
根据分子中氨基的数目,可把胺分为一