(Ar–S-S-Ar)进行还原,可制得相应的硫酚:
将冷的重氮盐酸盐水溶液倒入40~45℃的乙基黄原酸钠水溶液中,分离出乙基黄原酸芳基酯,将后者在氢氧化钠水溶液中水解得到硫酚的钠盐,将该钠盐在稀硫酸中酸化后即得到相应的硫酚:
将苯胺重氮盐酸盐水溶液慢慢倒入30℃以下的甲硫醇钠水溶液中,即得到苯基甲硫醚:
将邻氯苯胺重氮盐酸水溶液在20℃和强烈搅拌下倒入含SO2的二氯乙烷溶液中,加入催化剂氯化铜,并加热至50℃,直到不放出氮气为止,用少量氯气在50℃处理,得93%邻氯苯磺酰氯,后者再与氨水作用得邻氯苯磺酰胺。用同样方法可从邻(或对)甲氧基苯胺制得邻(或对)甲氧基苯磺酰氯。
NH2ClNaNO2/HClN+2ClCl
2CuCl2+SO2+2H2ON+2ClClCu2Cl2+H2SO4+2HCl
SO2ClClSO2/Cu2Cl2/Cl2
4.重氮基置换为含氧基
(1)置换为羟基
重氮基被置换为羟基的反应称为重氮盐的水解反应。其反应属于SN1历程,当将重氮盐在酸性水溶液中加热煮沸时,重氮盐首先分解为芳基正离子,后者受水的亲核进攻,而在芳环上引入羟基。
ArN2X慢HAr+X+N2
由于芳正离子非常活泼,可与反应液中其他亲核试剂反应。为避免生成氯化副产物,芳伯胺重氮化要在介质中进行。为避免芳正离子与生成的酚氧负离子反应生成二芳基醚等副产物,最好将生成的可挥发性酚立即用水蒸气蒸出;或向反应液中加入二甲苯、氯苯等惰性溶剂,使生成的酚立即转入到有机相中。
为避免重氮盐与水解生成的酚发生偶合反应生成羟基偶氮染料,水解反应要在40%~50%浓度的硫酸中进行。通常是将冷的重氮盐水溶液滴加到沸腾的稀硫酸中。温度一般控制在102~145℃。加入硫酸钠可提高反应温度,有利于重氮基水解反应的进行;加入硫酸铜对水解有明显催化作用即铜离子对反应有催化作用,即使反应温度很低,也不影响水解反应的正常进行。
(2)置换为烷氧基
芳环上的重氮基在酸性介质中,在甲醇溶液中,存在下面两种反应:
Ar+H2O快[Ar-OH2]?ArOH+H
由于R取代基不一样,生成和的比例也不同。含水少的重
氮盐在乙醇中加热,主要反应是重氮基被乙氧基置换,但应用较少。 5.重氮基还原成肼基
重氮盐在盐酸介质中用强还原剂(氯化亚锡、锌粉或亚硫酸盐)进行还原时可以得到芳肼。
ArN2Cl ArNHNH2·HCl
[H]
但是工业上最实用的还原剂是亚硫酸钠和亚硫酸氢钠。这时整个反应实际上是先发生N-加成磺化反应,然后再发生水解-脱磺基反应,而得到芳肼盐酸盐,当芳环上有磺基时,则生成芳肼磺酸内盐。
N-加成磺化反应要在弱酸性或弱碱性水介质(pH值6-8)中进行。如果酸性太强,硫原子会与芳环直接相连而失去氮原子,生成的亚磺酸ArSO2H再与芳肼作用生成ArNHNHSO2Ar,使芳肼的收率下降。如果在强碱性介质中还原,则会发生重氮基被氢置换而失去两个氮原子的副反应。N-加成磺化的反应条件一般是NaHSO3/ArNH2(摩尔比)为(2.08-2.80)∶1,pH值6~8,温度0~80℃,时间2~24h。当芳环上有吸电基时,NaHSO3/ArNH2摩尔比较大,反应时间较长。必要时可在重氮盐完全消失后,加入少量锌粉使重氮-N-磺酸钠完全还原。
芳肼-N,N′-二磺酸的水解-脱磺基反应是在pH<2的强酸性水介质中在60~90℃,加热数小时而完成的,芳环上有吸电基时水解脱磺基较难。
重氮盐还原成芳肼的具体操作大致如下:在反应器先加人水、亚硫酸氢钠和碳酸钠配成的混合溶液,保持pH值6~8,在一定温度下向其中加入重氮盐的酸性水溶液、酸性水悬浮液或湿滤饼,并保持一定的pH值;然后逐渐升温至一定的温度,保持一定时间进行N-加成磺化;然后加入浓盐酸或硫酸,再升温至一定温度,保持一定时间,进行水解、脱磺基反应,即得到芳肼。芳肼可以盐酸盐或硫酸盐的形式析出,也可以芳肼磺酸内盐的形式析出。另外,也可以将芳肼盐酸盐、硫酸盐的水溶液直接用于下一步反应。
6.重氮基被氢置换-脱氨基反应
将重氮盐水溶液在温和的还原剂作用下进行还原时,可使重氮基被氢置换(脱氨基反应),并放出氮气。最常用的还原剂是乙醇和丙醇,其反应历程是游离基型。可简单表示如下:
总的反应式可以写成:
经研究发现,Cu和Cu对重氮盐脱氨基反应具有催化活性。在乙醇中还原时,还会发生重氮基被乙氧基置换生成芳醚的离子型副反应。
2+
+
上述两个反应与芳环上的取代基和醇的种类有关,当芳环上有吸电子基(例如硝基、卤基、竣基等)时,脱氨基反应收率良好。而未取代的重氮苯及其同系物,则主要生成芳醚。用甲醇代替乙醇有利于生成芳醚的反应,而用丙醇则主要生成脱氨基产物。
用次磷酸还原时,不论芳环上有吸电子基或供电子基,脱氨基反应都可得到良好的收率。其反应历程也是游离基型,可简单表示如下:
总的反应式可表示如下:
用次磷酸进行还原是在室温或较低温度下将反应液长时间放置而完成的,加人少量的KMnO4、CuSO4、FeSO4或Cu可大大加速反应。按上式1mol重氮盐理论上只需用1mol次磷酸,但实际上要用5mol ,其至10~15 mol 次磷酸才能得到良好的收率。
重氮基置换为氢,如果在酸性介质中进行,也可以用氧化亚铜或甲酸作还原剂;如果在碱性介质中进行,可以用甲醛、亚锡酸钠作还原剂,但不宜用于制备含硝基的化合物。重氮化时所用的酸最好是硫酸,而不宜使用盐酸,因为氯离子的存在会导致发生重氮基被氯原子置换的副反应。