胺與含氮化合物

重氮鹽

/ dy-uh-ZOH-nee-um /

重氮鹽是一個有機基團連著兩個一字排開的氮,R-N≡N+,末端的氮帶正電。有意思的成員是芳基重氮鹽 Ar-N2+,由苯胺製得——它們特別之處在於那個 -N2+ 基團是極好的離去基團:它一心想以無害的氮氣(N2)飛走,而 N2 是最穩定的小分子之一。這種急於離去的性子,正是重氮鹽如此有用的原因。

製備芳基重氮鹽靠的是重氮化:在低溫(約 0-5 °C)下用亞硝酸(HNO2,由亞硝酸鈉與 HCl 當場生成)處理一個一級芳胺(苯胺)。胺的氮經幾步被轉化成 -N2+ 基團。低溫不是可有可無的:芳基重氮鹽不穩定,受熱會分解,所以要現做現用,全程在冰浴裡進行。(來自非芳香胺的脂肪族重氮鹽太不穩定,瞬間就散架,這條路用不上——只有芳香族的才穩定到能在檯面上加以利用。)

為什麼要費這功夫?因為 Ar-N2+ 是一個全能的合成總開關。你可以用一整套基團來替換 -N2+:與銅鹽反應(桑德邁爾反應)變成 Ar-Cl、Ar-Br 或 Ar-CN;與水共熱變成苯酚(Ar-OH);用次磷酸則把它換成單純的 -H,從而把胺基當作臨時的定位把手、用完再抹掉。重氮離子還能充當弱親電試劑,與富電子的芳香化合物偶聯生成偶氮染料。一句話,苯胺到重氮鹽這一步,解鎖了你原本夠不到的芳香位置。

苯胺 + NaNO2 + HCl 在 0-5 °C 下得到氯化苯重氮鹽(C6H5-N2+ Cl-);在水中加熱,-N2+ 以 N2 氣體離去,被 -OH 取代,生成苯酚。

氮氣是終極離去基團——這正是重氮鹽幾乎可以被換成任何東西的原因。

芳基重氮鹽必須低溫(0-5 °C)現做現用;受熱會分解。只有芳香族重氮鹽才有用——脂肪族的瞬間散架,因為沒有環來穩定它們。

又稱
aryl diazonium saltAr-N2+重氮化合物