第11节-胺---医用有机化学.ppt

1、,第11章 胺,Amine,氨的烃基取代物称为胺。胺及其衍生物是一类重要的有机化合物。 这类化合物范围广，种类繁多，与生命活动和人类日常生活关系非常密切。,胺 重氮和偶氮化合物 酰胺,11.1.1 胺的结构,NH3,NH2CH3,(CH3)3N,NH3的氮原子处于不等性sp3杂化状态，具有棱锥形结构； 胺的结构和 NH3 相似，也具有四面体的结构。,胺的结构中的孤对电子决定其性质：碱性和亲核性,11.1 胺的结构、分类和命名,苯胺的氨基中， N原子所在的轨道与苯环上的p轨道虽不完全平行，但仍可与苯环形成一定的共轭。,苯胺的结构,胺分子中若氮上连接三个不同的基团，应有手性。（p260 , 不作要

2、求）,11.1.2 胺的分类和命名,分类 胺可以看作是氨（NH3）分子中的氢原子被烃基取代 的衍生物。,伯胺（1胺）,叔胺（3胺）,仲胺（2胺）,氨基,亚氨基,次氨基,官能团,1、按氨分子中的H被取代,注意：,叔丁醇（3醇）,伯胺（1胺）,季铵盐,NH4+X-,R4N+X-,NH4 + OH -,R4N + OH -,问：（CH3）3NH + Cl-是季铵盐吗？ 不是，是铵盐。,季铵碱,3、按氨基数的不同：一元胺、二元胺和多元胺,2、按烃基不同：脂肪胺或芳香胺,命名,1、简单的胺以胺作母体，称“某胺”。,CH3CH2NH2,CH3CH2NHCH3,H2NCH2CH2NH2,乙胺,甲乙胺,乙二胺

3、,苯胺,苄胺,CH3NHCH3,二甲胺,2、较复杂的胺以烃作母体，氨基作取代基。,2-甲基-3-氨基丁烷,N-甲基苯胺,N,N-二甲基苯胺,N-甲基-N-乙基苯胺,对甲基N-甲基苯胺,3、芳香族仲胺和叔胺芳香胺作母体，在烃基前加“N”,(CH3)4N+Cl,氯化四甲铵(季铵盐),4、铵盐、季铵盐和季铵碱,CH3NH3+Cl,氯化甲铵,(CH3)3NCH2CH3 + OH,氢氧化三甲基乙铵（季铵碱),注意：“氨”、“胺”及“铵”的含义。 表示氨气和基（如氨基、亚氨基等）时，用“氨”； 表示NH3的烃基衍生物（有机胺）时，用“胺”； 铵盐或季铵类化合物（含N+)则用“铵”。,11. 2 胺的物理性

4、质,2、毒性,胺类大多有毒。 苯胺的空气或食入0.25mg后就会产生中毒。联苯胺和-萘胺都有致癌作用。,六个碳原子以下的低级胺易溶于水，高级胺难溶于水。原因是氨基能与水分子形成氢键 。,1、水溶性,3、沸点,b、伯胺和仲胺叔胺（碳原子数相同的胺）,a、伯胺和仲胺的沸点比烷烃高，但比醇低。,原因：胺是极性化合物。除叔胺外，都能形成分子 间氢键，但由于氢键N-HN比O-HO弱,原因：叔胺的氮原子上没有氢原子，叔胺分子间不能生成氢键,11. 3 胺的化学性质,11.3.1 胺的碱性,胺的碱性较弱 碱性：脂肪胺 氨 芳香胺,碱性：二甲胺甲胺三甲胺,胺在水溶液中的碱性的影响因素,胺在水溶液中的碱性取决于

5、电子效应、水的溶剂化效应和空间效应,电子效应氮上斥电子基越多，碱性增强。,CH3NH2,HNH2,脂肪胺,氨,芳香胺,碱性：季铵碱 脂肪胺 氨 芳香胺,碱性：苯胺 二苯胺 三苯胺（不作要求）,(CH3)4N+OH,季铵碱 （有游离的OH）,溶剂化作用氮上氢越多，与水形成氢键的数目越多，铵正离子的稳定性越强，碱性越强。,OH2,OH2,OH2,OH2,OH2,OH2,空间效应烷基越多、越大，位阻越大，碱性越弱。,电子效应：烷基为斥电子基，烃基增多，碱性增大。 叔胺仲胺伯胺 溶剂化效应：氮上氢越多，碱性越强 伯胺仲胺叔胺 空间效应：烃基越多，位阻越大，碱性越弱。 伯胺仲胺叔胺,胺的碱性是以上三种效

6、应综合作用的结果： 仲胺最强，伯胺和叔胺次之,碱性：二甲胺甲胺三甲胺,脂肪胺的碱性,ab,ab,b a c,2、,3、,4、,1、,练习：碱性大小,11. 3. 2 胺的酰化反应,伯、仲胺能与酰卤、酸酐等酰化试剂生成酰胺。 叔胺的氮上没有氢，不反应。,应用：,1、可用于鉴别伯胺、仲胺和叔胺，生成的酰胺是中性物质，均为有固定熔点的晶体（区分伯、仲胺），叔胺无此反应。 2、用于氨基的保护。既可避免苯胺被氧化，又可适当降低苯环的反应活性。,例如：,兴斯堡（Hinsberg ）反应,沉淀溶解,不反应（沉淀不溶解）,不反应（可溶于酸）,常用于分离鉴别胺类化合物,11. 3. 3 与亚硝酸反应,伯、仲、叔

7、胺与亚硝酸反应的产物不同，可鉴别三种胺。 亚硝酸很不稳定，临用时配制NaNO2+HCl HNO2+NaCl,1、伯胺与亚硝酸反应,脂肪伯胺在酸性条件下与亚硝酸反应，放出氮气，并生成醇、烯烃等的混合物。,此反应能定量地放出氮气，故可用测定伯胺含量。,芳香族伯胺在低温和强酸存在下，与亚硝酸作用则生成芳香族重氮盐，这个反应称为重氮化反应。,芳香族重氮盐在低温较稳定，遇热分解，放出N2。 芳香族重氮盐在有机合成中有重要应用。,+ NaNO2,HCl,0-5,5,+ N2,氯化重氮苯,2、仲胺与亚硝酸反应,脂肪仲胺和芳香仲胺与亚硝酸作用生成N-亚硝基胺。,N-亚硝基胺为难溶于水黄色油状物或固体 N-亚硝

8、基胺是较强的致癌物质。,3. 叔胺与亚硝酸反应,芳香叔胺与亚硝酸的反应（不作要求）,脂肪叔胺与亚硝酸作用时只能生成不稳定的亚硝酸盐，碱处理又重新得到游离的叔胺。,亚硝酸反应小结,伯胺 仲胺 脂肪叔胺,N2 ,黄色油状物或,无现象,（1）可用于鉴别伯、仲、叔胺。 （2）可用于鉴别脂肪族及芳香族伯、仲、叔胺。,亚硝酸,11. 3. 4 芳胺的特殊反应,1、卤代反应,白,可用于苯胺的鉴别和定量分析,芳胺的氨基和羟基一样，对芳环的亲电取代有较强的致活作用,2、磺化反应（不作要求）3、氧化反应（不作要求）,11.4 重氮盐的化学性质,重氮化合物和偶氮化合物都含有N2官能团。 偶氮化合物中NN两端都和烃基

9、相连。 重氮化合物中N2的只有一端与烃基相连，另一端与其他原子或原子团相连。,氯化重氮苯 （重氮盐酸盐）,偶氮苯,硫酸重氮苯 （重氮硫酸盐）,对羟基偶氮苯,重氮盐的结构,芳香族重氮盐具有-共轭体系，在低温、强酸介质中能稳定存在。（比脂肪族重氮盐稳定）,芳香族重氮盐是重要的合成中间体，它的性质活泼，可以发生取代反应和偶联反应,芳香族伯胺在低温（05)和强酸（盐酸或硫酸）溶液中与亚硝酸钠作用，生成重氮盐的反应称为重氮化反应 。,重氮化反应（复习）,05,11.4.1 取代反应（放氮反应）,芳香重氮离子中重氮基带正离子（吸电子），使C-N键的极性增强，易断裂放出N2 重氮基可被羟基，卤素、氰基和氢原

10、子等取代。 芳香重氮盐可用重氮盐酸盐和重氮硫酸盐。 反应机理可以是亲核取代机理或自由基机理 （ p271，不作要求）,Cu2CN2,Cu2X2,HX, ,KCN, ,H2O,H3PO2 H2O,+ N2,或C2H5OH,11.4.2 偶联反应（不放氮反应）,重氮盐与酚类或芳香胺作用，生成有颜色的偶氮化合物，这类反应称为偶联反应。 偶联反应的机理是亲电取代反应。,芳基重氮正离子作为亲电试剂，由于形成共轭，使正电荷较分散，亲电性很弱，只能进攻芳香胺或酚类化合物等活泼的芳环。,1、与酚的偶联反应,+,弱碱性,OC,对羟基偶氮苯（橘黄色）,在弱碱性（pH=810）介质中，酚以氧负离子C6H5-O-形式

11、存在活化了苯环，对偶联反应有利。,但在强碱介质中，重氮正离子会生成重氮酸和重氮酸盐，都不能进行偶联反应。,重氮酸 （pH 9 11）,重氮酸盐 （pH 11 13）, ,2、与芳香胺的偶联反应,+,中性或弱酸性,OC,对二甲氨基偶氮苯（黄色）, ,在中性或弱酸性（PH=57）介质中主要以游离胺的形式参与反应，对偶联反应有利。 但在强酸介质中，芳香胺生成铵盐钝化了苯环。不利于偶联反应。,偶联反应发生在羟基或氨基的对位（受电子效应和空间效应的影响） 如对位被占据，则偶联反应发生在邻位。 如邻、对位都被占据，则不发生偶联，,+,中性或弱酸性,OC,5-甲基-2-氨基偶氮苯, ,应用,偶氮化合物，通常

12、具有颜色，可用作染料（偶氮染料），偶联反应最重要用途是合成偶氮染料。 有些偶氮化合物的颜色能随溶液PH值的不同而变化，可用作酸碱指示剂。例如甲基橙。,11.5 生源胺类和苯丙胺类化合物（不作要求）,酰胺中形成p-共轭体系 为近中性化合物。,1、酸碱性,酰亚胺分子中，氮原子上的孤对电子受两个羰基的影响，使NH键的极性加大，显示一定的酸性，能与碱生成盐。,+ NaOH,9.2.6 酰胺的特性（p233）,2、与亚硝酸的反应,生成羧酸并放出氮气，与伯胺的反应相似。,3、Hofmann降解反应（不作要求）,9.2.7 碳酸衍生物（p234）,尿素是碳酸的二元酰胺，是蛋白质在哺乳动物体内最后的代谢产物，它从尿液中排出体外，尿素也由此得名。 尿素在农业上用作氮肥，在临床上能降低眼内压和颅内压，可治疗青光眼等疾病。,2.碳酰胺（尿素，脲 ）,1.碳酰氯（不作要求）,（1）弱碱性,尿素具有弱碱性，与硝酸作用生成硝酸脲白色沉淀。,白,近中性 酸性 碱性,H2O,H+,OH-,酶,+,+,+,（3）与亚硝酸反应,生成碳酸，定量放出氮气，可用来测定尿素含量,（2）水解反应,