课件：第十章含氮有机化合物.ppt

第十章 含氮有机化合物,学习目标 胺类的结构特点、命名和分类 胺的碱性与成盐、酰化反应等化学性质 酰胺的结构和化学性质 尿素的结构特点，尿素的化学性质和鉴别方法,第一节 胺,胺是氨的烃基衍生物，即氨分子中的氢原子被烃基取代的化合物。胺是含氮有机化合物中最重要的一类，广泛存在于自然界中。胺的衍生物具有重要的生理活性，在临床上常用作解热、镇痛、抗菌等药物。,一、胺的结构、分类和命名 （一） 胺的分类 根据胺分子中氮原子所连烃基种类不同，可分为脂肪胺和芳香胺。氮原子与脂肪烃基相联称为脂肪胺，氮原子与芳香环相联称为芳香胺,根据氮原子上所连烃基的数目不同， 胺可分为伯胺(1胺)、仲胺(2胺)和叔胺(3胺)。,其中氨基 ( )、亚氨基( )和次氨基( )，分别是伯、仲、叔胺的官能团。,胺的伯、仲、叔胺的分类与醇的伯、仲、叔醇的分类概念不同。伯、,仲、叔胺是指氮原子上连有的烃基数目分别为1、2、3个，而伯、仲、叔醇是指羟基所连碳原子的种类。例如：,伯胺 叔醇,当无机铵盐或氢氧化铵的中的四个氢原子被四个烃基取代而生成的化合物，分别称为季铵盐（四级铵盐）和季铵碱（四级铵碱）。例如：,上述分子中的4个R可以相同也可以完全不同，季铵盐中的X-可以是卤素离子也可以是酸根离子。如果,中的四个氢原子没有完全被烃基取代，则生成的不是季胺类化合物而是胺的盐或碱。例如：,氯化四甲铵（季铵盐） 氯化甲铵（伯胺盐）,根据分子中氨基的数目，胺可分为一元胺、二元胺和多元胺。例如： (二)胺的命名 简单胺的命名以胺为母体，根据烃基的名称，称为“某胺”；若氮原子连有多个相同的烃基时，用数字二、三表示烃基的数目称此化合物为“二某胺”或“三某胺”。例如：,甲胺 甲乙胺 二甲胺,苯胺 二苯胺 对硝基苯胺,如果与氮原子相连的烃基不同时，把简单的烃基名称写在前面，复杂的写在后面，称为“某某胺”或“某某某胺”。例如：,甲乙胺 甲乙丙胺,氮原子上连有烃基的芳香族仲胺和叔胺，命名时常以芳香胺为母体，脂肪烃基为取代基，并在脂肪烃基名称前标上“N”表示此烃基是直接连在氮原子上的。例如：,N-甲基苯胺 N,N-二甲基苯胺 N-甲基-N-乙基苯胺,于多元胺，与多元醇的命名相似，将氨基作为取代基进行命名即可。例如：,1,4-丁二胺,对于结构复杂的胺，当以胺为母体不便命名时，则以烃基为母体，氨基作为取代基命名。例如：,2-甲基-4-氨基戊烷 2，4-二甲基-2氨基-3-甲氨基五烷,季铵盐和季胺碱的命名分别与无机铵盐及氢氧化铵相似。例如：,氯化铵 氯化四甲基铵 氢氧化三甲基乙基铵,二、胺的性质 （一）胺的物理性质 低级脂肪胺如甲胺、二甲胺、三甲胺和乙胺，在常温下为无色气体，丙胺至十一胺是液体，十一胺以上均为固体。低级胺的气味与氨相似，三甲胺有鱼腥气味，丁二胺和戊二胺等有动物尸体腐败后的气味。胺和氨相似，为极性分子，除叔胺外，都能形成分子间氢键，所以它们的沸点比相对分子质量相近的烷烃要高。另外，由于氮的电负性比氧小，胺分子间的氢键较醇分子间的氢键弱，所以胺的沸点比相应的醇要低。 叔胺不能形成分子间氢键，其沸点就与相对分子质量相近的烷烃差不多了。而所有的三类胺都能与水形成氢键，因此低级胺(含6个碳原子以下)能溶于水，但随着相对分子量的增加，其溶解度迅速降低，高级胺则难溶于水。 芳香胺为高沸点液体或低熔点固体，有特殊臭味，毒性较大。例如苯胺可通过消化道、呼吸道或经皮肤吸收而引起中毒。有些胺如3，4-二甲基苯胺、-萘胺、联苯胺等具有致癌作用。,(二)胺的化学性质 胺分子中氮原子上的孤对电子能接受质子，使胺具有碱性和亲核性。胺的化学性质主要体现在这两个方面。 1. 弱碱性 与氨相似，胺分子中氮原子上的孤对电子能接受质子，呈碱性。 脂肪胺的碱性比氨强，芳香胺的碱性比氨弱。因此，脂肪胺、芳香胺的碱性强弱顺序为： 脂肪胺氨芳香胺,NH3十H2O NH4+ 十OH- RNH2十H2O RNH3+ 十OH- 胺类一般为弱碱，可与酸反应生成铵盐，但遇强碱又重新游离析出： 或写作（CH3NH2HCl）,氯化甲铵 (甲胺盐酸盐),胺与酸形成的盐一般都是易溶于水和乙醇的晶形固体。实验室中，常常利用胺的盐易溶于水而遇强碱又重新游离析出的性质来分离和提纯胺。 胺(特别是芳胺)易被氧化，而胺的盐则很稳定。医药上常将难溶于水的胺类药物制成盐，以增加其水溶性和稳定性。例如将局部麻醉药普鲁卡因制成盐酸普鲁卡因。,盐酸普鲁卡因,2019/8/5,19,可编辑,2. 酰化反应 伯胺和仲胺与酰卤、酸酐等作用，使得氨基氮原子上的氢原子被酰基（ ）取代，生成酰胺。例如：,这种使有机化合物分子中引入酰基的反应，称为酰化反应。在酰化反应中提供酰基的试剂（酸酐、酰卤等）称为酰化剂。叔胺氮原子上没有可以被取代的氢原子，不能起酰化反应。 胺的酰化反应有很多重要应用。如解热镇痛药物对乙酰氨基酚（扑热息痛）和非那西丁的制备即利用了胺的这一性质:,三、季铵盐 叔胺与卤代烷作用，就可生成季铵盐 季铵盐与无机铵盐相似，是离子型化合物，一般为白色结晶，有盐的性质，能溶于水，不溶于乙醚等非极性有机溶剂，熔点较高，受强热时易分解为叔胺和卤代烃。 季铵盐用途广泛，可作杀菌剂、阳离子表面活性剂、相转移催化剂、防锈剂、乳化剂和柔软剂等。,四、重要的胺及其衍生物 （一）苯胺 ( ) 苯胺是最简单、最重要的芳香族伯胺，为无色油状液体，长时间放置于空气中会因氧化而使颜色变深；微溶于水，易容于乙醇、乙醚等有机溶剂。苯胺有毒，能透过皮肤或吸入蒸气使人中毒，苯胺中毒症状为皮肤苍白、四肢无力、头晕等，中毒的主要原因是使血红蛋白氧化为高铁血红蛋白，而使中枢神经系统受到抑制。苯胺是重要的化学试剂和化工原料，是合成药物、染料、炸药等的主要原料之一。 苯胺的碱性很弱，只能和盐酸、硫酸等强酸生成盐。,苯胺分子中氨基的供电子共扼效应使苯环上的电子云密度升高，所以芳胺的苯环上容易进行亲电取代反应。如苯胺和溴水在常温下立即定量生成2，4，6-三溴苯胺白色沉淀。利用此性质可鉴别和定量分析苯胺。,2,4,6-三溴苯胺（白色）,（二）胆碱和乙酰胆碱 胆碱HOCH2CH2N+(CH3)3OH-,化学名称为氢氧化三甲基-羟基乙铵，因最初从胆汁中发现，且具有碱性，故称为胆碱。纯净的胆碱为白色晶体，能吸收空气中的二氧化碳，易溶于水和醇，不溶于氯仿、乙醚等非极性溶剂。它广泛分布于生物体内，在脑组织和蛋黄中含量较高，是卵磷脂的组成部分，在体内参与脂肪代谢，能促进油脂生成磷脂，防止脂肪在肝内沉积，有抗脂肪肝作用。 乙酰胆碱(CH3)3N+CH2CH2OCOCH3OH-是胆碱分子中羟基的乙酰化产物。它存在于相邻的神经细胞之间，是通过神经节传导神经刺激的重要物质，也称为神经递质。,（三）苯丙胺类 苯丙胺类包括苯异丙胺和N-甲基苯异丙胺，前者化学名为1-苯基-2-丙胺，于1887年首次合成，是第一个人工合成的兴奋剂。后者的化学名为N-甲基-1-苯基-2-丙胺，它是无色透明晶体，形状像冰（或冰糖），故称“冰毒”。它的致幻性和成瘾性极强，对人体的损害更甚于海洛因，吸食12周即产生严重的依赖性，并对心、脑、肺、肝、肾及神经系统产生严重的毒害作用，吸、食或注射0.2g即可致死，是严禁的毒品。甲基苯丙胺近几年又以“摇头丸”、“蓝精灵”等商品名出现，在青少年中造成极大的危害。,（四）肾上腺素和去甲肾上腺素 肾上腺素和去甲肾上腺素是肾上腺髓质分泌的两种激素。 它们都有儿茶酚核，属儿茶酚胺类物质。主要作用是加强心肌收缩，增加心输出量，收缩血管，升高血压，加强代谢，消除支气管平滑肌痉挛。肾上腺素的盐酸盐是临床上常用的升压药物，去甲肾上腺素的酒石酸盐在临床上用于周围循环功能不全时低血压的急救。,第二节 酰胺,一、酰胺的结构与命名 酰胺从结构上可以看作是氨或胺分子中的氮上的氢原子被酰基取代后生成的化合物。酰胺的通式为：,酰胺的命名是根据相应的酰基名称，并在后面加上“胺”或“某胺”，称为“某酰胺”或“某酰某胺”。例如： 当酰胺中氮上连有烃基时，可将烃基的名称写在酰基名称的前面，并在烃基名称前加上“N-”“N，N-”，表示该烃基是与氮原子相连的。,苯甲酰胺,N，N二甲基乙酰胺,二、酰胺的化学性质 （一）酰胺的酸碱性 酰胺一般是近中性的化合物，但在一定条件下可表现出弱酸或弱碱性。酰胺是氨或胺的酰基衍生物，分子中有氨基或烃氨基，但其碱性比氨或胺要弱得多。,(二)水解反应 酰胺在通常情况下较难水解。在酸或碱的存在下加热时，则可加速反应，但比羧酸酯的水解慢得多。,许多酰胺类化合物是医药上常用的药物，其中以非那西丁和扑热息痛较为重要。,非那西丁与扑热息痛 非那西丁是乙酰苯胺的衍生物，化学名称是对乙氧基乙酰苯胺，其结构式为： 非那西丁具有解热镇痛作用。由于非那西丁毒性和副作用较大，已停止单独使用。当前非那西丁主要用在和阿司匹林及咖啡因配伍，制成配方制剂。简称APC，是一种常用的解热镇痛药。 扑热息痛学名叫作对羟基乙酰苯胺（对乙酰胺基酚），扑热西痛的解热镇痛作用与非那西丁相似，但毒性和副作用较小是一种优良的解热镇痛药。,三、尿素 （ ） 尿素可以看作是碳酸分子中的两个烃基分别被氨基所取代后的化合物，简称脲。 尿素是哺乳动物和人体内蛋白质代谢的最终产物，存在尿液中，故名尿素，成人每日从尿中可排出30g尿素。 尿素为白色结晶粉末，无