《有机化学》课程授课教案（讲义）第十章 含氮化合物

第九章含氮化合物讲课学时：4（5)教学目的：通过课堂教学使学生掌握硝基化合物、胺的结构特征、系统命名法、物理性质与主要的化学性质。教学难点：胺的各类化学性质。教学方式：课堂讲授、多媒体、模型、课堂讨论教学内容：（一）硝基化合物（1）硝基化合物的结构（2）硝基化合物的系统命名法（3）硝基化合物的物理性质（4）硝基化合物的化学性质：脂肪族硝基化合物的酸性、硝基对化合物性质的影响(二) 胺（1）胺的结构、分类和命名（2）胺的化学性质：碱性、烷基化、酰基化、磺酰化、与亚硝酸作用、芳香重氮盐的反应、偶合反应课程进程：课程题形式时详细内容备注或讨论目R辅助手段min(-)硝基化合物

1 第九章 含氮化合物 讲课学时：4（5） 教学目的：通过课堂教学使学生掌握硝基化合物、胺的结构 特征、系统命名法、物理性质与主要的化学性质。 教学难点：胺的各类化学性质。 教学方式：课堂讲授、多媒体、模型、课堂讨论 教学内容：（一）硝基化合物 （1）硝基化合物的结构 （2）硝基化合物的系统命名法 （3）硝基化合物的物理性质 （4）硝基化合物的化学性质： 脂肪族硝基化合物的酸性、硝基对化合物性质的影响 （二）胺 （1）胺的结构、分类和命名 （2）胺的化学性质：碱性、烷基化、酰基化、磺酰化、与亚硝 酸作用、芳香重氮盐的反应、偶合反应 课程进程： 课 程 题 目 形式 时 间 min 详细内容 备注或讨论 \ 辅助手段 （一） 硝基化 合物

硝基化讲授10 （1）硝基化合物：多媒体辅助官能团是硝基，硝酸的羟基被烃基取代，教学：合物的结构产物是硝基化合物，硝酸的氢被烃基取代，产物是硝酸酯：O10HONR-NCO硝基化合物HO-NRO-N3硝酸酯（2）亚硝基化合物：亚硝酸的羟基被烃基取代，产物为亚硝基化合物。亚硝酸分子中的氢被烃基取代，产物是亚硝酸酯：R-N=OHO-N=O亚硝基化合物HO-N=O-+ RO-N=O亚硝酸酯硝基化讲授硝基和亚硝基化合物的命名与卤代烃相多媒体辅助115合物的似，硝基和亚硝基只作为取代基，以最教学；系统器长碳链的烃作为母体。名法例如：CH,CH,NO,CH,CHCH,CH,CHCH,CH.CH,NO2LNO.NOCHs分别命名为：硝基乙烷：2-甲基-5-硝基庚烷；邻硝基甲苯；1-异丙基-2-硝基环戊烷；CH,CH.CH,ONOCH-CH-CH,CH-ONO,CHCH,ONONO分别命名为：硝酸异戊酯；亚硝酸丙酯；对亚硝基异丙苯；亚硝酸酯；

2 硝基化 合物的 结构 讲授 10 （1）硝基化合物： 官能团是硝基，硝酸的羟基被烃基取代， 产物是硝基化合物 ，硝酸的氢被烃基取 代，产物是硝酸酯： 硝基化合物 硝酸酯 （2）亚硝基化合物： 亚硝酸的羟基被烃基取代，产物为亚硝 基化合物。亚硝酸分子中的氢被烃基取 代，产物是亚硝酸酯： HO-N=O R-N=O 亚硝基化合物 HO-N=O RO-N=O 亚硝酸酯 多 媒 体 辅 助 教学； 硝基化 合物的 系统命 名法 讲授 15 硝基和亚硝基化合物的命名与卤代烃相 似，硝基和亚硝基只作为取代基，以最 长碳链的烃作为母体。 例如： 分别命名为：硝基乙烷；2-甲基-5-硝基 庚烷；邻硝基甲苯；1-异丙基-2-硝基环 戊烷； 分别命名为：硝酸异戊酯；亚硝酸丙酯； 对亚硝基异丙苯；亚硝酸苄酯； 多 媒 体 辅 助 教学；

硝基 化自学注意：硝基化合物的形态、气味、颜色、课堂提间：硝合物的毒性等：基化合物的多数硝基化合物为黄色结晶，有些是无形态、气味、物理性质色结晶。颜色等；多数具有爆炸性，很多烈性炸药都是硝讨论：硝基化基化合物，如三硝基甲苯（TNT，三硝合物的存储酸甘油酯等等问题。多数硝基化合物有香味，例如人造麝香就是一系列芳香硝基化合物。硝基化（1)还原讲授20多媒体辅助硝基化合物可以被还原为胺。在酸性还教学；合物的30化学性原体系中(Fe+HCI Zn+HCl Sn+HCI)质被还原性很强的初生态氢还原成伯胺。此外，催化氢化也可以将硝基化合物还原成伯胺：NO2 Fe + HClNH2VN CHaCH2NH2CH3CH2NO2（2）硝基对芳环上邻对位基团的影响a.对邻对位原子的影邮在一般条件下，卤苯不能发生水解。但当卤素的邻、对位有硝基取代，卤苯则|课堂讨论；很容易发生水解。OHNO2NO2邻、对位硝基对酚酸性的影响苯酚的邻、对位上引入硝基，酚的酸性加强。例如，三硝基苯酚可以分解碳酸 课堂讨论；钠，说明酸性比碳酸强：ONON人NONa,co,4CO,No（3）脂肪族硝基化合物的酸性合物有酸课堂讨论；因为α-氢因硝基的拉电子作用而活泼，可以发生以下互变异构R-CH2-NR-CH=NCH=

3 硝基化 合物的 物理性 质 自学 5 注意：硝基化合物的形态、气味、颜色、 毒性等； 多数硝基化合物为黄色结晶，有些是无 色结晶。 多数具有爆炸性，很多烈性炸药都是硝 基化合物，如三硝基甲苯（TNT)，三硝 酸甘油酯等。 多数硝基化合物有香味，例如人造麝香 就是一系列芳香硝基化合物。 课堂提问：硝 基 化 合 物 的 形态、气味、 颜色等； 讨论：硝基化 合 物 的 存 储 等问题。 硝基化 合物的 化学性 质 讲授 20 30 （1）还原 硝基化合物可以被还原为胺。在酸性还 原体系中（Fe+HCl Zn+HCl Sn+HCl ) 被还原性很强的初生态氢还原成伯胺。 此外，催化氢化也可以将硝基化合物还 原成伯胺： NO2 Fe + HCl NH2 CH3CH2NO2 H2 Ni CH3CH2NH2 （2）硝基对芳环上邻对位基团的影响 a.对邻对位卤原子的影响 在一般条件下，卤苯不能发生水解。但 当卤素的邻、对位有硝基取代，卤苯则 很容易发生水解。 Cl NO2 NO2 Na2CO3 /H2O OH NO2 NO2 b.邻、对位硝基对酚酸性的影响 苯酚的邻、对位上引入硝基，酚的酸性 加强。例如，三硝基苯酚可以分解碳酸 钠，说明酸性比碳酸强： （3）脂肪族硝基化合物的酸性 -碳原子上有氢的硝基化合物有酸性， 因为 -氢因硝基的拉电子作用而活泼， 可以发生以下互变异构： R-CH2-N O O R-CH=N OH O NaOH R-CH=N ONa O 多 媒 体 辅 助 教学； 课堂讨论； 课堂讨论； 课堂讨论；

烯醇态异构体称为假酸式，可以和氢氧化钠等碱性物质作用，生成盐。(二) 胺（1）氨分子中，氮是SP杂化。但它不多媒体辅助胺的结讲授20构、分类同于碳的SP3杂化。氮是SP不等性杂教学；25和命名化，形状为三角锥体（2）叔胺和季铵类化合物的立体结构...N..R'CHCH手性氮原子non cn ch cHo的概念与举例：叔胺分不出异构体，季铵类化合物可以分出对映异构体。(3）伯仲叔季四类胺的结构[RARR.NH2 RHRR'RRm伯胺仲胺叔胺季铵（4）各类胺的系统命名例如：a.简单胺类化合物：(CH.CH)NCH.CHNH(CH.CH2),NHCH.NHCH,CH,HNHCH乙胺，二乙胺，三乙胺，甲乙胺，苯胺，N-甲基苯胺；b.结构复杂的胺，按系统命名法命名：将氨基作为取代基，例如：CH,CH-CH-CH.-CH-CHH-CH-CH.CCH,N(CH)课堂命名练CHNHNHCH.分别命名为：2-甲基-4-氨基戊烷，4-甲基-2-（N,N-二甲基）氨基己烷；1-甲基-3-氨基环已烷；c.二元胺和多元胺的伯胺：当氨基连在碳链端或碳环上时，可直接

4 烯醇态异构体称为假酸式，可以和氢氧 化钠等碱性物质作用，生成盐。 （二）胺 胺的结 构、分类 和命名 讲授 20 25 （1）氨分子中，氮是 SP3杂化。但它不 同于碳的 SP3 杂化。氮是 SP3 不等性杂 化，形状为三角锥体。 （2）叔胺和季铵类化合物的立体结构 N 叔胺分不出异构体，季铵类化合物可以 分出对映异构体。 （3）伯仲叔季四类胺的结构 R-NH2 R-NH R' R-N-R' R'' R-N-R' R'' R''' + 伯胺 仲胺 叔胺 季铵 （4）各类胺的系统命名 例如： a.简单胺类化合物： 乙胺，二乙胺，三乙胺，甲乙胺，苯胺， N-甲基苯胺； b.结构复杂的胺，按系统命名法命名： 将氨基作为取代基，例如： 分别命名为：2-甲基-4-氨基戊烷，4-甲 基-2-（N,N-二甲基）氨基己烷；1-甲基 -3-氨基环己烷； c.二元胺和多元胺的伯胺： 当氨基连在碳链端或碳环上时，可直接 多 媒 体 辅 助 教学； 手 性 氮 原 子 的 概 念 与 举 例； 课 堂 命 名 练 习

称为某二胺或某三胺：NHNH.H.N-CH,CH,CH,CH,-NH.NH分别命名为：1,4-丁二胺，1,2,3-苯三胺；d.季铵类化合物的命名：(CH),N* Br(CH),N(CH,CH)2 OH[(CH,),NCH,C,2H25上述化合物分别命名为：四甲基溴化铵（或溴化四甲基铵)，二甲基，二乙基氢氧化铵（或氢氧化二甲基，二乙基铵)，二甲基，十二烷基，基溴化铵（或溴化二甲基，十二烷基，芊基铵）(1) 气味胺的物讲授多媒体辅助10胺的气味不愉快，尤其是低级胺。理性质教学；（2）毒性芳香胺毒性大于脂肪胺，并且对皮肤有渗透性。（3）沸点课堂讨论：各原子数相同的胺，沸点由高至低是伯胺、仲胺、叔胺。类胺的沸点差异和水溶（4）水溶性分子量相同的各类胺水溶性有差异；性差异；（1)胺的碱性胺的化讲授80多媒体辅助胺的碱性来自于氮上的一对未共用电子教学；学性质%对，它们对质子有吸引能力。胺可以和多数酸作用形成盐：R-NH, + HCI → R-NH+ clR-NH, + H,SO. → R-NH*HSO.胺是弱碱性化合物，铵盐可以被强碱分解：+ R-NH + NaCI + HOR-NH,HCI + NaOHS

5 称为某二胺或某三胺： 分别命名为：1,4-丁二胺，1,2,3-苯三胺； d. 季铵类化合物的命名： 上述化合物分别命名为： 四甲基溴化铵（或溴化四甲基铵）， 二甲基，二乙基氢氧化铵（或氢氧化二 甲基，二乙基铵）， 二甲基，十二烷基，苄基溴化铵（或溴 化二甲基，十二烷基，苄基铵） 胺的物 理性质 讲授 10 （1）气味 胺的气味不愉快，尤其是低级胺。 （2）毒性 芳香胺毒性大于脂肪胺，并且对皮肤有 渗透性。 （3）沸点 原子数相同的胺，沸点由高至低是伯胺、 仲胺、叔胺。 （4）水溶性 分子量相同的各类胺水溶性有差异； 多 媒 体 辅 助 教学； 课堂讨论：各 类 胺 的 沸 点 差 异 和 水 溶 性差异； 胺 的 化 学性质 讲授 80 90 （1）胺的碱性 胺的碱性来自于氮上的一对未共用电子 对，它们对质子有吸引能力。胺可以和 多数酸作用形成盐： 胺是弱碱性化合物，铵盐可以被强碱分 解： 多 媒 体 辅 助 教学；

而季铵碱则是强碱，由它与酸形成的盐，与另外的强碱作用，是生成各种离子的混合物：★(CH)N*cI + H,O(CH),N*OH + HCI(CH)N*cl + NaOH(CH,),N+*+ Na*+ CI + OH结构与碱性的关系：在水中测定胺的碱性，顺序为：课堂练习：比仲胺>伯胺>叔胺较不同结构此外，胺的碱性；脂肪胺>氨>芳香胺（2）胺易被氧化胺极容易被氧化。在贮藏过程中就可以被空气中的氧氧化，颜色变深。例如苯胺。（3）烷基化氨与卤代烃作用得到伯胺。伯胺再与卤代烃作用得到仲胺.，反应可以一直延续下去，得到季铵盐： CH,CH,NH, CH,CH!NH,+ CH.CHJI(CH,CH),NHCHCH! CHCHaN CHCH-(CH,CH)N*(4)酰基化课堂练习：合伯胺和仲胺可以和酰卤、酸酐等作用，成与完成反产物是酰胺：应；**HW.CHo（5）磺酰化伯胺、仲胺氮原子上的氢同样可以被磺洗课堂练习：不酰基取代，产物是磺酰胺，常用的磺酰同结构胺的化试剂是苯磺酰氯：分离，胺与其R-NH, + CL-SO.SO,NH-R + HC他物质的分离;利用该反应可以分离伯、仲、叔三种胺。称为：Hinsberg reaction课堂讨论（6）芳香胺的取代反应氨基连在苯环上，致活了苯环，使苯环课堂讨论：苯上的亲电取代反应容易进行。a.溴代：胺与苯酚的苯胺在室温下与漠水作用，很快得到区别方法

6 而季铵碱则是强碱，由它与酸形成的盐， 与另外的强碱作用，是生成各种离子的 混合物： 结构与碱性的关系： 在水中测定胺的碱性，顺序为： 仲胺 > 伯胺> 叔胺 此外， 脂肪胺 > 氨 > 芳香胺 （2）胺易被氧化 胺极容易被氧化。在贮藏过程中就可以 被空气中的氧氧化，颜色变深。例如苯 胺。 （3）烷基化 氨与卤代烃作用得到伯胺。伯胺再与卤 代烃作用得到仲胺.，反应可以一直延 续下去，得到季铵盐： （4）酰基化 伯胺和仲胺可以和酰卤、酸酐等作用， 产物是酰胺： （5）磺酰化 伯胺、仲胺氮原子上的氢同样可以被磺 酰基取代，产物是磺酰胺，常用的磺酰 化试剂是苯磺酰氯： 利用该反应可以分离伯、仲、叔三种胺。 称为：Hinsberg reaction （6）芳香胺的取代反应 氨基连在苯环上，致活了苯环，使苯环 上的亲电取代反应容易进行。 a.溴代： 苯胺在室温下与溴水作用，很快得到 课堂练习：比 较 不 同 结 构 胺的碱性； 课堂练习：合 成 与 完 成 反 应； 课堂练习：不 同 结 构 胺 的 分离，胺与其 他 物 质 的 分 离； 课堂讨论 课堂讨论：苯 胺 与 苯 酚 的 区别方法

2，4，6-三溴苯胺的白色沉淀NH2Br人Br1 + Br/ HoVVBr课堂练习：合b.硝代须先保护氨基，然后再硝代：成中氨基的保护；0NH-C-CH+ CH.COCINH-C-CHHNO,HNoc.磺化苯胺与浓硫酸共热，生成对氨基苯磺酸：NH2NH,H,SO.人+ HSONH,-HOSO.H(7)与亚硝酸作用芳香与脂肪族的伯、仲、叔三种胺都可以和亚硝酸作用，生成不同的产物：a伯胺：脂肪族伯胺和亚硝酸作用，氨基分解，产生氮气：CHaCH2* + N2 + CI -芳香族伯胺与亚硝酸在低温下，酸过量的条件下反应，得到芳香重氮盐。芳香重氮盐在低温下稳定，高温下也分解，放出氮气：N.cNH,HCINH2HNO20+ HCI N.cl"+N+HO

7 2，4，6-三溴苯胺的白色沉淀 b.硝代 须先保护氨基，然后再硝代： c.磺化 苯胺与浓硫酸共热，生成对氨基苯磺酸： （7）与亚硝酸作用 芳香与脂肪族的伯、仲、叔三种胺都可 以和亚硝酸作用，生成不同的产物： a.伯胺： 脂肪族伯胺和亚硝酸作用，氨基分解， 产生氮气： CH3CH2NH2 NaNO2 + HCl CH3CH2N N + Cl - CH3CH2 + + N2 + Cl - 芳香族伯胺与亚硝酸在低温下，酸过量 的条件下反应，得到芳香重氮盐。芳香 重氮盐在低温下稳定，高温下也分解， 放出氮气： 课堂练习：合 成 中 氨 基 的 保护；

b.仲胺仲胺在食物脂肪和芳香族仲胺与亚硝酸反应，产物中的产生，食物中亚硝酸都是剧毒的N-亚硝基胺：RNNO+HONH+HNO2盐的潜在危害。NR+HONH-R +HNO,NCc.叔氨脂肪叔胺与亚硝酸作用只生成不稳定的盐。芳香叔胺与亚硝酸作用，在环上发生亲电取代反应：R.N + HNO2→RN.HNO2NR2 + HNO,NRON芳香重芳香重氮盐可以和很多试剂作用，生成成多媒体辅助讲授25教学：氮盐的系列芳香族化合物。35课堂讨论与反应OH课堂练习一D·NH20合成练习题。+ H,PO + H,ON2 .cI+N2V+ CuxI+NCNCUCNO·N这个反应在有机合成上非常有用。芳香重氨盐与酚类化合物或芳香胺类化 多媒体辅助偶合反讲授15应与偶合物作用，生成具有氮氮双键的偶氮化」教学；20氮化合合物。该反应称为偶合反应。课堂练习；物的形偶氮化合物都具有颜色，很多颜料和染成：料都属于偶氮化合物：/-0NNVNNFNH化合物 讲授共轭体系与颜色的关系，元-电子跌迁所多媒体辅助结构与需能量的波长范围：教学：颜色的

8 b.仲胺 脂肪和芳香族仲胺与亚硝酸反应，产物 都是剧毒的 N-亚硝基胺： c.叔氨 脂肪叔胺与亚硝酸作用只生成不稳定的 盐。芳香叔胺与亚硝酸作用，在环上发 生亲电取代反应： 仲 胺 在 食 物 中的产生，食 物 中 亚 硝 酸 盐 的 潜 在 危 害。 芳香重 氮盐的 反应 讲授 25 35 芳香重氮盐可以和很多试剂作用，生成 一系列芳香族化合物。 这个反应在有机合成上非常有用。 多 媒 体 辅 助 教学； 课 堂 讨 论 与 课 堂 练 习 — 合成练习题。 偶合反 应与偶 氮化合 物的形 成： 讲授 15 20 芳香重氮盐与酚类化合物或芳香胺类化 合物作用，生成具有氮氮双键的偶氮化 合物。该反应称为偶合反应。 偶氮化合物都具有颜色，很多颜料和染 料都属于偶氮化合物： 多 媒 体 辅 助 教学； 课堂练习； 化合物 结构与 颜色的 讲授 10 共轭体系与颜色的关系，π-电子跃迁所 需能量的波长范围； 多 媒 体 辅 助 教学；

9 关系