1、重氮化和重氮盐的反应综述一、重氮化芳香族伯胺和亚硝酸作用生成重氮盐的反应标为重氮化，芳伯胺常称重氮组分，亚硝酸为重氮化剂，因为亚硝酸不稳定，通常使用亚硝酸钠和盐酸或硫酸使反应时生成的亚硝酸立即与芳伯胺反应，避免亚硝酸的分解，重氮化反应后生成重氮盐。重氮化反应可用反应式表示为：Ar-NH2 + 2HX + NaNO2-Ar-N2X + NaX + 2H20重氮化反应进行时要考虑下列三个因素：1、酸的用量从反应式可知酸的理论用量为 2mol，在反应中无机酸的作用是，首先使芳胺溶解，其次与亚硝酸钠生成亚硝酸，最后生成重氮盐。重氮盐一般是容易分解的，只有在过量的酸液中才比较稳定，所以重氮化时实际上用酸
2、量过量很多，常达 3mol，反应完毕时介质应呈强酸性(pH 值为 3)，对刚果红试纸呈蓝色重氮过程中经常检查介质的 pH 值是十分必要的。反应时若酸用量不足，生成的重氮盐容易和未反应的芳胺偶合，生成重氮氨基化合物：Ar-N2Cl + ArNH2Ar-NNNHAr + HCl这是一种自我偶合反应，是不可逆的，一旦重氮氨基物生成，即使补加酸液也无法使重氮氨基物转变为重氮盐，因此使重氮盐的质量变坏，产率降低。在酸量不足的情况下，重氮盐容易分解，温度越高，分解越快。2、亚硝酸的用量重氮化反应进行时自始至终必须保持亚硝酸稍过量，否则也会引起自我偶合反应。重氮化反应速度是由加入亚硝酸钠溶液加速度来控制的，
3、必须保持一定的加料速度，过慢则来不及作用的芳胺会和重氮盐作用生成自我偶合反应。亚硝酸钠溶液常配成 30的浓度使用因为在这种浓度下即使在15也不会结冰。反应时检定亚硝酸过量的方法是用碘化钾淀粉试纸试验，一滴过量亚硝酸液的存在可使碘化钾淀粉试纸变蓝色。由于空气在酸性条件下也可位碘化钾淀粉试纸氧化变色，所以试验的时间以 0.5-2s 内显色为准。亚硝酸过量对下一步偶合反应不利，所以过量的亚硝酸常加入尿素或氨基磺酸以消耗过量亚硝酸。亚硝酸过量时，也可以加入少量原料芳伯胺，使和过量的亚础酸作用而除去。 3、反应温度重氯化反应一般在 0-5进行，这是因为大部分重氮盐在低温下较稳定，在较高温度下重氮盐分解速
4、度加快的结果。另外亚硝酸在较高温度下也容易分解。重氮化反应温度常取决于重氮盐的稳定性，对-氨基苯磺酸重氮盐稳定性高，重氮化温度可在 10-15进行；1-氨基萘-4-磺酸重氮盐稳定性更高，重氮化温度可在 35进行。重氮化反应一般在较低温度下进行这一原则不是绝对的，在间歇反应锅中重氮反应时间长，保持较低的反应温度是正确的，但在管道中进行重氮化时，反应中生成的重氮盐会很快转化，因此重氮化反应可在较高温度下进行。二、卤化物置换重氮基1884 年桑德迈尔(Sandmeyer)在试图制备苯乙炔时，得到氯苯且产率很好，首次发现这类反应 28，被称为桑德迈尔反应。该反应的优点是不产生多卤代烃及异构化产物现在，
5、这类反应被广泛用于药物中间体、荧光染料、功能材料等的合成。NH2 HBr,NaO2 Br 1) (R)-bornylamineTEAB,CH3NOHO OHOSAcOHONH2CH3NaO2,HCl0-5o N2 ClCH3 Cul,HCl ClCH3NH2Cl NaO2,HBr0-5oC N2 BrCl CuBr,HBr BrCl加热分解氟硼酸重氮盐制备氟代芳烃叫做希曼(Schiemann)反应。近来，用一种改良方法是用六氟磷酸代替氟硼酸,可得到溶解度更小的重氮盐. NH2Br 1.NaO2,HCl N2 PF6Br FBr2.HPF6碘置换重氮基不属于桑德迈尔反应，该反应不用亚铜盐做催化剂
6、。 Br NH2H2N Br BrII Br i)nitrosylulfric aidcocetrated H2SO4 0oCi)aq .KI,-10 to 50oSiC6H13C6H13n orSiC6H13C6H13C6H13C6H13 nNH2OMeOMeNO2 IOMeOMeNO21. HONoC,30min 2. KIr.t,13 h OMeOMeNH2OMe2NOMe1. HONoC,30min 2. KI50oC,13 h OMeOMeI OMeIOMe MeOMeO OMeOMeOCO2HH2NHO O OCO2HIHO O(i) HCl,NaO2 0o, 1h(i) KI 0
7、 to-25oC,1 h三、 重氮盐的偶联反应1、 芳胺和酚的偶联反应重氮盐能同含有活泼氢原子的化合物反应，以重氮基取代氢原子发生偶联反应。 A A HH NNArArN2不论是芳香族或脂肪族化合物，只要 A 处电子云有足够密度，都可以发生亲电取代。最简单的偶联反应，如甲基化试剂对甲基重氮甲(60)胺的制备： NH2H3C N2 ClH3CNaO2HCl,0o H3N2H3C NNHCH362% NH2 NaO2,HCl0-5o CHN230-5oC,RTNN NN CH3NH2 CH3232CH32NTHF,RTNN NN CHHNC3OCCH3CH2偶氮基连在 N-原子或 O-原子的化合物
8、，都是不稳定的。稳定的化合物是偶氮基连接在 C-原子上的。这些偶氮化合物中以芳胺和酚的偶氮基取代物研究较多。芳胺和酚的对位(和邻位)电子云密度较大，重氮正离子取代一般在这里进行(由于重氮正离子受羟基或氨基位阻的影响，不常对邻位进行攻击) 从各种酚和芳胺，经重氮盐的偶联反应所得到得偶氮化合物色彩鲜艳，可以作为染料用。反应(63)和(64)是偶氮染料化学的基本反应。HO HR RN2 NNOHR R(61)38(62)39(1)H2N HR RN2 NNR RHH2N反应(1)酚和重氮盐的偶联，必须在弱碱性溶液中进行。反应(2)芳胺和重氮盐的偶联，必须在弱酸性溶液中进行。如：甲基橙在酸性环境中生成
9、，酸性橙则在碱性环境中生成： NH2HO3S NH3O3S NH2NaO3SNaOHN2 ClNaO3SHCl,NaO20-5oC NCH3HCH3CH3OOHH , O-5oCOH, 0-5oC(I)(I)NN(I) NaO3S CH3CH3NaO3S NNNaO(I)2、脂肪族化合物偶联反应重氮盐的偶联反应，不仅芳胺和酚可以发生，许多含有活泼亚(2)甲基脂肪族化合物，都可以和重氮正离子起偶联反应，生成偶氮化合物或异构体腙。以硝基甲烷为例，在弱碱性溶液中，苯基重氮盐可以和它偶联，生成偶氮化合物(III)，(III)随即异构化成(IV)，(IV)中仍有活泼氢原子，还可在和苯基重氮盐偶联成(V)
10、。从( III )偶氮式到( IV )腙式的异构化，趋向比较强烈。有时 -碳原子上没有氢原子，由于这种趋向，使分子产生断裂(水解)，以取得氢原子，再从偶氮式异构化为腙式： H3CNO2 N2 Cl NH2CO2N NHHCO2N(I ) ( IV )56%N2 Cl NHCNNO2( V )CHCOEtH3 CH3O N2 ClNO2 CCOEtH3 CH3ON H2OOH O2NH3COHO O2NNCCH3HCOEt O2NHNCCH3COEt83%OCOEt OCOEtNNO2N NO2AcOHN2O2N NO2O2N NO2HNCH2COEtH2CH2CHOOH2O羟基、羧基、氰基、硝
11、基、砜基等均能使它们的 -位活化，与重氮盐反应。-二酮、-酮脂、丙二酸(脂)等当然更容易和重氮盐进行偶联化反应。甚至杂环化合物的 -甲基、2,4,6-三硝基甲苯等，这些甲基上的氢原子也有足够的活性，能和重氮盐进行反应：NCH3O2N N2 NCHNH NO2OH58% NO2O2N NO2CH3O2N N2OHNO2O2N NO2HCNH NO286%炔类共轭双烯和茚，都有足够活泼的氢原子进行这类反应，如反应 eq(72)偶联产物与介质中的水加成，是偶氮式向腙式异构化。CCHO2N N2 CCNOH13%H2O CHCNHON2NO2NO2 NNHO2 NO2OH当然，如果芳胺的邻位带有可以和重氮盐偶联的基团，这个芳胺在重氮化时就会自行关环形成杂环化合物。当在芳环氨基的邻位带有活泼氢原子的基团时，会分子内偶联，形成有两个氮原子的五元环或六元环，与苯环并联，如： CHNOHCNH2H2O HNO2CH3 CH3NNHAcNHOMe NNH3 ClNHOMe NNNOMeHCleO NaO2HCl重氮化反应早就被人们熟知，是个古老的反应，但是在很多方面有其自身的特点，具有不可替代的作用。总之，芳胺的重氮化反应以及重氮盐在有机化学中的应用方面的报道文献很多，重氮盐的反应还有很多,这里就不加以赘述。
