胺和生物堿的學(xué)習(xí)材料

胺和生物堿的學(xué)習(xí)材料第1頁/共72頁2主要內(nèi)容胺重氮鹽和偶氮化合物生物堿第2頁/共72頁3第一節(jié)胺(amine)一、胺的分類和命名

胺：氨(NH3)分子中的氫原子被烴基取代的產(chǎn)物。

氨分子中1個、2個或3個H原子被烴基取代,分別生成伯胺(一級胺,1°)、仲胺(二級胺,2°)和叔胺(三級胺,3°)。伯胺(1°)仲胺(2°)叔胺(3°)第3頁/共72頁4伯、仲、叔胺的區(qū)別與伯、仲、叔醇或鹵代烴不同。叔丁醇叔丁基胺(伯胺)(叔醇)(叔鹵代烴)

叔丁基氯?第4頁/共72頁5芳香胺：N原子直接與芳環(huán)相連脂肪胺：第5頁/共72頁6

相應(yīng)于氫氧化銨和銨鹽的四烴基取代物,分別稱為季銨堿和季銨鹽(quaternaryammoniumion)。膽堿(季銨堿)

季銨鹽

如果NH4+中4個H原子沒有完全被烴基取代，則不屬于季銨類化合物，而是胺的鹽類。CH3CH2NH3+Cl－或?qū)憺镃H3CH2NH2

·HCl氯化乙銨（或：乙胺鹽酸鹽）——伯胺的鹽第6頁/共72頁7

命名：氨：ammonia.

表示NH3以及由氨衍生的基團(tuán)

銨：ammonium.表示季銨及氨、胺的鹽

N

與4個原子或基團(tuán)相連，N原子帶正電荷。胺：amine.表示

NH3的烴基衍生物

首先注意氨、胺、銨三個字的區(qū)別。第7頁/共72頁8簡單胺的命名“烴基名”＋“胺”methylamine甲胺二乙胺diethylamine

二苯胺diphenylamine

2-萘胺,β-萘胺2-naphthylamine第8頁/共72頁9N上烴基不同，按“優(yōu)先基團(tuán)后列出”原則排列烴基甲乙異丙胺ethylisopropylmethylamine第9頁/共72頁10N上連有脂肪烴基的芳香胺的命名

“N-烴基名”＋“某胺”（芳香胺為母體）N,N-二甲基苯胺N,N-dimethylanilineN-乙基-N-丙基環(huán)己胺N-ethyl-N-propylcyclohexylamine第10頁/共72頁11結(jié)構(gòu)復(fù)雜的胺的命名命名

氨基做取代基，烴或其他官能團(tuán)為母體。4-二甲氨基苯甲醛4-dimethylaminobenzaldehyde

2-甲基-4-氨基戊烷2-amino-4-methylpentane

第11頁/共72頁12季銨鹽(或胺的鹽)和季銨堿的命名

分別與NH4+Cl-、

NH4+OH-

的命名相似。碘化甲銨methylammoniumiodide溴化四乙銨tetraethylammoniumbromide氫氧化四甲銨氫氧化羥乙基三甲基銨(膽堿，choline)tetramethylammoniumhydroxide第12頁/共72頁13二、胺的結(jié)構(gòu)N以不等性sp3雜化形成三棱錐型分子。第13頁/共72頁14

苯胺中的氮原子仍為不等性sp3雜化，但孤電子對所占據(jù)的軌道含有更多p

軌道的成分。sp3

雜化,但含更多p

成分N上孤電子對離域到苯環(huán),使苯環(huán)電子密度增加,N上電子密度降低。第14頁/共72頁15

如果胺分子中的N

原子上連有3個不同的基團(tuán),則成為手性分子,理論上應(yīng)該存在一對對映體。

但實際上從未分離得到過這樣的異構(gòu)體。這是因為孤電子對不能起到第四個基團(tuán)的作用使分子的構(gòu)型固定下來。103~105/s(室溫)第15頁/共72頁16

如果有某種因素阻礙氮原子通過平面型過渡態(tài)相互快速轉(zhuǎn)化，則可拆分出對映異構(gòu)體。如某些氮原子位于環(huán)上的胺類:Troger氏堿的對映異構(gòu)第16頁/共72頁17

對于季銨類化合物，如果四個烴基不同，則存在對映異構(gòu)體。如下面的化合物可以拆分為左旋體和右旋體。第17頁/共72頁18四、胺的化學(xué)性質(zhì)

胺分子中氮原子上具有的孤電子對使胺具有堿性和親核性。由于p-π供電子共軛效應(yīng)，芳香胺具有較高的親電取代反應(yīng)活性。1.堿性2.親核性3.芳胺親電取代反應(yīng)活性增高第18頁/共72頁19

胺分子中氮原子上的未共用電子對可以接受質(zhì)子形成銨離子，故胺有堿性。（一）堿性與成鹽反應(yīng)

胺的堿性強(qiáng)弱與氮上電子云密度有關(guān)。氮上電子云密度越大，接受質(zhì)子的能力越強(qiáng)，堿性就越強(qiáng)。堿性順序：脂肪胺

>氨

>芳香胺第19頁/共72頁20影響胺的堿性的因素

電子效應(yīng)溶劑化效應(yīng)空間效應(yīng)第20頁/共72頁21

電子效應(yīng)

單一的電性效應(yīng)使胺的堿性由強(qiáng)至弱順序為：pKb 3~5 4.75 >9第21頁/共72頁22

溶劑化效應(yīng)

溶劑化程度越大,銨正離子越穩(wěn)定,其堿性越強(qiáng)(OH-濃度越高)單一溶劑化效應(yīng)使其堿性強(qiáng)弱順序為：伯胺>仲胺>叔胺第22頁/共72頁23

空間效應(yīng)N原子上連接的基團(tuán)越多越大,對N上孤對電子的屏蔽作用越大,N上孤對電子與H+結(jié)合就越難,堿性就越弱。pKb9.409.609.62 13.8

水溶液中胺的堿性強(qiáng)弱是多種因素共同影響的結(jié)果。各類胺的堿性強(qiáng)弱大致表現(xiàn)出如下順序：第23頁/共72頁24

季銨化合物分子中的氮原子已連接四個烴基并帶正電荷，再也不能接受質(zhì)子，這類化合物的堿性由與季銨正離子結(jié)合的負(fù)離子來決定。季銨堿的堿性即為OH-的堿性,為有機(jī)強(qiáng)堿。季銨堿與酸作用生成季銨鹽：季銨堿季銨鹽第24頁/共72頁25各類胺的堿性強(qiáng)弱：季銨堿>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頁/共72頁26胺類一般為弱堿,可與酸成鹽,但遇強(qiáng)堿又重新游離析出：分離和提純增加胺類藥物的水溶性和穩(wěn)定性。應(yīng)用：第26頁/共72頁27

胺與強(qiáng)酸反應(yīng)生成銨鹽，銨鹽易溶于水，故胺類藥物常以鹽的形式提供使用。第27頁/共72頁28（二）?；磻?yīng)——羧酸衍生物的氨解分子中引入酰基的反應(yīng)稱為?；磻?yīng)。

伯胺和仲胺同氨一樣能與酰鹵、酸酐作用生成酰胺。叔胺不發(fā)生?；磻?yīng)。N-甲基乙酰苯胺第28頁/共72頁29胺?；磻?yīng)的應(yīng)用鑒定（產(chǎn)物酰胺的熔點）增加藥物的脂溶性保護(hù)氨基Paracetamol(撲熱息痛)第29頁/共72頁30(三)磺?；磻?yīng)

伯胺和仲胺可與苯磺酰氯或?qū)?甲苯磺酰氯反應(yīng),生成相應(yīng)的磺酰胺。叔胺不被磺酰化。三類胺的鑒別——Hinsberg(興斯堡)試驗法。弱酸性N上無H第30頁/共72頁31(四)與亞硝酸的反應(yīng)

胺與亞硝酸作用,伯仲叔胺各不同,脂胺芳胺有差異?？捎糜阼b別。

亞硝酸不穩(wěn)定，只能在反應(yīng)過程中由亞硝酸鹽與鹽酸或硫酸作用產(chǎn)生。第31頁/共72頁321.伯胺

脂肪伯胺與HNO2反應(yīng)生成極不穩(wěn)定的脂肪重氮鹽。

該重氮鹽即使在低溫下也會立即分解放出氮氣，并有醇、烯及鹵代烴等混合物的形成。

因能定量地放出氮氣，因此常用于氨基酸和多肽的定量分析。第32頁/共72頁33

芳香伯胺與HNO2在低溫(一般<5℃)及過量強(qiáng)酸水溶液中反應(yīng)生成芳香重氮鹽，這個反應(yīng)稱為重氮化反應(yīng)(diazotization)。

干燥的重氮鹽通常極不穩(wěn)定，受熱或振蕩容易發(fā)生爆炸。升高溫度重氮鹽會逐漸分解，放出氮氣。第33頁/共72頁34對-羥基偶氮苯（桔黃色）對-二甲氨基偶氮苯（黃色）第34頁/共72頁352.仲胺

仲胺與亞硝酸反應(yīng)生成N-亞硝基仲胺（中性的黃色油狀物或固體）。N-甲基-N-亞硝基苯胺N-亞硝基二乙胺化學(xué)致癌物第35頁/共72頁363.叔胺

脂肪叔胺與HNO2

作用生成不穩(wěn)定易水解的鹽，若以強(qiáng)堿處理，則重新游離析出叔胺。(一種弱酸弱堿鹽)芳香叔胺與HNO2

作用生成對-亞硝基胺。N,N-二甲基-4-亞硝基苯胺(綠色晶體，mp86℃)第36頁/共72頁37桔黃色(醌式結(jié)構(gòu))翠綠色

在強(qiáng)酸性條件下實際形成的是一個具有醌式結(jié)構(gòu)的桔黃色的鹽,只有用堿中和后才會得到翠綠色的C-亞硝基化合物。

對位已被占據(jù)的芳香叔胺與HNO2

作用時，亞硝基取代在鄰位。第37頁/共72頁38(五)芳香胺的親電取代反應(yīng)

氨基的供電子共軛效應(yīng)使苯環(huán)上的電子云密度升高，所以芳胺易進(jìn)行芳環(huán)上的親電取代反應(yīng)。2,4,6-三溴苯胺(白色沉淀)利用此性質(zhì)可鑒別和定量分析苯胺。第38頁/共72頁39與醫(yī)藥學(xué)有關(guān)的胺類化合物普魯卡因Procain(奴佛卡因Novocain)

局部麻醉藥。作用強(qiáng)，毒性低；穿透力弱，不作表面麻醉用；用于浸潤麻醉，蛛網(wǎng)膜下麻醉和硬脊膜外麻醉；局部封閉。第39頁/共72頁40生源胺biogenicamine多巴胺(dopamine)5-羥基色胺(serotonene,5-HT)

在人體內(nèi)擔(dān)負(fù)神經(jīng)沖動傳導(dǎo)作用的胺類有機(jī)物化學(xué)介質(zhì)。多巴胺(兒茶酚胺)5-羥基色胺第40頁/共72頁41腎上腺素(adrenaline)

去甲腎上腺素(noradrenaline)升高血壓、加速心臟跳動，擴(kuò)張支氣管興奮受體，可用于治療休克時低血壓第41頁/共72頁42膽堿(choline)

乙酰膽堿(acetylcholine)卵磷脂的組成部分，調(diào)節(jié)肝中的脂肪代謝副交感神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)細(xì)胞間傳到神經(jīng)沖動，神經(jīng)介質(zhì)。第42頁/共72頁43新潔爾滅(bromo-geramine)有較強(qiáng)的殺菌去污功效，作皮膚、創(chuàng)面和手術(shù)器械的消毒劑十二烷基二甲基芐基溴化銨第43頁/共72頁44第二節(jié)重氮鹽和偶氮化合物

重氮和偶氮化合物都含有－N2－官能團(tuán)。重氮甲烷偶氮甲烷氯化重氮苯苯重氮酸偶氮苯第44頁/共72頁45苯重氮磺酸鈉4-甲基-4′-羥基偶氮苯第45頁/共72頁46一、重氮鹽的制備及結(jié)構(gòu)重氮化反應(yīng)溶液對淀粉碘化鉀試紙呈藍(lán)色，反應(yīng)完成冰水浴過量邊攪拌邊滴加第46頁/共72頁47重氮鹽的結(jié)構(gòu)：N原子sp雜化sp+π-π

共軛效應(yīng)使芳香重氮鹽穩(wěn)定性增加第47頁/共72頁48二、重氮鹽的性質(zhì)放氮反應(yīng)——重氮基被取代留氮反應(yīng)——偶聯(lián)反應(yīng)第48頁/共72頁49(一)重氮基被取代——放氮反應(yīng)第49頁/共72頁50利用重氮鹽的水解可使重氮基變成羥基。

這一反應(yīng)通常是用硫酸重氮鹽在40％～50％的硫酸溶液中加熱進(jìn)行。若用鹽酸重氮鹽,則常有副產(chǎn)物氯苯生成。第50頁/共72頁51

重氮鹽與碘化鉀水溶液共熱，不需要催化劑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應(yīng)可以合成芳香羧酸。第51頁/共72頁52

通過重氮基被氫原子取代的反應(yīng),可將芳胺變成芳烴,合成某些直接通過芳環(huán)上的取代反應(yīng)不能得到的化合物。第52頁/共72頁53(二)偶聯(lián)反應(yīng)（留氮反應(yīng)）偶聯(lián)反應(yīng)(couplingreaction):

重氮鹽與酚或芳胺等化合物反應(yīng)，由偶氮基－N=N－將兩個芳環(huán)連接起來，生成偶氮化合物的反應(yīng)。第53頁/共72頁54重氮離子的共振式：兩個N原子都帶正電荷第54頁/共72頁55親電取代反應(yīng)親電試劑第55頁/共72頁56

由于重氮正離子是較弱的親電試劑，它只能進(jìn)攻酚、芳胺等活性較高的芳環(huán),發(fā)生親電取代反應(yīng)。

偶聯(lián)反應(yīng)通常發(fā)生在羥基或氨基的對位，當(dāng)對位被其它取代基占據(jù)時，則發(fā)生在鄰位，一般不發(fā)生在間位。如上述各化合物中箭頭所指的位置為偶聯(lián)反應(yīng)發(fā)生的位置。第56頁/共72頁57

重氮鹽與芳胺偶聯(lián)時，最佳pH5~7。pH<5時芳胺形成銨鹽，帶正電荷的基團(tuán)使芳環(huán)上電子云密度降低，親電取代變難。第57頁/共72頁58

重氮鹽與酚類偶聯(lián)時最佳pH7~10。因為酚在弱堿性溶液中以Ar－O-

參與反應(yīng)，而Ar－O-

是比－OH

更強(qiáng)的活化基。

若在強(qiáng)堿性溶液中(pH>10),重氮鹽轉(zhuǎn)變成重氮酸(pH9~10)及重氮酸鹽(pH11~13),就不能起偶聯(lián)反應(yīng)了。重氮酸重氮酸鹽第58頁/共72頁59反-偶氮苯mp68℃順-偶氮苯mp71.4℃順反異構(gòu)：第59頁/共72頁60第三節(jié)生物堿

生物堿(alkaloid)是一類存在于生物體內(nèi)，對人和動物有強(qiáng)烈生理作用的含氮堿性有機(jī)物。一、生物堿的概念及臨床應(yīng)用第60頁/共72頁61生物堿的分子結(jié)構(gòu)多數(shù)屬于仲胺、叔胺，少數(shù)為伯胺，常含有氮雜環(huán)，且大多具有堿性。由于生物堿主要存在于植物中,故又稱植物堿。生物堿一般按其來源命名。如煙堿、麻黃堿等。生物堿廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥中。

第61頁/共72頁62二、生物堿的通性

生物堿一般為無色結(jié)晶（有少數(shù)為液體，如煙堿），味苦，難溶于水，可溶于有機(jī)溶劑。大多數(shù)生物堿有旋旋光性，其左旋體生理活性較強(qiáng)。第62頁/共72頁63(一)堿性

生物堿有堿性，能與酸作用成鹽，其鹽易溶于水。臨床上生物堿藥物大多制成鹽供使用。第63頁/共72頁64常用沉淀劑有：碘化汞鉀(K2HgI4) 碘化鉍鉀(BiI3·KI)碘-碘化鉀(KI-I2) 苦味酸(2,4,6-三硝基苯酚)磷鎢酸(H3PO4·12WO3·H2O)硅鎢酸(SiO2·12WO3·4H2O)(二)沉淀反應(yīng)

生物堿的中性或酸性水