有机化学第十二章 胺与生物碱

AMINEANDALKALOID胺和生物碱Chapter12概述

有机化合物中含氮的化合物主要胺、偶氮化合物、生物碱、含氮杂环化合物和氨基酸等。本章主要介绍胺和偶氮化合物的性质及生物碱的基本概念。可卡因N－甲基苯异丙胺俗名“冰毒”，商品名“摇头丸。§1胺一、胺的分类按氨上烃基数目伯胺1°仲胺2°按与氨基相连的烃基的类别分脂肪胺芳香胺

分类叔胺3°季铵4°胺可看作氨分子中氢原子被烃基取代后的产物。CH3CH2NH2与伯、仲、叔醇（或卤代烃）的不同！N上连有四个烃基的化合物。包括季铵盐和季铵碱

练习：按伯、仲、叔的分类法将胺和醇分类：

二、胺的命名

3-戊胺

以胺为母体，先写出连于氮原子上相同烃基的数目和名称，再以“胺”字做词尾；如果与氮相连的烃基不同，则按“优先基团后列出”原则排列烃基。CH3NHCH3二甲胺甲乙异丙胺1.简单的胺１,４－丁二胺

当氮上同时连有芳基和脂肪烃基时，以芳胺作母体，在脂肪烃基前加“N”字表示脂肪烃基连在氮原子上。2．N-取代芳香胺（氨基直接连在苯环上）N-甲基苯胺N-甲基-N-乙基苯胺3．复杂的胺（以烃基为母体，把氨基作为取代基）

2-甲基-3-氨基戊烷2-甲基-3-甲氨基丁烷季铵类化合物叫做“某化铵”，烷基依基团顺序写在铵字的前面。

氯化四甲铵

(tetramethylammoniumchloride)4.季铵盐和季铵碱氢氧化三甲基乙基铵(ethyltrimethylammoniumhydroxide)另外，胺的离子型化合物因表现形式不同还可以如此命名。

氯化苯铵(aniliniumchloride)

盐酸苯胺或苯胺盐酸盐(anilinehydrochloride)注意：“氨”用于表示取代基，如氨基酸。“胺”表示氨的烃基衍生物，如三甲胺“铵”用于季铵类化合物和胺的离子型化合物。三、胺的结构↑↑↑↑杂化SP3↓↑↓↑↑2S2PE↑↑↑↑↑跃迁2S2Py2Px2PZ↓氮原子的电子结构为：

N原子在成键时，发生了轨道的杂化，形成四个sp3杂化轨道，其中三个轨道分别与氢或碳原子形成三个σ键，未共用电子对占据另一个sp3杂化轨道，呈棱锥形结构。胺是棱锥形结构，因此，氮原子上连有三个不同的原子或基团时，它就应该是手性分子，因而存在一对对映体。未共用电子对被看成是氮原子上连接的第四个“取代基”。手性化合物的对映体是可以被拆分的，但简单手性胺化合物却难以拆分，其原因是简单胺的构型转化只需25kJ/mol的能量，该转化经历一个平面过渡态而迅速转化，过渡态的氮原子呈sp2杂化。

如果氮原子上连有的四个不同的基团若能制约或限制这种迅速互变，那么，这对对映体就应该可以拆分，事实也是如此。如：季铵盐、氧化胺等手性化合物就可以拆分成一对较为稳定的对映体。

苯胺分子中由于氮原子上的未成键电子对能与苯环的π电子形成共轭,因而其占据的sp3杂化轨道虽还保留一部分s轨道的性质似呈棱锥形。但具有更多的P轨道性质，四面体结构比脂肪胺要扁平一些，H—N—H键角为1140。四、胺的物理性质

常温下的状态

甲胺、二甲胺、三甲胺和乙胺为气体，其它胺为液体或固体。

许多胺类有难闻的气味，如三甲胺有鱼腥味、1,4-丁二胺俗称腐肉胺、1,5-戊二胺俗称尸胺。

沸点(b.p)

与醇相似，伯胺、仲胺可以形成分子间氢键，其沸点高于相对分子质量相近的非极性化合物(如烷烃)，而低于相应的醇或羧酸(为什么?)。

叔胺不能形成分子间氢键，其沸点低于相对分子质量相近的伯胺和仲胺，而与相对分子质量相近的烷烃差不多。芳胺有毒！五、胺的化学性质芳胺由于共轭，苯环的亲电活性较高（一）、碱性与成盐反应N上的电子云密度↑，接受质子的能力↑，碱性↑。

胺的碱性强弱：脂肪胺>氨>芳香胺。

1.不同类型脂肪胺的碱性强弱脂肪胺能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，而芳香胺不能。在水溶液中：2°胺＞1°胺＞3°胺电子效应、空间效应和溶剂化效应共同影响的结果。

电子效应：3°胺＞2°胺＞1°胺空间效应：1°胺＞2°胺＞3°胺

溶剂化效应：1°胺＞2°胺＞3°2.芳胺

电子效应：1°胺＞2°胺＞3°胺空间效应：1°胺＞2°胺＞3°胺

溶剂化效应：1°胺＞2°胺＞3°胺1°胺＞2°胺＞3°胺（芳胺）3.季铵类化合物季铵类化合物中的N上已连有四个烃基并带正电荷，再也不能接受质子，碱性由其所结合的负离子来决定。因此季铵碱的碱性为强碱。

练习：解释下列化合物的碱性顺序

脂肪仲胺

脂肪伯胺叔胺

芳香伯胺芳香仲胺芳香叔胺季铵碱

4.成盐

除季铵碱为强碱外其它的胺均为弱碱，可与酸成盐，但遇碱又重新游离析出。1、增大药物的水溶性2、胺的分离和提纯局部麻醉药盐酸普鲁卡因（二）、烃基化反应

胺是一种亲核试剂，可以与卤代烷或活泼芳卤发生亲核取代反应，在胺的N原子上引入烃基，故称烃基化反应。

最终产物为季铵盐，在医学上用做杀菌剂．RXR4N+Cl-（三）、酰化反应

脂肪族或芳香族1°胺和2°胺可与酰基化试剂酰卤、酸酐或羧酸作用，生成N-取代酰胺或N,N-二取代酰胺。

叔胺N上没有H原子，故不发生酰基化反应。该反应的用途：1.用于胺类的鉴定生成的N-取代酰胺均为结晶固体，具有固定的熔点，根据所测熔点，可推断出原来胺的结构。2.从胺的混合物中分离出叔胺

由于酰胺容易水解，而叔胺又不发生酰基化，利用这一性质可将叔胺从混合胺中分离出来。3.用于保护氨基（四）、磺酰化反应

该反应称为Hinsberg反应，利用这一反应可以鉴别或分离伯、仲、叔胺。（五）、与亚硝酸反应1．伯胺

芳香族伯胺在低温下与亚硝酸反应生成芳香重氮盐（diazoniumsalt）,称重氮化反应。当将重氮盐加热至室温分解则放出氮气。

脂肪族伯胺与亚硝酸反应也同样得到重氮盐。但脂肪族重氮盐极不稳定，即使低温下也很快分解，生成烯烃和醇类的混合物，同时放出氮气。2．仲胺仲胺与亚硝酸反应时，产物都是在N上进行亚硝化，生成N-亚硝基化合物：N-亚硝基胺（nitrosoamine）。

N-亚硝基胺大多是中性、不溶于水的黄色油状物或固体，与稀酸共热时则分解成为原来的胺。常利用此反应分离或精制仲胺。

亚硝基化合物的毒性很强，大多数具有致癌作用，其致癌范围很广，特别是肝癌。防腐剂中的亚硝酸盐易与食品中的胺作用生成亚硝胺。亚硝胺可在人体内合成，特别是在胃、口腔和膀胱中。

维生素Ｃ能还原亚硝酸盐，可以阻止亚硝胺的体内合成。多食新鲜的蔬菜和水果对预防癌症具有重大意义。3．叔胺

脂肪叔胺与亚硝酸的反应实际上是一酸碱反应，生成不稳定的亚硝酸盐。亚硝酸盐溶于水，观察不到反应现象。

芳香叔胺与亚硝酸反应，由于氨基对芳环具有强的致活作用，极易发生芳环上的亲电取代反应，生成C-亚硝基化合物。-NO主要进入氨基的对位，若对位被占据则进入邻位。上述C-亚硝基化合物是在强酸条件下进行的的反应，产物是桔黄色。加碱中和显翠绿色。练习：用简单化学方法鉴别下列化合物1苯胺2环己胺3N,N-二甲基苯胺

（六）芳香胺的取代反应苯胺与溴水反应立即生成2，4，6-三溴苯胺,该反应能定量完成，可用于定性和定量。补充知识：生源胺和苯丙胺类生源胺（Biogenicamines）：人体内担负神经冲动作用的胺类物质。在中枢神经系统中，有两种生源胺，即多巴胺（dopamine）和5-羟基色胺（serotonine）。

多巴胺5-羟基色胺在交感神经系统中是去甲肾上腺素（norepinephrine），它的结构与由肾上腺素髓质分泌的肾上腺素（epinephrine）相近。去甲肾上腺素肾上腺素在副交感神经系统中，传导神经冲动的生源胺为乙酰胆碱（acetylcholine）。苯丙胺类药物包括：苯异丙胺和甲基异丙胺。苯异丙胺Benzedrineamphetamine

无色透明晶体，俗名“冰毒”，商品名“摇头丸”，是一种危害较大的毒品。1887年合成，是第一个合成兴奋剂。N-甲基苯异丙胺N-methyl-1-phenyl-2-propanylamine§2重氮盐和偶氮化合物重氮化合物diazocompound偶氮化合物azocompound

一、重氮盐的制备及结构

重氮盐具有盐的典型性质，绝大多数重氮盐易溶于水而不溶于有机溶剂。芳香族重氮盐所以稳定，是因为其重氮盐