人民军医版有机化学第章含氮有机化合物.ppt

邓健制作樊湘芳审校,1,第一节胺,第十一章含氮有机化合物第一节胺,一、分类和命名,(一)分类,氨分子中1个、2个或3个H原子被烃基取代,分别生成伯胺(一级胺,1)、仲胺(二级胺,2)和叔胺(三级胺,3)。,伯胺,仲胺,叔胺,氨,人民卫生电子音像出版社,2,注意：只有N原子直接与芳环相连才属于芳香胺.,芳香仲胺,脂肪仲胺,第十一章含氮有机化合物第一节胺,邓健制作樊湘芳审校,3,伯、仲、叔胺的区别与伯、仲、叔醇或卤代烃不同。,叔丁醇,叔丁基胺,(伯胺),(叔醇),(叔卤代烃),叔丁基氯,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,4,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(quaternaryammoniumion)。,胆碱(季铵碱),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。,CH3CH2NH3+Cl或写为CH3CH2NH2HCl,氯化乙铵（或：乙胺盐酸盐）伯胺的盐,第十一章含氮有机化合物第一节胺,邓健制作樊湘芳审校,5,(二)命名：,氨：ammonia.表示NH3以及由氨衍生的基团,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。,胺：amine.表示NH3的烃基衍生物,首先注意氨、胺、铵三个字的区别。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,6,简单胺的命名“烃基名”“胺”,(按“优先基团后列出”原则排列烃基),methylamine,cyclopentylamine,isopropylmethylamine,甲胺,甲基异丙基胺,环戊胺,2,4-hexanediamine,2-naphthylamine,2,4-己二胺,2-萘胺,-萘胺,三乙胺triethylamine,第十一章含氮有机化合物第一节胺,邓健制作樊湘芳审校,7,2.N上连有脂肪烃基的芳香胺的命名,N,N-二甲基苯胺N,N-dimethylaniline,N-乙基-N-丙基环己胺N-ethyl-N-propylcyclohexylamine,N,N-二甲基-对-甲基苯胺N,N-dimethyl-p-methylaniline,以芳香胺为母体，在脂肪烃基名称前标上“N”。也可按类似方法命名脂肪仲、叔胺。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,8,3.结构复杂的胺的命名,氨基做取代基，烃或其他官能团为母体。,4-二甲氨基苯甲醛4-dimethylaminobenzaldehyde,2-甲基-5-甲氨基己胺2-methyl-5-methylaminohexylamine,4-甲基-2-戊胺,第十一章含氮有机化合物第一节胺,设计与制作邓健,9,级别,邓健制作樊湘芳审校,10,4.季铵盐(或胺的盐)和季铵碱的命名,分别与NH4+Cl-、NH4+OH-的命名相似。,碘化甲铵methylammoniumiodide,溴化四乙铵tetraethylammoniumbromide,氢氧化四甲铵,氢氧化三甲基羟乙铵(胆碱，choline),tetramethylammoniumhydroxide,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,11,课堂练习:将下列化合物按伯仲叔季分类并命名。,叔丁基氯（叔卤代烃）,2-丙醇（仲醇）,叔丁基胺（伯胺）,N-甲基四氢吡咯（叔胺）,甲基环戊基胺（仲胺）,溴化三甲基乙烯基铵（季铵盐）,第十一章含氮有机化合物第一节胺,邓健制作樊湘芳审校,12,二、胺的结构,N以不等性sp3杂化形成三棱锥型分子。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,13,苯胺中的氮原子仍为不等性sp3杂化，但孤电子对所占据的轨道含有更多p轨道的成分。,sp3杂化,但含更多p成分,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。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,14,（二）胺的物理性质,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。,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。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,15,三、胺的化学性质,胺分子中氮原子上具有的孤电子对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。,1.碱性2.亲核性,3.芳胺亲电取代反应活性增高,第十一章含氮有机化合物第一节胺,邓健制作樊湘芳审校,16,(一)碱性与成盐反应,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。,胺的碱性强弱与氮上电子云密度有关。氮上电子云密度越大，接受质子的能力越强，碱性就越强。,碱性序：脂肪胺氨芳香胺,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,17,胺的碱性强弱是电子效应、立体效应和溶剂化效应共同综合作用的结果。,1.电子效应,脂肪胺中的烷基是供电子基,它使N上的电子云密度增大，而且连接的烃基越多,电子云密度就越高,碱性增强。,芳胺N原子上的孤电子对与苯环共轭，电子离域到苯环,结果使N原子的电子云密度减少,故碱性减弱。,单一的电子效应使胺的碱性由强至弱顺序为：,pKb354.759,第十一章含氮有机化合物第一节胺,邓健制作樊湘芳审校,18,2.水的溶剂化效应,溶剂化程度越大,銨正离子越稳定,其碱性越强(OH-浓度越高),单一溶剂化效应使其碱性强弱顺序为：伯胺仲胺叔胺,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,19,3.空间效应,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,N上孤对电子与H+结合就越难,碱性就越弱。,水溶液中胺的碱性强弱是多种因素共同影响的结果。各类胺的碱性强弱大致表现出如下顺序：,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,20,胺类一般为弱碱,可与酸成盐,但遇强碱又重新游离析出：,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。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,21,(二)酰化反应,伯胺和仲胺仍象氨一样能与酰卤、酸酐作用生成酰胺。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,22,(三)磺酰化反应（不讲）,伯胺和仲胺可与苯磺酰氯或对-甲苯磺酰氯反应,生成相应的磺酰胺。叔胺不被磺酰化。,由伯胺生成的磺酰胺氮上的氢受磺酰基影响呈弱酸性，可与碱成盐而溶于水；仲胺形成的磺酰胺氮上无氢，不与碱成盐而呈固体析出。常利用此反应鉴别三类胺,称为Hinsberg(兴斯堡)试验法。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,邓健制作樊湘芳审校,23,(四)与亚硝酸的反应,胺与亚硝酸作用,伯仲叔胺各不同,脂胺芳胺有差异。可用于鉴别。,亚硝酸不稳定，只能在反应过程中由亚硝酸盐与盐酸或硫酸作用产生。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,24,1.伯胺,脂肪伯胺与HNO2反应生成极不稳定的脂肪重氮盐。,该重氮盐即使在低温下也会立即分解放出氮气，并有醇、烯及卤代烃等混合物的形成。,因能定量地放出氮气，因此常用于氨基酸和多肽的定量分析。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,邓健制作樊湘芳审校,25,芳香伯胺与HNO2在低温(一般5)及过量强酸水溶液中反应生成芳香重氮盐，这个反应称为重氮化反应(diazotization)。,干燥的重氮盐通常极不稳定，受热或振荡容易发生爆炸。因此，重氮盐的制备和使用都要在温度较低的酸性介质中进行。升高温度重氮盐会逐渐分解，放出氮气。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,人民卫生电子音像出版社,26,2.仲胺,脂肪仲胺和芳香仲胺与亚硝酸反应，都是在氮上进行亚硝化,生成N-亚硝基化合物。,N-亚硝基胺为中性的黄色油状物或固体，绝大多数不溶于水而溶于有机溶剂。现已被列为化学致癌物。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,邓健制作樊湘芳审校,27,3.叔胺,脂肪叔胺与HNO2作用生成不稳定易水解的盐，若以强碱处理，则重新游离析出叔胺。,(一种弱酸弱碱盐),芳香叔胺与HNO2作用生成对-亚硝基胺。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,邓健制作樊湘芳审校,28,(五)芳香胺的亲电取代反应,氨基的斥电子共轭效应使苯环上的电子云密度升高，所以芳胺易进行芳环上的亲电取代反应。,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。,第十一章含氮有机化合物第一节胺,思考题：能否用溴水将苯胺与苯酚区分开？,四季铵盐和季铵碱（不讲）,人民卫生电子音像出版社,29,第二节重氮盐和偶氮化合物,第十一章含氮有机化合物第二节重氮盐和偶氮化合物,重氮和偶氮化合物都含有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。,重氮甲烷,偶氮甲烷,偶氮苯,氯化重氮苯,苯重氮酸,苯重氮磺酸钠,4-甲基-4-羟基偶氮苯,邓健制作樊湘芳审校,30,一、重氮盐,重氮盐是通过重氮化反应来制备的。,制备时,一般是先将芳伯胺溶于过量的盐酸(或硫酸)中,在冰水浴中保持05,然后在不断搅拌中逐渐加入亚硝酸钠溶液直到溶液对淀粉碘化钾试纸呈蓝色为止,表明亚硝酸过量,反应已完成。,第十一章含氮有机化合物第二节重氮盐和偶氮化合物,人民卫生电子音像出版社,31,（二）重氮盐的性质,放氮反应(亲核取代):重氮基被其它基取代并放出N2,留氮反应(偶联反应):产物分子中仍然保留2个N,第十一章含氮有机化合物第二节重氮盐和偶氮化合物,邓健制作樊湘芳审校,32,1.重氮基被取代（放氮反应）,第十一章含氮有机化合物第二节重氮盐和偶氮化合物,人民卫生电子音像出版社,33,2.偶联反应(留氮反应),重氮盐与酚或芳胺等化合物反应，由偶氮基N=N将两个芳环连接起来，生成偶氮化合物的反应称为偶联反应(couplingreaction)。,第十一章含氮有机化合物第二节重氮盐和偶氮化合物,人民卫生电子音像出版社,34,由于重氮正离子是较弱的亲电试剂，它只能进攻酚、芳胺等活性较高的芳环,发生亲电取代反应。,偶联反应通常发生在羟基或氨基的对位，当对位被其它取代基占据时，则发生在邻位，一般不发生在间位。如上述各化合物中箭头所指的位置为偶联反应发生的位置。,第十一章含氮有机化合物第二节重氮盐和偶氮化合物,二偶氮化合物（不讲）,人民卫生电子音像出版社,35,第三节生物碱(Alkaloid)（不讲）,生物碱一般是指生物体内的一类含氮有机化合物，许多生物碱具有显著生理活性。生物碱的分子结构多数属于仲胺、叔胺，少数为伯胺，常含有氮杂环，且大多具有碱性。,由于生物碱主要存在于植物中,故又称植物碱。,第十一章含氮有机化合物第三节生物碱,一、生物碱的概念及临床应用,生物碱一般按其来源命名。如烟碱、麻黄碱等。,生物碱广泛应用于医药中。,36,胺分类(伯仲叔)和命名(以胺为母体；氨基做取代基)结构(N为不等性sp3杂化)化学性质：碱性、酰化、与HNO2作用2.重氮盐与偶氮化合物性质：芳香重氮盐的放氮反应(取代)和偶联反应3.生物碱的概念与通性,本,章,要,点,Byebye！,邓健制作樊湘芳审校,37,第十一章胺和生物碱第三节生物碱（二、几种常见生物碱）,二、几种常见的生物碱,1.烟碱(尼古丁nicotine),含吡啶环及四氢吡咯环(叔胺)。,存在于烟叶中,有剧毒。少量对中枢神经有兴奋作用，大量则抑制中枢神经，出现恶心、呕吐,使心脏麻痹以至死亡。1支烟含烟碱0.052.5mg。,人民卫生电子音像出版社,38,2.吗啡,可待因和海洛因,吗啡味苦，对中枢神经有麻痹作用,有极快的镇痛效力,但易成瘾。临床上一般使用吗啡的盐酸盐及其制剂。可待因与吗啡有相同的生理作用,临床一般使用其磷酸盐,主要作为镇咳剂。其镇痛作用较小，强度为吗啡的1/4，亦不象吗啡那样易成瘾。海洛因即二乙酰吗啡,不存在于自然界,其成瘾性为吗啡的35倍,严禁作为药用,是对人类危害最大的毒品之一。,第十一章胺和生物碱第三节生物碱（二、几种常见生物碱）,邓健制作樊湘芳审校,39,3.奎宁(quinine),含喹啉环及脂氮杂环(叔胺)。抗疟疾药，并有退