A. 高中化學:有機反應中怎樣引入如下基團:①氨基,②硝基,③氰基,④磺酸基
你高中學到這么後面了嗎?
先說簡單的:
硝基:硝酸加熱迴流。例如:
C6H6+HNO3 —— C6H5NO2+H2O
氰基:有機物和鹵素反應形成鹵代物後跟NaCN反應。以溴為例:
C2H6+Br2——C2H5Br+HBr
C2H5Br+NaCN——C2H5CN
磺酸根:有機物和硫酸加熱迴流磺化。例如:
C6H6+H2SO4——C6H5—SO3+H2O
氨基:有很多種方法,講最簡單的2種。
可以對—CN和—NO還原,得到氨基(注意氰基被還原將會多一個碳)。
還有用氨基鈉和鹵代烴的反應,例如:
R—Br+NaNO2——R-NH2+NaBr
註:C6H6是苯,C2H6是乙烷,有機反應應該畫結構的,但是這邊不方便畫,見諒。
B. tosmic上氰基的機理
tosmic上氰基的機理是:
1、對甲苯磺醯甲基異氰(TosMIC) 是有機化學官能團轉換反應中最有用的多功能試劑和合成子之一。TosMIC 在雜環合成中可以用來方便地制備咪唑、噻唑、 惡唑、三氮唑、吲哚、吡咯等。TosMIC 參與的增加一個碳原子的還原氰基化反應和二烷基化反應具有獨到之處。
2、TosMIC與酮生成腈的還原氰基化反應是該試劑最特徵的反應之一。反應的機理是TosMIC在鹼的存在下生成碳負離子與酮羰基發生親核加成反應,然後失去磺醯基和甲醯基生成腈。該反應需要使用過量的鹼,常用的鹼為t-BuOK。
5、TosMIC 與α,β-不飽和羰基化合物反應生成吡咯環的反應一般給出較好的產率,羰基或者其它拉電子基團的存在對反應活性的影響非常大。
C. 氨基怎麼變成氰基
1、Fe/H+:硝基轉變成氨基;
2、與乙酐作用成醯胺,保護氨基;
3、引入硝基;
4、水解將氨基顯露出來;
5、溴取代;
6、氨基磺化;
7、轉變成氰基前的輔助步驟——氨基重氮化;
8、氨基轉變成氰基;
9、氰基水解成羧基;
10、重復第一步……
D. 如何在化合物中引入一個氰基
用NaCN取代鹵離子即可。氰基(CN)中的碳原子和氮原子通過叄鍵相連接。這一叄鍵給予氰基以相當高的穩定性,使之在通常的化學反應中都以一個整體存在。因該基團具有和鹵素類似的化學性質,常被稱為擬鹵素。通常為人所了解的氰化物都是無機氰化物,俗稱山奈(來自英語音譯「Cyanide」),是指包含有氰根離子(CN-)的無機鹽,可認為是氫氰酸(HCN)的鹽,常見的有氰化鉀。E. 高中有機化學 有關氰基(—CN)性質以及化學方程式
氰化物
特指帶有氰離子(CN
)或氰基(-CN)的化合物,其中的碳原子和氮原子通過叄鍵相連接。這一叄鍵給予氰基以相當高的穩定性,使之在通常的化學反應中都以一個整體存在。因該基團具有和鹵素類似的化學性質,常被稱為擬鹵素。通常為人所了解的氰化物都是無機氰化物,俗稱山奈或山埃(來自英語音譯「Cyanide」),是指包含有氰根離子(CN
)的無機鹽,可認為是氫氰酸(HCN)的鹽,常見的有氰化鉀和氰化鈉。它們多有劇毒,故而為世人熟知。另有有機氰化物,是由氰基通過單鍵與另外的碳原子結合而成。視結合方式的不同,有機氰化物可分類為腈(-
CN
)和異腈(-
NC
),相應的,氰基可被稱為氰基(-CN)或異腈基(-NC)。
氰化物在英文中稱為cyanide,由cyan(青色,藍紫色)衍生而來。考慮氰化物的母體(CN)
2
是一種氣體,故在氣部下加青字,得到現在通行的氰字。而英文中將氰與青色相聯系,當是因為著名的藍色染料普魯士藍即為一種氰化物。
外觀與氣味
氰化氫(HCN)是一種無色氣體,帶有淡淡的苦杏仁味。有趣的是,有四成人根本就聞不到它的味道,僅僅因為缺少相應的基因。氰化鉀和氰化鈉都是無色晶體,在潮濕的空氣中,水解產生氫氰酸而具有苦杏仁味。
存在與應用
氰化物擁有令人生畏的毒性,然而它們絕非化學家的創造,恰恰相反,它們廣泛存在於自然界,尤其是生物界。氰化物可由某些細菌,真菌或藻類製造,並存在於相當多的食物與植物中。在植物中,氰化物通常與糖分子結合,並以含氰糖苷(cyanogenic
glycoside)形式存在。比如,木薯中就含有含氰糖苷,在食用前必須設法將其除去(通常靠持續沸煮)。水果的核中通常含有氰化物或含氰糖苷。如杏仁中含有的苦杏仁苷,就是一種含氰糖苷,故食用杏仁前通常用溫水浸泡以去毒。
人類的活動也導致氰化物的形成。汽車尾氣和香煙的煙霧中都含有氰化氫,燃燒某些塑料和羊毛也會產生氰化氫。
采礦業
在廣義酸鹼理論中,氰離子(CN
)被歸類為軟鹼,故而可與軟酸類的低價重金屬離子形成較強的結合。基於此,氰化物被廣泛應用於濕法冶煉金、銀。
氰化物被大量用於黃金開采中,因為金單質由於氰離子的絡合作用降低了其氧化電位從而能在鹼性條件下被空氣中的氧氣氧化生成可溶性的金酸鹽而溶解,由此可以有效地將金從礦渣中分離出來,然後再用活潑金屬比如鋅塊經過置換反應把金從溶液中還原為金屬(參見濕法冶金)。
有機合成
氰化物在有機合成中是非常有用的試劑。常用來在分子中引入一個氰基,生成有機氰化物,即腈。例如紡織品中常見的腈綸,它的化學名稱是聚丙烯腈。腈通過水解可以生成羧酸;通過還原可以生成胺等;可以衍生出其它許多的官能團來。
毒性
其毒性跟CN離子對重金屬離子的超強絡合能力有關。CN
主要跟細胞色素P450中的金屬離子結合,從而使其失去在呼吸鏈中起到的傳遞電子能力,進而使中毒者死亡。氰化物中毒一般都很迅速。臨床上常用的搶救方法是用硫代硫酸鈉溶液進行靜脈注射,同時使那些尚有意識的病人吸入亞硝酸異戊酯進行血管擴張來克服缺氧。常見的氰化物中毒原因是誤食含氰果仁兒,比如生桃仁兒等。中毒後會發出一種獨特的苦杏仁味。
F. 苯環上如何引入氰基
苯環上引入氰基:發生硝化反應,得到硝基苯,接著鐵粉加鹽酸做還原劑,得到苯胺,苯胺發生重氮化反應,得到氯化重氮苯,酸性條件下水解就在苯環上引入了氰基。
「加特曼-科赫反應」,即苯和CO+HCl在路易斯酸(最主要的有AlCl3、BCl3等)催化下反應生成苯甲醛。當苯環上連有致鈍基團(吸電子基,如鹵素原子-X、羧基-COOH、氰基-CN、硝基-NO2、-NH3+離子等)時反應不能發生。
鮑林式
苯環的另一種常見畫法是內部帶有圓圈的正六邊形。圓圈強調了6個π電子的離域作用和電子雲的均勻分布,這很好的解釋了碳碳鍵長均等性和苯環的完全對稱性。但是這種方式用來表示其他芳香體系,如兩個稠合的苯環——萘,容易造成誤解。在苯環中用圓圈代表離域雙鍵是由英國科學家Sir R.Robinson(羅賓遜爵士)提出的,並稱之為芳香六隅體。
G. 為什麼苯環上有氰基時,磺酸基不適宜鹼熔
網路知道
為什麼苯環上連有如鹵素,硝基,磺酸
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苯的同系物是在苯環上用飽和鏈烷烴基,所以側鏈是飽和的,當然不能加成。但是苯環本身成。
化學中苯的部分化學性質如下:(苯分子去掉一個氫以後的結構叫苯基,用Ph表示,因此苯也可表示為PhH。)
苯參加的化學反應大致有3種:一種是其他基團和苯環上的氫原子之間發生的取代反應;一種是發生在苯環上的加成反應(註:苯環無碳碳雙鍵,而是一種介於單鍵與雙鍵的獨特的鍵);一種是普遍的燃燒(氧化反應)(不能使酸性高錳酸鉀褪色)。
【取代反應】
苯環上的氫原子在一定條件下可以被鹵素、硝基、磺酸基、烴基等取代,生成相應的衍生物。由於取代基的不同以及氫原子位置的不同、數量不同,可以生成不同數量和結構的同分異構體。
苯環的電子雲密度較大,所以發生在苯環上的取代反應大都是親電取代反應。親電取代反應是芳環有代表性的反應。苯的取代物在進行親電取代時,第二個取代基的位置與原先取代基的種類有關。
【鹵化反應】
苯的鹵代反應的通式可以寫成:
PhH+X2—催化劑(FeBr3/Fe)→PhX+HX
反應過程中,鹵素分子在苯和催化劑的共同作用下異裂,X+進攻苯環,X-與催化劑結合。
以溴為例,將液溴與苯混合,溴溶於苯中,形成紅褐色液體,不發生反應,當加入鐵屑後,在生成的三溴化鐵的催化作用下,溴與苯發生反應,混合物呈微沸狀,反應放熱有紅棕色的溴蒸汽產生,冷凝後的氣體遇空氣出現白霧(HBr)。催化歷程:
FeBr3+Br-——→FeBr4
PhH+Br+FeBr4-——→PhBr+FeBr3+HBr
反應後的混合物倒入冷水中,有紅褐色油狀液團(溶有溴)沉於水底,用稀鹼液洗滌後得無色液體溴苯。
在工業上,鹵代苯中以氯和溴的取代物最為重要。
【硝化反應】
苯和硝酸在濃硫酸作催化劑的條件下可生成硝基苯
PhH+HO-NO2-----H2SO4(濃)△---→PhNO2+H2O
硝化反應是一個強烈的放熱反應,很容易生成一取代物,但是進一步反應速度較慢。其中,濃硫酸做催化劑,加熱至50~60攝氏度時反應,若加熱至70~80攝氏度時苯將與硫酸發生磺化反應,因此一般用水浴加熱法進行控溫。苯環上連有一個硝基後,該硝基對苯的進一步硝化有抑製作用,硝基為鈍化基團。
【磺化反應】
用發煙硫酸或者濃硫酸在較高(70~80攝氏度)溫度下可以將苯磺化成苯磺酸。
PhH+HO-SO3H——△—→PhSO3H+H2O
苯環上引入一個磺酸基後反應能力下降,不易進一步磺化,需要更高的溫度才能引入第二、第三個磺酸基。這說明硝基、磺酸基都是鈍化基團,即妨礙再次親電取代進行的基團。
【傅-克反應】
在AlCl3催化下,苯也可以和醇、烯烴和鹵代烴反應,苯環上的氫原子被烷基取代生成烷基苯。這種反應稱為烷基化反應,又稱為傅-克烷基化反應。例如與乙烯烷基化生成乙苯
PhH+CH2=CH2----AlCl3---→Ph-CH2CH3
在反應過程中,R基可能會發生重排:如1-氯丙烷與苯反應生成異丙苯,這是由於自由基總是趨向穩定的構型。
在強硫酸催化下,苯與醯鹵化物或者羧酸酐反應,苯環上的氫原子被醯基取代生成醯基苯。反應條件類似烷基化反應,稱為傅-克醯基化反應。例如乙醯氯的反應:
PhH + CH3COCl ——AlCl3—→PhCOCl3
【加成反應】
苯環雖然很穩定,但是在一定條件下也能夠發生雙鍵的加成反應。通常經過催化加氫,鎳作催化劑,苯可以生成環己烷。但反應極難。
此外由苯生成六氯環己烷(六六六)的反應可以在紫外線照射的條件下,由苯和氯氣加成而得。該反應屬於苯和自由基的加成反應。
【氧化反應】
苯和其他的烴一樣,都能燃燒。當氧氣充足時,產物為二氧化碳和水。但在空氣中燃燒時,火焰明亮並有濃黑煙。這是由於苯中碳的質量分數較大。
2C6H6+15O2——點燃—→12CO2+6H2O
苯本身不能和酸性KMnO4溶液反應,但在苯環連有直接連著H的C後,可以使酸性KMnO4溶液褪色。