第十四章 有機含氮化合物
1. 三甲胺的分子量雖比二甲胺的大,但其沸點卻比二甲胺的低,說明原因。
解答:由于三甲胺分子間不能形成氫鍵,而二甲胺分子間能形成氫鍵,破壞氫鍵需要能量,所以二甲胺的沸點比三甲胺的高。
2. 丁胺的分子量與丁醇相招生簡章近,但丁胺的沸點(77.8℃)比丁醇的沸點(117℃)低得多,但丁胺的堿性卻比丁醇強許多,說明原因。
解答:這是因為N的電負性不如O強,所以胺的氫鍵不如醇的氫鍵強,因此胺的沸點比同分子量的醇低。同樣原因,N對未共用電子對的束縛能力比O小,因此胺的堿性比醇強。
3.苯胺N,N-二甲基化后,其堿性增至3倍,而2,4,6-三硝基苯胺N,N-二甲基化后,其堿性增至40000倍,說明原因。
解答:這是因為在苯胺和N,N-二甲苯胺中,氮上的孤對電子都跟苯環(huán)發(fā)生共軛,氮上甲基的供電子誘導效應增加了氮上的電子云密度,因此,N,N-二甲苯胺的堿性比苯胺有一定程度的增加;而在N,N-二甲基-2,4,6-三硝基苯胺中,兩個鄰位硝基使-NMe2基不能和芳香環(huán)共平面,阻止了氮上孤對電子與芳環(huán)的共軛,使硝基不能通過共軛效應吸引氮上的電子,跟2,4,6-三硝基苯胺相比,N,N-二甲基-2,4,6-三硝基苯胺的堿性大大增加。
4. 用簡單的化學方法鑒別:
a. b. c. d.
解答:用NaNO2/HCl分別反應,a.在低溫時反應可見有氮氣放出;b.低溫時反應生成重氮鹽,加入a-萘酚后得紅色偶氮化合物;c.生成黃色對亞硝基N,N-二甲基苯胺鹽酸鹽,中和后成為綠色固體;d.生成黃色油狀物。
5. 如何用化學方法分離環(huán)己基甲酸、三丁胺和辛烷的混合物,并將每一組分以相當?shù)募兌然厥眨?
解答:用NaOH水溶液萃取、分液,水相用鹽酸中和,析出沉淀,抽濾得環(huán)己基甲酸;油相再用鹽酸萃取,分出油相——辛烷,水相用NaOH中和,有油狀物析出,分液,油相為三丁胺。
6. 由合成
解答:芳胺在鹵化時,因-NH2使苯環(huán)強烈活化,很難生成一取代產(chǎn)物,因此在有關合成反應時應先使-NH2;磻瓿珊笤偎饣謴-NH2。
7.
解答:芳胺硝化時,因-NH2具還原性,容易被硝酸氧化,因此在有關合成反應時應先使-NH2酰基化保護起來,反應完成后再水解恢復-NH2。
8. 以不超過4個碳的有機物為原料制備環(huán)己基甲胺。
解答:
9. 寫出下列季胺堿熱消除產(chǎn)物:
(1)
(2)
(3) (a)
(b)
(4)
解答:(1)
在季胺堿的Hofmann消去中,CH3上的氫優(yōu)先脫去,其次RCH2,最后是R2CH,即雙鍵碳原子上含烷基最少的烯烴最易生成。這和Saytzeff規(guī)則恰好相反。
(2)
這是由于季胺堿β-碳上連有供電子基團降低了
(3) (a)
(b)
當β-碳原子上連有吸電子基團或不飽和基團(如硝基、羰基、苯基等),使
(4)
季胺堿熱消除是反式共平面消除。
重氮化合物和偶氮化合物
1. 請解釋為什么和與苯酚發(fā)生偶合反應時,前者的反應活性小于后者。
解答:在偶合反應中,重氮鹽正離子是作為親電試劑使用,所以在中,由于-NO2吸電子的誘導效應和吸電子的共軛效應,使得其親電能力大大提高,故其反應活性大于。
2. 通常芳香重氮鹽與酚的偶聯(lián)是在弱堿性介質中進行,與芳胺偶聯(lián)是在弱酸性或中性介質中進行。這是為什么?
解答:因為芳香重氮鹽與酚的偶聯(lián)反應為芳環(huán)上的親電取代反應。在弱堿性介質中:,平衡偏向右邊,在-O-上的電子與苯環(huán)共軛,使苯環(huán)電 子云密度增大,它比酚更易發(fā)生親電取代反應。但當堿性太強(PH>10)時,重氮鹽會與OH-發(fā)生反應,生成重氮酸或重氮酸負離子,使之失去偶合能力。
芳香重氮鹽與芳胺偶聯(lián)需在弱酸性或中性介質(PH=5~7)中進行,而不宜在強酸性溶液(PH<5)中進行,因為如果在強酸性溶液中進行,胺轉變?yōu)殇@鹽的傾向性加大,-NH3+使苯環(huán)電子云密度降低,偶合反應的速度就很慢了。
3. 由和必要的有機試劑合成 。
解答:苯酚直接進行溴代反應得不到間位取代產(chǎn)物,所以必須引進一個新的基團改變芳環(huán)上定位情況,利用重氮鹽法是一種好的選擇。
合成時,先保護酚羥基再進行硝化反應。氨基的鄰對位效應強于羥基。
4.
解答: