重氮化反應(yīng)，是一種化學(xué)反應(yīng)，是芳香族伯胺和亞硝酸作用（在強(qiáng)酸介質(zhì)下）生成重氮鹽的反應(yīng)（一般在低溫下進(jìn)行，伯胺和酸的摩爾比是1：2.5）。
簡(jiǎn)介
概述
例如：脂肪族、芳香族和雜環(huán)化合物的一級(jí)胺都可進(jìn)行重氮化反應(yīng)。通常，重氮化試劑是由亞硝酸鈉與鹽酸作用臨時(shí)產(chǎn)生的。除鹽酸外，也可使用硫酸、高氯酸和氟硼酸等無機(jī)酸。脂肪族重氮鹽很不穩(wěn)定，能迅速自發(fā)分解；芳香族重氮鹽較為穩(wěn)定，其中硫酸鹽比鹽酸鹽更穩(wěn)定。生成的芳香族重氮鹽可通過取代反應(yīng)被其他基團(tuán)取代，生成多種有機(jī)合成中間體。所以芳香族重氮化反應(yīng)在有機(jī)合成上很重要。
機(jī)理
重氮化反應(yīng)的機(jī)理是首先由一級(jí)胺與重氮化試劑結(jié)合，然后通過一系列質(zhì)子轉(zhuǎn)移，最后生成重氮鹽。重氮化試劑的形式與所用的無機(jī)酸有關(guān)。當(dāng)用較弱的酸時(shí)，亞硝酸在溶液中與三氧化二氮達(dá)成平衡，有效的重氮化試劑是三氧化二氮。當(dāng)用較強(qiáng)的酸時(shí)，重氮化試劑是質(zhì)子化的亞硝酸和亞硝陽(yáng)離子。因此重氮化反應(yīng)中，控制適當(dāng)?shù)膒H值是很重要的。芳香族一級(jí)胺堿性較弱，需要用較強(qiáng)的亞硝化試劑，所以通常在較強(qiáng)的酸性下進(jìn)行反應(yīng)。
重氮化反應(yīng)可用反應(yīng)式表示為：
影響因素
酸的用量
在重氮化反應(yīng)中，無機(jī)酸的作用是：首先使芳胺溶解，次之和亞硝酸鈉生成亞硝酸，最后與芳胺作用生成重氮鹽。重氮鹽一般是容易分解的，只有在過量的酸液中才比較穩(wěn)定。所以，盡管按反應(yīng)式計(jì)算，一摩氨基重氮化僅需2摩酸；但要使反應(yīng)得以進(jìn)行，酸必須適當(dāng)過量。酸的過量取決于芳胺的堿性。堿性越弱，過量越多，一般是過量25%-100%.有的過量更多，甚至需濃硫酸。
重氮化反應(yīng)時(shí)若酸用量不足，生成的重氮鹽容易和未反應(yīng)的芳胺偶合，生成重氮氨基化合物。這是一種不可逆的自偶合反應(yīng)，它使重氮鹽的質(zhì)量變差，影響偶合反應(yīng)的正常進(jìn)行并降低偶合收率。在酸不足的情況下，重氮鹽容易分解，且溫度越高分解越快。一般重氮化反應(yīng)完成后，溶液仍稱強(qiáng)酸性，能使剛果紅試紙變色。
酸的濃度
無機(jī)酸的濃度對(duì)重氮化的影響可以從不溶性的芳胺的溶解生成銨鹽，鹽水解生成溶解的游離胺及亞硝酸的電離等幾個(gè)方面加以討論。
亞硝酸鈉用量
按重氮化反應(yīng)方程式，1摩爾氨基重氮化需要1摩爾的亞硝酸鈉。重氮化反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，自始至終必須保持亞硝酸鈉稍微過量，否則引起自偶合反應(yīng)。這可由加入亞硝酸鈉的速度來控制。加料速度太慢，未重氮化的芳胺會(huì)和重氮鹽作用發(fā)生自偶合反應(yīng)。加入速度過快會(huì)發(fā)生亞硝酸分解或其他副反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)可用淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)，根據(jù)顏色的不同來判斷。過量的亞硝酸對(duì)下一步偶合也不利，會(huì)使偶合組分亞硝化、氧化或發(fā)生其他反應(yīng)。所以，反應(yīng)結(jié)束后，要加尿素或氨基磺酸來分解過量的亞硝酸。
反應(yīng)溫度
重氮化反應(yīng)一般在0-5℃進(jìn)行，這是因?yàn)榇蟛糠种氐}在低溫下較穩(wěn)定，在較高溫度下重氮鹽分解速度加快的結(jié)果。另外亞硝酸在較高溫度下也容易分解。重氮化反應(yīng)溫度常取決于重氮鹽的穩(wěn)定性，4-氨基苯磺酸重氮鹽穩(wěn)定性高，重氮化溫度可在10-15℃進(jìn)行；1-氨基-4-磺酸重氮鹽穩(wěn)定性更高，重氮化溫度可在35℃進(jìn)行。重氮化反應(yīng)一般在較低溫度下進(jìn)行這一原則不是絕對(duì)的，在間歇反應(yīng)鍋中重氮反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，保持較低的反應(yīng)溫度是正確的，但在管道中進(jìn)行重氮化時(shí)，反應(yīng)中生成的重氮鹽會(huì)很快轉(zhuǎn)化，因此重氮化反應(yīng)可在較高溫度下進(jìn)行。
芳胺堿性
從反應(yīng)機(jī)理看，芳胺的堿性越強(qiáng)，越有利于N-亞硝化反應(yīng)，從而提高了重氮化反應(yīng)速率。但強(qiáng)堿性的胺類能與酸生成銨鹽降低了游離胺的濃度，因此，這也抑制了重氮化反應(yīng)速率。當(dāng)酸的濃度低時(shí)，芳胺的堿性對(duì)N-亞硝化的影響是主要的，這時(shí)芳胺的堿性越強(qiáng)，反應(yīng)速率越快。在酸的濃度很高時(shí)，銨鹽的水解難易是主要影響因素，這時(shí)堿性較弱的芳伯胺的重氮化速率快。
一般方法
重氮化方法有順法和逆法兩種方法。
順法
順法就是在色基中先加適量水調(diào)合，再加入規(guī)定量鹽酸，在低溫和不斷攪拌下緩緩加入亞硝酸鈉，使重氮化反應(yīng)完成。色基大紅G、色基橙GC與色基紫醬GBC都可采用順法。重氮化溫度為5～10℃，時(shí)間約10min，溫度過高、時(shí)間過短，都不能得到較好的重氮化結(jié)果。為使重氮化反應(yīng)完全，還需將色基重氮化溶液放置15min左右，臨用前加適量的食用醋酸和乙酸鈉。大多數(shù)溶于稀無機(jī)酸的芳伯胺采用此法重氮化。
逆法
逆法重氮化是將色基與亞硝酸鈉和適量的冷水調(diào)成均勻糊狀并加冰冷卻，然后將它緩慢傾入不斷攪拌的冰鹽酸溶液中，使反應(yīng)完成，色基紅B等就是采用逆法重氮化的。在稀酸中難溶解的氨基芳磺酸等用此法重氮化。
HNO5S法
亞硝基硫酸法用于在稀酸中難溶解的芳伯胺（堿性極弱）重氮化，即先將芳伯胺溶于濃硫酸或乙酸中，再向其中加入亞硝酰硫酸溶液。
其他方法
根據(jù)不同芳胺的性質(zhì)，可以確定他們的重氮化條件：
堿性較強(qiáng)
如苯胺、甲苯胺、甲氧基苯胺、二甲苯胺以及連甲氧基苯胺等，這些芳胺堿性較強(qiáng)，分子中不含吸電子基，容易和無機(jī)酸生成穩(wěn)定的銨鹽。銨鹽較難水解，重氮化時(shí)，酸量不易過量，否則溶液中芳胺量過少，影響反應(yīng)速率。重氮化時(shí)，一般將芳胺溶于稀酸中，然后再冷卻的條件下，加入亞硝酸鈉溶液
堿性較弱的芳胺
如硝基甲苯、硝基苯胺、多氯苯胺等，這些芳胺含有吸電子基團(tuán)，堿性較弱，難以和稀酸成鹽，生成銨鹽。必須用濃度較高的酸加熱使芳胺溶解，然后冷卻析出芳胺沉淀，快速加入亞硝酸溶液并過量。
弱堿性芳胺
若芳胺的堿性降低到即使使用很濃的酸也不能使其溶解，他們的重氮化就要用亞硝酸鈉和硫酸為重氮化試劑。
加入亞硝酸鈉溶液，迅速倒入鹽酸和冰水的混合物，可使重氮化進(jìn)行到底。
在食用醋酸中進(jìn)行。
參考資料 >