項目八含氮化合物講解

項目八含氮化合物能力目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)具有含氮化合物的結(jié)構(gòu)識別能力。具有根據(jù)含氮化合物的結(jié)構(gòu)判斷其物理參數(shù)的能力。具有根據(jù)含氮化合物化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行鑒別和合成路線設(shè)計能力。知識目標(biāo)掌握含氮化合物的結(jié)構(gòu)、命名以及同分異構(gòu)等。掌握含氮化合物的物理性質(zhì)。掌握含氮化合物的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用。素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)誠實守信、團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產(chǎn)意識；培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。項目八含氮化合物目錄/CONTENTS

01硝基化合物含氮化合物分子中含有C-N鍵的有機(jī)化合物稱為含氮有機(jī)化合物，若從另一個角度看，含氮的有機(jī)化合物也可以看作相應(yīng)的無機(jī)氮化合物的衍生物。無機(jī)氮化合物相應(yīng)的有機(jī)氮化合物名稱構(gòu)造式名稱構(gòu)造式氨NH3胺RNH2,ArNH2,R2NH,(Ar)2NH,R3N,(Ar)3N氨水NH3·H20季銨堿R4N+OH-銨鹽NH4Cl季銨鹽R4N+Cl-聯(lián)胺H2N-NH2肼R-NHNH2,Ar-NHNH2硝酸HNO3硝基化合物R-NO2,Ar-NH2亞硝酸HNO2亞硝基化合物R-NO,Ar-NH含氮化合物含氮有機(jī)化合物種類很多，除以上列舉的化合物之外，還有其他含氮有機(jī)化合物如酰胺類、腈類、重氮化合物、偶氮化合物、含氮雜環(huán)化合物和生物堿等。硝基化合物分子中含有硝基（—NO2）官能團(tuán)的有機(jī)化合物叫做硝基化合物，它可以看成是烴分子中的氫原子被硝基取代后的產(chǎn)物。脂肪族硝基化合物芳香族硝基化合物芳香族硝基化合物比脂肪族硝基化合物應(yīng)用廣泛，因此，本節(jié)主要討論芳香族硝基化合物。一、硝基化合物的結(jié)構(gòu)和命名硝基化合物1、硝基化合物的結(jié)構(gòu)芳香族硝基化合物通常是指硝基直接與苯環(huán)相連的一類有機(jī)化合物?？捎猛ㄊ紸r-NO2來表示。硝基化合物硝基中的3個原子形成p-π共軛體系，發(fā)生了電子的離域，2個氮氧鍵長相等。....sp2雜化N-O鍵等長，0.122nm硝基化合物2、硝基化合物的命名芳香族硝基化合物命名時，以芳烴為母體，硝基作為取代基。硝基苯

對硝基氯苯

間二硝基苯2，4，6-三硝基甲苯

（俗名TNT）二、硝基化合物的性質(zhì)硝基化合物1、物理性質(zhì)(1）物態(tài)與氣味芳香族硝基化合物為無色或淡黃色液體或固體。多硝基化合物為黃色晶體。具有爆炸性，可用作炸藥。有的多硝基化合物具有麝香香味，可用作香料。(2）密度與溶解性硝基化合物的相對密度均大于1，比水重，不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。此外，硝基化合物有毒，應(yīng)避免與皮膚直接接觸或吸入其蒸氣。硝基化合物2、化學(xué)性質(zhì)-NO2是分子中的官能團(tuán)，硝基是較強(qiáng)的鈍化基，苯環(huán)上連接硝基后，其取代反應(yīng)活性明顯降低。因此，芳香族硝基化合物的性質(zhì)比較穩(wěn)定。其化學(xué)反應(yīng)主要發(fā)生在官能團(tuán)硝基以及被硝基鈍化的苯環(huán)上。硝基可被還原苯環(huán)鈍化，缺電子性，親電取代較慢或難進(jìn)行可與親核試劑反應(yīng)硝基化合物(1）硝基上的還原反應(yīng)①還原劑還原芳香族硝基化合物在酸性介質(zhì)中與還原劑作用，硝基被還原成氨基，生成芳胺。常用的還原劑有鐵與鹽酸、錫與鹽酸等。工業(yè)上和實驗室中以鐵為還原劑，在稀鹽酸中還原硝基苯制取苯胺。硝基化合物②催化加氫在一定溫度和壓力下，催化加氫也可使硝基苯還原成苯胺。目前工業(yè)上生產(chǎn)芳香胺的主要方法是催化加氫法。催化加氫法以鎳，鉑等作催化劑，在中性條件下反應(yīng)，在產(chǎn)品質(zhì)量、收率和環(huán)境保護(hù)方面都優(yōu)于化學(xué)還原法。硝基化合物③選擇性還原還原多硝基化合物時，選擇不同的還原劑，可使其部分還原或全部還原。在間二硝基苯的還原反應(yīng)中，如果選用硫氫化鈉作還原劑，可只還原其中的一個硝基，生成間硝基苯胺。硝基化合物選用鐵和鹽酸作還原劑或催化加氫，則兩個硝基全部被還原，生成間苯二胺。硝基化合物(2)苯環(huán)上的取代反應(yīng)硝基是間位定位基，可使苯環(huán)鈍化，硝基苯的環(huán)上取代反應(yīng)主要發(fā)生在間位且比較難于進(jìn)行。由于硝基對苯環(huán)的強(qiáng)烈鈍化作用，硝基苯不能發(fā)生傅-克烷基化和?；磻?yīng)。三、硝基對苯環(huán)上其他基團(tuán)的影響硝基化合物硝基不僅鈍化苯環(huán)，使苯環(huán)上的取代反應(yīng)難于進(jìn)行，而且對苯環(huán)上其他取代基的性質(zhì)也會產(chǎn)生顯著的影響。1、使鹵苯的水解容易進(jìn)行在通常情況下，氯苯很難發(fā)生水解反應(yīng)。但當(dāng)其鄰位或?qū)ξ簧线B有硝基時，由于硝基具有較強(qiáng)的吸電作用，使與氯原子直接相連的碳原子上電子云密度大大降低，從而帶有部分正電荷，有利于OH-的進(jìn)攻，因此，水解反應(yīng)變得容易發(fā)生。硝基越多，反應(yīng)越容易進(jìn)行。硝基化合物鄰或?qū)ξ幌趸龠M(jìn)親核取代進(jìn)行硝基數(shù)越多，取代越易硝基化合物2、使酚的酸性增強(qiáng)當(dāng)酚羥基的鄰位或?qū)ξ簧嫌邢趸鶗r，由于硝基的吸電作用，使酚羥基氧原子上的電子云密度大大降低，對氫原子的吸引力減弱，容易變成質(zhì)子離去，因而使酚的酸性增強(qiáng)，硝基越多，酸性越強(qiáng)。pKa:9.987.163.960.38苦味酸pKa<1

為強(qiáng)酸四、硝基化合物的制法和常用的硝基化合物硝基化合物1、芳香族硝基化合物的制法直接硝化法是工業(yè)上和實驗室中制取芳香族硝基化合物最重要的方法。苯與混酸共熱時發(fā)生硝化反應(yīng)，生成硝基苯：硝基苯繼續(xù)硝化時，可得到間二硝基苯：硝基化合物甲苯的硝化反應(yīng)在30℃時就可以進(jìn)行，主要得到鄰硝基甲苯和對硝基甲苯：硝基化合物2、常見的硝基化合物(1）硝基苯硝基苯為淡黃色油狀液體，沸點210℃。不溶于水，可溶于苯、乙醇和乙醚等有機(jī)溶劑，相對密度為1.203，比水重。具有苦杏仁味，有毒。由苯硝化制得。硝基苯是重要的化工原料。主要用于制造苯胺、聯(lián)苯胺、偶氮苯、染料等。硝基化合物(2）2，4，6-三硝基甲苯俗稱TNT。為黃色晶體，熔點80.1℃，不溶于水，可溶于苯、甲苯和丙酮。有毒，由甲苯直接硝化制得。TNT是一種重要的軍用炸藥。因其熔融后不分解，受震動也相當(dāng)穩(wěn)定，所以裝彈運(yùn)輸比較安全。經(jīng)起爆劑引發(fā)，就會發(fā)生猛烈爆炸。原子彈、氫彈的爆炸威力常用TNT的萬噸級來表示。TNT也可用在民用筑路、開山、采礦等爆破工程中。此外，還可用于制造染料和照像用藥品等。硝基化合物(3）2，4，6-三硝基苯酚2，4，6-三硝基苯酚為黃色晶體。熔點121.8℃，味苦，俗稱苦味酸。不溶于冷水，可溶于熱水、乙醇和乙醚。有毒，并有強(qiáng)烈的爆炸性?？辔端崾且环N強(qiáng)酸，其酸性與強(qiáng)無機(jī)酸相近。由2，4-二硝基氯苯經(jīng)水解再硝化制得?？辔端崾侵圃炝蚧玖系?/p>