第十三章 胺和生物碱

作者 杨小钢 单位 武汉大学 第十三章 胺和生物碱 第一节胺 第二节重氮盐和偶氮化合物 第三节生物碱 重点难点 胺的命名 结构和化学性质 胺的碱性及其影响因素 芳香重氮化合物的化学性质 生物碱的通性 胺的分类 不同类型胺的鉴别 酰基化反应 芳香重氮盐在有机合成上的应用 胺的物理性质 芳香重氮盐的结构 生物碱 常见 的结构和生理活性及临床应用 胺 第一节 有机化学 第9版 一 分类和命名 亚氨基imono 氨基amino 次氨基hypoamino 注意 胺与卤代烃和醇分类的区别 有机化学 第9版 脂肪胺 芳香胺 注意 只有N原子直接与芳环相连才属于芳香胺 一 分类和命名 有机化学 第9版 相应于氢氧化铵和铵盐的四烃基取代物 分别称为季铵碱和季铵盐 如果 NH4中4个H原子没有完全被烃基取代 则不属于季铵类化合物 而是胺的盐类 一 分类和命名 有机化学 第9版 注意氨 胺 铵三个字的区别 氨 ammonia表示NH3以及由氨衍生的基团 胺 amine表示NH3的烃基衍生物 铵 ammonium表示季铵及氨 胺的盐 N与4个原子或基团相连 N原子带正电荷 一 分类和命名 简单胺 有机化学 第9版 以胺为母体 称为 某胺 若所连烃基不同 优先基团后列出 一 分类和命名 有机化学 第9版 芳香仲胺 叔胺 以苯胺为母体 以 N 表示烃基连在氮原子上 一 分类和命名 复杂胺 有机化学 第9版 将氨基作为取代基 烃或其余结构部分作母体 一 分类和命名 有机化学 第9版 季铵盐 季铵碱和胺的盐类 类似无机铵类化合物 一 分类和命名 脂肪胺 有机化学 第9版 二 结构 胺与氨的结构相似 其N原子采取不等性sp3杂化 未共用电子对占据一个sp3杂化轨道 其构型为棱锥形 四面体结构 芳香胺 有机化学 第9版 苯胺的氮原子也是不等性sp3杂化 但孤对电子所占据的轨道含有更多p轨道的成分 能与苯环的大 键互相重叠 形成共轭体系 N上孤电子对离域到苯环 使苯环电子密度增加 N上电子密度降低 二 结构 有机化学 第9版 当胺分子中氮原子连有三个不同的原子或基团时 氮原子就成为手性中心 但两个对映体可以通过一个平面过渡态相互转变 E 25kJ mol 二 结构 有机化学 第9版 当转变被限制后 对映异构体可被拆分 铵的氮原子上连接四个不同的基团时 也存在对映异构体 二 结构 有机化学 第9版 三 物理性质 脂肪胺 低级胺是气体或易挥发的液体 有特殊气味 高级胺为固体 一般无气味 6C以下的胺通常都溶于水 由于分子间氢键 脂肪胺 叔胺除外 的沸点比相对分子质量相近的烷烃高 芳香胺 为高沸点的液体或低熔点的固体 有特殊气味 一般难溶于水 易溶于有机溶剂 大多具有毒性 某些芳香胺具有致癌作用 有机化学 第9版 四 化学性质 胺中氮原子具有孤对电子 使胺具有碱性和亲核性 由于p 供电子共轭效应 芳香胺具有较高的亲电取代反应活性 有机化学 第9版 一 碱性与成盐反应 胺中氮原子上的孤对电子能接受质子 呈碱性 能与大多数酸反应成盐 可用于提高胺的溶解性 胺的碱性较弱 其盐与氢氧化钠溶液作用时 释放出游离胺 利用胺溶于酸水 加入强碱又可游离的性质可对胺进行分离 纯化 四 化学性质 有机化学 第9版 一 碱性与成盐反应 四 化学性质 有机化学 第9版 一 碱性与成盐反应 脂肪胺中的烃基是供电子基 它使N上的电子云密度增大 碱性增强 芳胺中N原子上的孤电子对与苯环共轭 使N的电子云密度减少 碱性减弱 伯胺有2个H 与H2O的溶剂化程度大 铵正离子稳定 N原子上连接的基团越多 越大 对N上孤对电子的屏蔽作用越大 与H 结合就越难 综合电子效应 溶剂化效应和空间效应 水溶液中各类胺的碱性顺序 胺的碱性强弱 可用Kb或pKb表示 Kb值大 或pKb值小则胺的碱性强 影响胺碱性强弱的因素包括电子效应 溶剂化效应和空间效应 四 化学性质 有机化学 第9版 二 酰化反应 伯胺 仲胺易与酰氯或酸酐等酰基化剂反应生成酰胺 可用于改善胺的脂溶性 降低毒性 保护氨基 四 化学性质 有机化学 第9版 二 酰化反应 保护氨基 降低毒副作用 四 化学性质 有机化学 第9版 三 磺酰化反应 伯胺 仲胺能与磺酰氯作用生成磺酰胺 常用的磺酰化试剂是苯磺酰氯和对甲基苯磺酰氯 兴斯堡试验 Hinsbergtest 鉴别三类胺 四 化学性质 有机化学 第9版 四 与亚硝酸的反应 脂肪伯胺与HNO2反应定量放出氮气 常用于氨基酸和多肽的定量分析 伯胺与亚硝酸的反应 芳香伯胺与HNO2在低温下反应生成芳香重氮盐 在有机合成上具有重要的应用价值 不稳定 醇 烯 卤代烃等混合物 芳香重氮盐 四 化学性质 有机化学 第9版 四 与亚硝酸的反应 仲胺与亚硝酸的反应 N 亚硝基胺为黄色油或固体 多数不溶于水而溶于有机溶剂 亚硝胺化合物有强烈的致癌作用 N 亚硝基二乙胺 N 甲基 N 亚硝基苯胺 四 化学性质 有机化学 第9版 四 与亚硝酸的反应 叔胺与亚硝酸的反应 脂肪叔胺与亚硝酸反应生成不稳定的季铵盐 碱性条件下分解为原来的胺 芳香叔胺酸中与亚硝酸反应生成桔黄色的盐 用碱中和后得到翠绿色的C 亚硝基化合物 二乙胺 三乙胺 N N 二甲基苯胺与亚硝酸反应结果 四 化学性质 有机化学 第9版 五 芳香胺的亲电取代反应 氨基为强致活基团 故芳香胺苯环上易于发生亲电取代反应 可用于苯胺的定性和定量分析 对氨基苯磺酸 合成磺胺类药物的原料 四 化学性质 重氮盐和偶氮化合物 第二节 有机化学 第9版 重氮 diazo 和偶氮化合物 azo compound 都含有 N2 官能团 重氮化合物中 N2 的一端与烃基相连 偶氮化合物中则两端都与烃基相连 有机化学 第9版 一 重氮盐的制备及结构 苯重氮正离子的结构 有机化学 第9版 一 重氮基被取代的反应 放氮反应 重氮基可以被羟基 卤素 氰基 氢原子等取代 可制备许多常规方法难以合成的芳香族化合物 二 重氮盐的性质 有机化学 第9版 一 重氮基被取代的反应 放氮反应 可制备许多常规方法难以合成的含卤素的芳香族化合物 二 重氮盐的性质 有机化学 第9版 一 重氮基被取代的反应 放氮反应 通过重氮基被氢原子取代的反应 可合成某些直接通过芳环上的取代反应不能得到的化合物 二 重氮盐的性质 有机化学 第9版 二 偶联反应 留氮反应 重氮盐是较弱的亲电试剂 可与被强活化 OH NH2 NHR NR2 的苯环发生亲电取代反应 因 OH NH2等是邻 对位定位基 所以发生邻 对位偶联反应 对羟基偶氮苯 橘黄色 二 重氮盐的性质 有机化学 第9版 二 偶联反应 留氮反应 偶联反应定位规律 G OH NH2 NHR NR2 二 重氮盐的性质 有机化学 第9版 二 偶联反应 留氮反应 偶联反应介质的酸碱性非常重要 与芳胺偶联时 最佳pH5 7 若pH10 重氮盐转变成重氮酸 pH9 10 及重氮酸盐 pH11 13 则不能发生偶联反应 无亲电性 二 重氮盐的性质 有机化学 第9版 三 偶氮化合物 偶氮基 N N 是一种发色基团 故偶氮化合物都有颜色 常被用作染料 称为偶氮染料 有机化学 第9版 三 偶氮化合物 偶氮化合物有顺反异构体 生物碱 第三节 有机化学 第9版 一 生物碱的概念及临床应用 生物碱 alkaloid 指生物体内的一类含氮有机化合物 不包含氨基酸 肽 蛋白质 核酸 有机化学 第9版 一 生物碱的概念及临床应用 有机化学 第9版 二 生物碱的通性 多为无色晶体 味苦 多数具有旋光性 常含有氮杂环 多数具有碱性 游离生物碱一般不溶于水 能溶于氯仿 乙醇 乙醚等有机溶剂 能与稀酸溶液反应生成生物碱盐而溶于水 生物碱盐一般易溶于水及乙醇 遇较强的碱可变为不溶于水的生物碱 此性质可用于提取 纯化生物碱 生物碱与一些试剂反应能生成沉淀或显色 可用于检验生物碱 常用的沉淀试剂 碘化汞钾 K2HgI4 碘化铋钾 BiI3 KI 碘 碘化钾 KI I2 苦味酸 2 4 6 三硝基苯酚 磷钨酸 硅钨酸 常用的显色试剂 硫酸 硝酸 盐酸 甲醛 氨水等 有机化学 第9版 三 吗啡 可待因和海洛因的结构 功能与毒性 阿片中含20种以上的生物碱 其中最重要的是吗啡 可待因和罂粟碱等 吗啡R HR H可待因R CH3R H海洛因R COCH3R COCH3 吗啡 有很强的镇痛作用 但产生耐受和成瘾性 可待因 镇痛作用是吗啡的1 10 成瘾性较吗啡小 用于镇咳 海洛因 镇痛作用强于吗啡 但更易成瘾 严禁作为药用 脂肪胺与氨的结构相似 N采取不等性sp3杂化 为四面体结构 芳香胺的结构与脂肪胺不同 N上孤对电子所占据的轨道 sp3 含