胺和生物碱的学习材料

胺和生物碱的学习材料第1页/共72页2主要内容胺重氮盐和偶氮化合物生物碱第2页/共72页3第一节胺(amine)一、胺的分类和命名

胺：氨(NH3)分子中的氢原子被烃基取代的产物。

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(1°)仲胺(2°)叔胺(3°)第3页/共72页4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4页/共72页5芳香胺：N原子直接与芳环相连脂肪胺：第5页/共72页6

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CH3CH2NH2

·HCl氯化乙铵（或：乙胺盐酸盐）——伯胺的盐第6页/共72页7

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7页/共72页8简单胺的命名“烃基名”＋“胺”methylamine甲胺二乙胺diethylamine

二苯胺diphenylamine

2-萘胺,β-萘胺2-naphthylamine第8页/共72页9N上烃基不同，按“优先基团后列出”原则排列烃基甲乙异丙胺ethylisopropylmethylamine第9页/共72页10N上连有脂肪烃基的芳香胺的命名

“N-烃基名”＋“某胺”（芳香胺为母体）N,N-二甲基苯胺N,N-dimethylanilineN-乙基-N-丙基环己胺N-ethyl-N-propylcyclohexylamine第10页/共72页11结构复杂的胺的命名命名

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-4-氨基戊烷2-amino-4-methylpentane

第11页/共72页12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羟乙基三甲基铵(胆碱，choline)tetramethylammoniumhydroxide第12页/共72页13二、胺的结构N以不等性sp3杂化形成三棱锥型分子。第13页/共72页14

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14页/共72页15

如果胺分子中的N

原子上连有3个不同的基团,则成为手性分子,理论上应该存在一对对映体。

但实际上从未分离得到过这样的异构体。这是因为孤电子对不能起到第四个基团的作用使分子的构型固定下来。103~105/s(室温)第15页/共72页16

如果有某种因素阻碍氮原子通过平面型过渡态相互快速转化，则可拆分出对映异构体。如某些氮原子位于环上的胺类:Troger氏碱的对映异构第16页/共72页17

对于季铵类化合物，如果四个烃基不同，则存在对映异构体。如下面的化合物可以拆分为左旋体和右旋体。第17页/共72页18四、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-π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18页/共72页19

胺分子中氮原子上的未共用电子对可以接受质子形成铵离子，故胺有碱性。（一）碱性与成盐反应

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。碱性顺序：脂肪胺

>氨

>芳香胺第19页/共72页20影响胺的碱性的因素

电子效应溶剂化效应空间效应第20页/共72页21

电子效应

单一的电性效应使胺的碱性由强至弱顺序为：pKb 3~5 4.75 >9第21页/共72页22

溶剂化效应

溶剂化程度越大,铵正离子越稳定,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22页/共72页23

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。pKb9.409.609.62 13.8

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23页/共72页24

季铵化合物分子中的氮原子已连接四个烃基并带正电荷，再也不能接受质子，这类化合物的碱性由与季铵正离子结合的负离子来决定。季铵碱的碱性即为OH-的碱性,为有机强碱。季铵碱与酸作用生成季铵盐：季铵碱季铵盐第24页/共72页25各类胺的碱性强弱：季铵碱>脂肪胺>氨>芳香胺脂肪仲胺脂肪伯胺叔胺芳香伯胺芳香仲胺芳香叔胺>>>>>第25页/共72页26胺类一般为弱碱,可与酸成盐,但遇强碱又重新游离析出：分离和提纯增加胺类药物的水溶性和稳定性。应用：第26页/共72页27

胺与强酸反应生成铵盐，铵盐易溶于水，故胺类药物常以盐的形式提供使用。第27页/共72页28（二）酰化反应——羧酸衍生物的氨解分子中引入酰基的反应称为酰化反应。

伯胺和仲胺同氨一样能与酰卤、酸酐作用生成酰胺。叔胺不发生酰化反应。N-甲基乙酰苯胺第28页/共72页29胺酰化反应的应用鉴定（产物酰胺的熔点）增加药物的脂溶性保护氨基Paracetamol(扑热息痛)第29页/共72页30(三)磺酰化反应

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。三类胺的鉴别——Hinsberg(兴斯堡)试验法。弱酸性N上无H第30页/共72页31(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31页/共72页321.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32页/共72页33

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。升高温度重氮盐会逐渐分解，放出氮气。第33页/共72页34对-羟基偶氮苯（桔黄色）对-二甲氨基偶氮苯（黄色）第34页/共72页352.仲胺

仲胺与亚硝酸反应生成N-亚硝基仲胺（中性的黄色油状物或固体）。N-甲基-N-亚硝基苯胺N-亚硝基二乙胺化学致癌物第35页/共72页363.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。N,N-二甲基-4-亚硝基苯胺(绿色晶体，mp86℃)第36页/共72页37桔黄色(醌式结构)翠绿色

在强酸性条件下实际形成的是一个具有醌式结构的桔黄色的盐,只有用碱中和后才会得到翠绿色的C-亚硝基化合物。

对位已被占据的芳香叔胺与HNO2

作用时，亚硝基取代在邻位。第37页/共72页38(五)芳香胺的亲电取代反应

氨基的供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38页/共72页39与医药学有关的胺类化合物普鲁卡因Procain(奴佛卡因Novocain)

局部麻醉药。作用强，毒性低；穿透力弱，不作表面麻醉用；用于浸润麻醉，蛛网膜下麻醉和硬脊膜外麻醉；局部封闭。第39页/共72页40生源胺biogenicamine多巴胺(dopamine)5-羟基色胺(serotonene,5-HT)

在人体内担负神经冲动传导作用的胺类有机物化学介质。多巴胺(儿茶酚胺)5-羟基色胺第40页/共72页41肾上腺素(adrenaline)

去甲肾上腺素(noradrenaline)升高血压、加速心脏跳动，扩张支气管兴奋受体，可用于治疗休克时低血压第41页/共72页42胆碱(choline)

乙酰胆碱(acetylcholine)卵磷脂的组成部分，调节肝中的脂肪代谢副交感神经系统中神经细胞间传到神经冲动，神经介质。第42页/共72页43新洁尔灭(bromo-geramine)有较强的杀菌去污功效，作皮肤、创面和手术器械的消毒剂十二烷基二甲基苄基溴化铵第43页/共72页44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。重氮甲烷偶氮甲烷氯化重氮苯苯重氮酸偶氮苯第44页/共72页45苯重氮磺酸钠4-甲基-4′-羟基偶氮苯第45页/共72页46一、重氮盐的制备及结构重氮化反应溶液对淀粉碘化钾试纸呈蓝色，反应完成冰水浴过量边搅拌边滴加第46页/共72页47重氮盐的结构：N原子sp杂化sp+π-π

共轭效应使芳香重氮盐稳定性增加第47页/共72页48二、重氮盐的性质放氮反应——重氮基被取代留氮反应——偶联反应第48页/共72页49(一)重氮基被取代——放氮反应第49页/共72页50利用重氮盐的水解可使重氮基变成羟基。

这一反应通常是用硫酸重氮盐在40％～50％的硫酸溶液中加热进行。若用盐酸重氮盐,则常有副产物氯苯生成。第50页/共72页51

重氮盐与碘化钾水溶液共热，不需要催化剂就能生成收率良好的芳香碘化物。利用重氮基被氰基取代的反应可以合成芳香羧酸。第51页/共72页52

通过重氮基被氢原子取代的反应,可将芳胺变成芳烃,合成某些直接通过芳环上的取代反应不能得到的化合物。第52页/共72页53(二)偶联反应（留氮反应）偶联反应(couplingreaction):

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。第53页/共72页54重氮离子的共振式：两个N原子都带正电荷第54页/共72页55亲电取代反应亲电试剂第55页/共72页56

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56页/共72页57

重氮盐与芳胺偶联时，最佳pH5~7。pH<5时芳胺形成铵盐，带正电荷的基团使芳环上电子云密度降低，亲电取代变难。第57页/共72页58

重氮盐与酚类偶联时最佳pH7~10。因为酚在弱碱性溶液中以Ar－O-

参与反应，而Ar－O-

是比－OH

更强的活化基。

若在强碱性溶液中(pH>10),重氮盐转变成重氮酸(pH9~10)及重氮酸盐(pH11~13),就不能起偶联反应了。重氮酸重氮酸盐第58页/共72页59反-偶氮苯mp68℃顺-偶氮苯mp71.4℃顺反异构：第59页/共72页60第三节生物碱

生物碱(alkaloid)是一类存在于生物体内，对人和动物有强烈生理作用的含氮碱性有机物。一、生物碱的概念及临床应用第60页/共72页61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。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。

第61页/共72页62二、生物碱的通性

生物碱一般为无色结晶（有少数为液体，如烟碱），味苦，难溶于水，可溶于有机溶剂。大多数生物碱有旋旋光性，其左旋体生理活性较强。第62页/共72页63(一)碱性

生物碱有碱性，能与酸作用成盐，其盐易溶于水。临床上生物碱药物大多制成盐供使用。第63页/共72页64常用沉淀剂有：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(H3PO4·12WO3·H2O)硅钨酸(SiO2·12WO3·4H2O)(二)沉淀反应

生物碱的中性或酸性水