医用有机化学第11章-胺.ppt

第11章胺 Amines 胺类广泛地存在于生物界 具有极其重要的生理作用 绝大多数的药物含有胺的官能团 氨基 蛋白质 核酸 许多激素 抗生素和生物碱都含有氨基 是胺的复杂的衍生物 学习胺的性质是学习和研究这些复杂天然化合物的基础 第11章胺 Amines 内容提要 一 胺的分类与命名二 胺的结构三 胺的物理性质 自学 四 胺的化学性质五 苯丙胺类药物与生源胺的概念 自学 六 重氮盐与偶氮化合物七 重氮盐的反应 第11章胺 Amines 一 胺的分类与命名 一 胺的分类 胺可以看作是氨的烃基衍生物 根据氨分子中氮上氢原子被烃基取代的数目分为 NH3RNH2R2NHR3N 氨伯胺仲胺叔胺 NH4ClNH4OHR4N X R4N OH 氯化铵氢氧化铵季铵盐季铵碱 叔丁醇 叔醇 叔丁胺 伯胺 叔醇 指官能团连接的碳原子是叔碳原子 伯胺 是指氨的氮原子上的氢只有一个被烃基取代 一 胺的分类与命名 二 胺的命名 简单的胺是以胺为母体 以氮上的烃基为取代基进行命名 甲胺二乙胺苯胺环己胺 当氮上连接烃基不同时 先小后大 先烷后芳 甲基乙胺甲基乙基丙胺甲基乙基环丙胺 methylamine diethylamineaniline 烷基连在芳胺氮原子上 则在烷基名称前加 N 字母 以便与苯环取代物加以区别 N N 二甲基苯胺N N dimethylaniline N 甲基 N 乙基苯胺N ethyl N methylaniline 二 胺的命名 CH3 4N Cl CH3 3N C2H5 OH 氯化四甲基铵氢氧化三甲基乙基铵tetramethylammoniumtrimethylethylammoniumchloridehydroxide 胺盐和季铵化合物的命名 甲胺盐酸盐乙胺醋酸盐 盐酸甲铵 醋酸乙铵 二 胺的命名 比较复杂的胺 常以烃类作母体 氨基作为取代基来命名 例如 2 氨基 4 甲基戊烷3 N 乙氨基 庚烷 二 胺的命名 乙二胺己二胺 二元胺的命名 diaminoethanediaminohexane N N 二甲基对苯二胺 二 胺的命名 必须注意 氨 胺 铵 字的用法 氨 用来表示气态氨 NH3 或基 如氨基 NH2 亚氨基 NH 胺 用来表示NH3的烃基衍生物 如CH3 NH2甲胺 铵 用来表示胺的盐类及季铵类 氨胺铵 二 胺的命名 LearningCheck Namethefollowing Solution Namethefollowing N methylethanamine orEthylmethylamine Diisopropylamine Tricyclohexylamine N Ethyl N methylcyclohexylamine N methylpyrrolidine 1 3 Butanediamine 二 胺的结构 形状 棱锥形氮原子 sp3杂化 形状 棱锥形氮原子 sp3 sp2杂化 更接近sp2 脂肪胺芳香胺 HNH105 9 HNC112 9 HNH113 苯胺中氮上的孤对电子与苯环发生了近似p 共轭 二 胺的结构 两平面夹角39 4 胺的立体化学 两种异构体之间通过快速翻转 103 105 秒 相互转化 因而不能分离 二 胺的结构 若限制这种翻转就能够得到两种对映体 1944年Prelog就将拆分得到其左旋体和右旋体 在季铵盐中若氮上连的四个基团不同时 可以拆开成对映异构体 二 胺的结构 三 胺的物理性质 自学 甲胺 二甲胺 三甲胺和乙胺室温下为气体 其它低级胺为液体 高级胺为固体 低级胺有氨味 三甲胺有鱼腥味 腐胺 丙二胺 尸胺 丁二胺 有恶臭味 芳香胺为高沸点的液体或低熔点的固体 胺与水能形成分子间的氢键 一级胺和二级胺本身分子间也能形成氢键 大多数芳胺具有毒性 苯胺可以导致再生障碍性贫血 通过吸入 食入或透过皮肤吸收而致中毒 食入0 25mL就严重中毒 萘胺与联苯胺是能够引起恶性肿瘤的物质 三 胺的物理性质 自学 四 胺的化学性质 一 胺的碱性与成盐 学习胺的化学 要注意N上的孤对电子 胺的许多性质都与它有关 1 产生碱性的原因 N上的孤对电子 2 判别碱性的方法 pKb的值 或其共轭酸的pKa的值 以及形成的铵正离子的稳定性 3 影响碱性强弱的因素 电子效应 3o胺 2o胺 1o胺空间效应 1o胺 2o胺 3o胺溶剂化效应 NH3 1o胺 2o胺 3o胺 一 胺的碱性与成盐 一些胺 氨 在水溶液中的pKb值 在水溶液中胺的碱性强弱次序为 季铵碱是强碱 其碱性与氢氧化钠相近 一 胺的碱性与成盐 溶剂化效应是给电子的 N上的H越多 溶剂化效应就越强 NH3 1o胺 2o胺 3o胺 形成的铵正离子就越稳定 胺在水溶液中碱性的强弱 是其电子效应 空间效应以及溶剂化效应的综合体现 1 胺3 胺 一 胺的碱性与成盐 芳香胺的碱性 注意 苯胺不能与醋酸成盐 按碱性强弱排序 苯胺二苯胺三苯胺 一 胺的碱性与成盐 局部麻醉剂普鲁卡因转变为普鲁卡因盐酸盐后 其药用性能有哪些改善 稳定性增加 水溶性增大 挥发性减小 一 胺的碱性与成盐 芳胺 当环上连有给电子基团时 其碱性增强 当环上连有吸电子基团时 其碱性减弱 一 胺的碱性与成盐 前者N上的孤对电子可与环发生p 共轭 因而碱性弱 后者由于甲基的空间位阻作用 使得N上的孤对电子不能与苯环发生p 共轭因而碱性强 后者的碱性比前者强4万倍 一 胺的碱性与成盐 PurificationofAmines Aminescanbeseparatedfromamixturebyreactionwithacidstoformsolubleaminesalts 设计分离方案 对甲苯胺乙酰苯胺苯甲酸 比较下列各组化合物水中的碱性 按碱性增强的次序排列 1 a氨b苯胺c环己胺d氢氧化四丁铵e苯甲酰胺f苯磺酰胺 3 a苯甲酸钠b苯磺酸钠c苯酚钠 d苯硫酚钠e环己醇钠 febacd badce 共轭酸的酸性越强 共轭碱的碱性越弱 练习 LearningCheck Withoutlookingatatable Rankthestructuresineachsetinorderofdecreasingbasicity 1 strongest A B Solution Withoutlookingatatable Rankthestructuresineachsetinorderofdecreasingbasicity 1 strongest A B 1 2 3 1 2 3 二 酰化反应 Acylation 胺类 伯胺 仲胺 叔胺分子中氮原子上无氢 不能进行酰化反应 酰化剂 酰氯 酸酐和磺酰氯 取代反应 酰化时 常加入NaOH 吡啶 三乙胺 二甲苯胺等碱类 用以吸收反应放出的HCl 可避免它与胺成盐消耗原料胺 且可促进反应的进行 用途 1 胺的鉴定酰胺都是具有固定熔点的良好结晶 通过测定熔点 可以确定酰胺 例 乙酰苯胺m p114 二 酰化反应 Acylation 2 在合成中用于保护氨基 若不保护氨基 硝化时芳环将会被氧化破裂 二 酰化反应 Acylation 乙酰苯胺对乙酰氨基苯磺酰氯 磺胺嘧啶 若不将氨基保护起来 氨基将会优先与氯磺酸反应 3 酰化反应可增加药物脂溶性 降低毒性 二 酰化反应 Acylation 兴斯堡 Hinsberg 反应 定义 伯 仲 叔胺与芳香族磺酰氯 如苯磺酰氯 对甲苯磺酰氯 的作用称为兴斯堡反应 该反应用于伯 仲 叔胺的分离与鉴定 磺酰化反应 二 酰化反应 Acylation 磺酰化反应现象 二 酰化反应 Acylation 兴斯堡反应的反应式如下 伯胺 仲胺 叔胺 磺酰化反应 利用兴斯堡反应分离伯 仲 叔胺的混合物 磺酰化反应 三 与亚硝酸的反应 1 脂肪胺与亚硝酸的反应 伯胺放出氮气 仲胺生成黄色油状物或固体 叔胺则成盐无特殊现象 据反应现象可用于区别三种不同的胺 注意 N 亚硝基胺有强烈的致癌作用 对于脂肪族伯胺与亚硝酸反应生成的产物我们不感兴趣 但根据在反应中定量放出的氮气 可以用来鉴别伯胺和测定分子中的氨基氮 三 与亚硝酸的反应 2 芳胺与亚硝酸的反应 绿色鳞片状结晶 对亚硝基 N N 二甲基苯胺 N 甲基 N 亚硝基苯胺 棕色油状物 氯化重氮苯 四 芳胺的特殊反应 氨基是强的给电子基团 它的存在使芳胺苯环上的亲电取代反应极易进行 1 卤代 若要得到一溴代产物 须先将氨基乙酰化以降低氨基的活性 四 芳胺的特殊反应 先与浓硫酸作用生成苯胺的硫酸盐后再进行硝化 则得到间硝基苯胺 为什么主要得间位 2 硝化 3 磺化 苯氨基磺酸 对氨基苯磺酸 以内盐的形式存在 一 芳香重氮盐的制备 氯化重氮苯 硫酸重氮苯 1 反应在00 5 以及过量的酸作用下进行 2 重氮盐通常不从溶液中分离 而直接使用 五 重氮盐的化学性质 氯化重氮苯硫酸重氮苯 偶氮苯对羟基偶氮苯 二 芳香重氮盐和偶氮化合物的结构 五 重氮盐的化学性质 苯重氮正离子的结构 在重氮正离子Ar N N中 C N N键是线型结构 其氮原子是以sp杂化轨道成键 其 轨道与苯环形成共轭体系 氮原子的正电荷因离域而分散 五 重氮盐的化学性质 1 取代反应 放氮反应 重氮基 N2 在不同条件下可被OH X CN H等取代 生成各种不同的产物 三 芳香重氮盐的反应 被羟基取代的反应 被氢原子取代的反应 1 取代反应 放氮反应 芳香重氮盐在合成上的应用 芳香重氮盐在有机合成中很有用 被称为芳香格氏试剂 它主要用于合成用通常的亲电取代反应所无法得到的芳香族化合物 反应最佳pH为5 7 与芳胺偶联 重氮盐在适当条件下与芳胺或酚作用 由偶氮基 N N 将两个分子偶联起来 生成偶氮化合物的反应 称为偶联反应 2 偶联反应 留氮反应 对 羟基偶氮苯 桔黄色 重氮酸pH9 11重氮酸盐pH11 13 与苯酚偶联 Ph 8 10 2 偶联反应 留氮反应 偶氮化合物具有鲜明的颜色 许多可作为染料 在医学上 偶氮染料可作为组织和细菌的染色 有的可作为酸碱指示剂 如甲基橙 苯型结构 醌型结构 思考 哪些化合物可以发生偶联反应 为什么 偶联反应时为什么要控制在弱酸或弱碱条件 2 偶联反应 留氮反应 偶合的介质是重要的 与酚的偶合在弱碱性介质中进行 pH 8 10 是为了产生反应活性更大的酚氧负离子 与芳胺的偶合