含氮有机化合物(4).ppt

第十六章 有机含氮化合物 分子结构中含有碳氮键(CN)的一类化合物。广泛分布于自然界中，与日常生活及生命过程密切相关，在生命科学中占有及其重要的地位 。 第一节 胺 一、胺的结构、分类和命名 氨分子中的氢原子被烃基所取代的衍生物称为胺。,(一) 分类 按烃基种类的不同分为:脂肪胺和芳香胺。 按氨基个数的不同分为:一元胺(含一个氨基)、二元胺(含两个氨基)和多元胺(含两个以上的氨基)。,伯胺、仲胺、叔胺（分别用1胺、2胺、3胺来表示）,伯胺、仲胺、叔胺与伯醇、仲醇、叔醇不同。,伯胺 仲醇,季铵碱或季铵盐,(二) 命名 简单胺的命名是以胺为母体。 CH3NH2 CH3CH2NHCH2CH3 H3NHCH2CH3 甲胺 二乙胺 甲乙胺,苯胺,苄胺,-萘胺,Note:当氮原子上同时连有芳香烃基和脂肪烃基时，则以芳香胺作为母体，脂肪烃基作为取代基写在母体名称前，并冠以“N” 字：,N-甲基苯胺,N,N-二甲基苯胺,N-甲基-N-乙基苯胺,比较复杂的胺，则以烃等为母体，氨基作为取代基。,2-甲基-3-氨基戊烷,2-二乙氨基丁烷,季铵类化合物的命名与无机铵盐和氢氧化铵的命名相似。例如： (CH3)4N + Cl (CH3)3NCH2CH3+OH 氯化四甲铵 氢氧化三甲基乙基铵 注意“氨”、“胺”和“铵”的区别,2-氨基乙醇,S,O,3,H,H,2,N,对氨基苯磺酸,二、胺的结构 N采取sp3杂化，脂肪胺具有类似氨的结构，是一个棱锥体结构，胺的孤对电子位于棱锥体的顶端，决定了胺的某些化学性质，例如碱性和亲核性。,氨、甲胺和三甲胺的结构,三、胺的性质 1胺的碱性和成盐反应,Note:胺的碱性较弱，由I效应、空间效应和溶剂化效应共同影响，结果：脂肪胺氨芳胺,氯化苯铵 苯胺盐酸盐,2酰化反应 伯胺和仲胺可与酰氯及酸酐反应，氮上氢被酰基取代，叔胺氮原子上无氢原子，所以不能发生酰化反应。,酰化对于药物的修饰具有重要的意义。药物分子中引进酰基后，常可增加药物的脂溶性，有利于体内的吸收，提高或延长其疗效，并可降低药物毒性。,扑热息痛,对羟基苯胺,氨基易于被氧化，在有机合成及药物制备中常用酰化反应来保护氨基。,3与亚硝酸反应 (1) 伯胺与亚硝酸的反应,(2) 仲胺与亚硝酸反应,N-亚硝基化合物为黄色油状液体或固体，可用于鉴别，毒性很强，它可以破坏生物体内的细胞蛋白，是引起人类癌症的主要致癌物，在近300种N-亚硝基化合物中约90具有致癌作用。,(3) 叔胺与亚硝酸的反应 生成盐，无明显变化，可用于与伯、仲胺的区别。,芳香叔胺与亚硝酸反应，发生芳环上的亲电取代反应，生成C-亚硝基化合物，这是在强酸条件下发生的反应，实际产物是红色盐酸盐，可用于鉴别 。,N,N-二甲基苯胺,N,N-二甲基对亚硝基苯胺,4芳胺苯环的亲电取代反应,5. 重氮化及重氮盐的偶联反应,Note：重氮盐在低温水溶液中较稳定，温度升高时分解，放出氮气生成酚。,低温条件下，芳香伯胺在强酸性溶液中与亚硝酸反应，生成芳香重氮盐，该反应称为重氮化反应,白,用于鉴别,对二甲氨基偶氮苯(黄色),在适当的条件下，重氮盐可与芳胺或酚类化合物作用，生成一类有颜色的偶氮化合物。这类反应称为偶联反应。,对羟基偶氮苯(桔黄色),第二节 酰胺 一、酰胺的结构和命名 羧酸分子中羧羟基被氨基或烃氨基取代后的化合物称为酰胺，通式为：,酰胺氮上连有取代基时，将取代基的名称写在酰胺名称之前，并加词首“N-”或“N,N-”，以表示该取代基是直接与氮原子相连接的。例如：,N-甲基乙酰胺,N,N-二甲基苯甲酰胺,N-甲基-N-乙基丙酰胺,二、酰胺的化学性质 1. 酸碱性 酰胺是近似中性的化合物，不能使石蕊试纸变色。,2水解 在通常情况下酰胺水解较慢，但在酸或碱的催化下能加速反应进行，生成羧酸或羧酸盐。,青霉素分子中有酰胺键，需采用粉针剂，在临用时配制，当日用完。,三、重要的酰胺及其衍生物 (一) 尿素CO(NH2)2 尿素又叫脲，它可以看成是碳酸的酰二胺。,1弱碱性,硝酸脲(白色沉淀),2水解反应,缩二脲反应：在缩二脲的稀碱溶液中滴加微量稀硫酸铜溶液时则产生紫红色的颜色反应。 凡是分子中含有两个或两个以上相邻酰胺键(肽键)的化合物都能显示这种颜色反应，故可用于多肽、蛋白质等的分析鉴定。,二、胍 胍可以看成是尿素分子中的氧被亚氨基取代后的化合物，故又称为亚氨基脲。,许多胍的衍生物都具有良好的药理作用，如链霉素、精氨酸、吗啉呱(病毒灵)等。,酰脲,三、丙二酰脲 脲与酰化剂作用生成酰脲。丙二酰脲是脲与丙二酰氯或丙二酸酯作用生成的化合物。,丙二酰氯,丙二酰脲,丙二酰脲又叫巴比妥酸(Barbituric acid). 酮型 烯醇型 丙二酰脲本身无医疗作用，但它的亚甲基上的两个氢原子被烃基取代后的化合物在临床上具有镇定和催眠的作用，是一类对中枢神经系统起抑制作用的镇静剂和安眠药，总称为巴比妥类药。,巴比妥 戊巴比妥 苯巴比妥(鲁米那) 异戊巴比妥,四、磺胺及磺胺类药物 磺胺类药物是一类重要的抗菌药物，自上世纪三十年代开始使用，至今仍为临床所采用。,磺胺的盐酸盐,磺胺的钠盐,常见的磺胺类药物有磺胺嘧啶(SD)、磺胺甲基异噁唑(SMZ)和磺胺邻二甲氧嘧啶(SDM)等。另一种三甲氧基苄氨嘧啶(TMP)本身不属于磺胺类药物，但它与磺胺类药物合用能增强磺胺药物的杀菌作用。,磺胺嘧啶(SD),三甲氧基苄氨嘧啶(TMP),磺胺甲基异噁唑(SMZ),第三节 杂环化合物 由碳原子和其它原子构成的环状结构称为杂环。 碳以外的原子称杂原子，常见的杂原子为氮、氧、硫等。,一、杂环化合物的分类和命名 分为单杂环和稠杂环。 单杂环按环的大小分为五元杂环和六元杂环。 稠杂环通常由苯环与单杂环稠合而成或单杂环互相稠合而成。,杂环化合物的命名根据国际通用英文名称译音，选用同音汉字加“口”字旁的专用字作为杂环名称。表内所列名称已经规范，不得以其它谐音代替。,4-甲基咪唑 4-氨基嘧啶,5-甲基噻唑,二、重要的杂环衍生物 (一) 呋喃及其衍生物 硝基呋喃类药物。,硝呋丙腙,自学,(二) 吡咯及其衍生物 吡咯的衍生物广泛存在于自然界。 血红素的基本骨架称为卟吩(Porphin)。 卟吩 血红素,自学,(三) 噻唑、吡唑和咪唑衍生物 噻唑衍生物主要有维生素1和抗生素青霉素类。 苄青霉素的效用较好，其钠或钾盐为治疗革兰氏阳性菌感染的首选药物。,自学,(四) 吡啶及其衍生物 吡啶及其衍生物广泛存在于自然界中。 维生素B6包括下列三个组分： 吡哆醇 吡哆醛 吡哆胺 维生素B6是蛋白质代谢的必要物质，缺乏它蛋白质代谢就不能正常进行。 维生素PP。 -吡啶甲酸(烟酸) -吡啶甲酰胺(烟酰胺) 雷米封，是一种有效的抗结核病的药物。 异烟肼,自学,（五）咪唑和组胺 含咪唑环的物质广泛存在于自然界中，如组氨酸，它是蛋白质的组成成分之一。组氨酸经细菌腐败作用或在人体内分解，可以脱羧变成组胺。组胺有收缩血管的作用，人体内如果组胺含量过多，往往发生过敏反应。,组氨酸,组胺,自学,(六) 嘧啶及其衍生物 嘧啶的衍生物广泛存在于自然界，其重要的衍生物胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶是核酸的组成部分。 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶(T) (4-氨基-2-氧嘧啶) (2,4-二氧嘧啶) (5-甲基- 2,4-二氧嘧啶),自学,(七) 吲哚及其衍生物 吲哚与-甲基吲哚都具有粪臭味，共存于粪中。纯的吲哚在极稀时有花的香气，可用作香料。 -吲哚乙酸是一种植物生长调节剂。色氨酸是人体必需的一种氨基酸。 -吲哚乙酸 色氨酸,(八) 喹啉和异喹啉衍生物 喹啉和异喹啉是由苯环和吡啶环在不同位置上稠合而成，都存在于煤焦油中。它们是许多生物碱的母体。奎宁是传统的抗疟药，存在于金鸡纳树皮中。,自学,奎宁 氯喹 异喹啉族生物碱包括吗啡生物碱，如罂粟碱。,许多合成的抗疟药就是以奎宁的结构为基础设计和筛选出来的，如氯喹。,罂粟碱,自学,(九) 嘌呤及其衍生物 嘌呤是由咪唑和嘧啶两个杂环稠合而成。 9H-嘌呤 7H-嘌呤,自学,嘌呤本身不存在于自然界中，但它的衍生物却分布很广。嘌呤的衍生物腺嘌呤、鸟嘌呤为核酸的组成部分。 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) (6-氨基嘌呤) (2-氨基-6-羟基嘌呤),自学,第四节 生物碱 生物碱是一类天然的碱性含氮化合物，广泛地分布于植物界，故又称植物碱。 生物碱的分子结构多数属于仲胺、叔胺或季铵类，少数为伯胺类，常含有含氮杂环。 生物碱具有多种多样的生物活性。 生物碱都具有碱性。 生物碱的溶解度性质十分重要，在提取分离、精制生物碱时，都要应用这些性质。,自学,常见的生物碱 (一) 麻黄碱 (麻黄素) 麻黄是我国特产，4000年前即已入药。它含有多种生物碱，其中主要存在的是两种麻黄碱，其含量达1.5%。即 D-()-麻黄碱(占 80%左右)和 L-()-伪麻黄碱(约20%) (麻黄碱有两个不相同的*，应有4个旋光异构体)。 D-()-麻黄碱 L-()-伪麻黄碱 m.p. 38 6.3 m.p. 118 51,自学,将麻黄碱脱氧制得的脱氧麻黄碱，是一种无味透明晶体，形状像冰糖又似冰，故又称“冰”毒。是目前国际、国内严禁的毒品，是诸多毒品中最强的一种，对人体损害程度远强于海洛因。近年来又有其衍生物如MDMA，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。 N-甲基苯异丙胺(脱氧麻黄素) MDMA,自学,(二) 烟碱 烟草中含有十多种生物碱，其中最重要的(2%8%)是烟碱和新烟碱，结构如下： 烟碱 新烟碱 b.p. 246 b.p. 272 =169 =83.1,自学,(三) 小蘖碱 小蘖碱又名黄连素，是一种季铵类化合物。 小檗碱(黄连素),自学,(四) 喜树碱 (五) 莨菪碱 莨菪碱存在于茄科植物内。其外消旋体即“阿托品”。 莨菪碱,(六) 吗啡碱 阿片是罂粟未成熟的浆汁，其中至少含有25种生物碱，而吗啡(Morphine)是阿片中的主要生物碱，含量一般为714%，其结构中含有一个被还原了的异喹啉环。,自学,吗啡 RRH m.p. 254256 132 当吗啡中的R为CH3所取代，得到能供药用的衍生物可待因，它的镇痛作用低，仅为吗啡的1/61/2，但镇咳效用好，成瘾性也小。,自学,将吗啡二个羟基均乙酰化，生成海洛因(Heroin)，镇痛和麻醉作用均较吗啡强，但毒性也较吗啡大510倍，成瘾性更为严重，终被列为禁用的麻醉药。是对人类危害最大的三大毒品(海洛因、