第十二章 胺和生物堿

第十二章胺和生物堿第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié) 胺一、胺的分類和命名

（一）分類1.根據(jù)與氮原子直接相連的烴基類型分為：芳香胺和脂肪胺。氮原子直接與芳環(huán)相連為芳香胺，如苯胺，N-甲苯胺等，其它為脂肪胺如甲乙胺、芐胺等。2.根據(jù)氮原子被取代的程度分為伯胺、仲胺、叔胺和季銨。第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三伯胺：RNH2,如甲胺，苯胺、芐胺等；仲胺：R2NH,如二甲胺、甲乙胺、N-甲苯胺等；叔胺：R3N,如三甲胺、N,N-二甲苯胺等；季銨：R4N+，如氯化四甲銨、氫氧化四乙銨等。注意與伯、仲、叔醇含義的不同叔醇伯胺第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三

（二）命名1.簡單的脂肪胺和芳香胺，根據(jù)烴基的名稱進行命名，稱為某胺，例如：甲胺、

二乙胺、苯胺、對-甲苯胺、二苯胺、三苯胺、b-萘胺等。第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三2.既有脂肪族烴基，又有芳香族烴基的芳香族仲胺和叔胺，命名時以芳香胺為母體，脂肪族烴基為取代基，取代基名前冠以

“N”表示其位于氮原子上，如N-甲苯胺、N,N-二甲苯胺、N-甲基-N-乙基苯胺等。第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三3.烴基結(jié)構(gòu)比較復雜的胺，命名時以烴基作母體，氨基作為取代基，按烴的系統(tǒng)命名法命名，其中，-NH2

稱為氨基，CH3NH-稱為甲氨基、(CH3)2N-稱為二甲氨基等。例如：2-甲基-3-氨基己烷，2,2-二甲基-4-二甲氨基戊烷等。第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三4.季銨鹽、季銨堿的命名，季銨類化合物的命名類似于氫氧化銨和無機銨鹽的命名，例如，氯化四甲銨硫酸四乙銨氫氧化三甲基乙基銨第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三

膽胺HOCH2CH2NH2：腦磷脂的組成部分膽堿HOCH2CH2N+(CH3)3OH-：卵磷脂的組成部分，有抗脂肪肝的作用；乙酰膽堿稱為神經(jīng)遞質(zhì)（傳導神經(jīng)沖動的物質(zhì)，與記憶有密切關(guān)系）第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三二、胺的結(jié)構(gòu)氨氣分子中，氮原子以sp3雜化軌道參與成鍵。3個帶有成單電子的雜化軌道分別與3個氫原子的1s軌道形成3個N-H鍵，N-H鍵的鍵角為107.3；1個sp3雜化軌道上帶有一對電子，不參加成鍵，稱為孤對電子。分子的形狀呈三角錐形結(jié)構(gòu)，孤對電子突出在分子的外面，可以接受外來的質(zhì)子，因此表現(xiàn)為堿性。脂肪胺分子具有類似于氨氣的成鍵方式，因此，也呈三角錐形結(jié)構(gòu)，有一對孤對電子突出在分子的外面，也表現(xiàn)出堿性。第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三對于芳香胺，由于芳香族烴基的體積更大，因此，鍵角進一步加大，除此之外，在芳香胺中，芳環(huán)的大p-鍵與孤對電子所在的sp3雜化軌道之間存在共軛效應，孤對電子向芳環(huán)轉(zhuǎn)移。結(jié)果是，一方面，氮原子上的電子云密度降低，作為堿提供電子的能力下降，因此，芳胺的堿性較低；另一方面，芳環(huán)上電子云密度增大，容易進行親電取代反應。第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三三、胺的化學性質(zhì)1.堿性與成鹽胺具有類似于氨氣的性質(zhì)，溶于水后，能接受水中的質(zhì)子，形成銨正離子和氫氧根離子，因此胺的水溶液具有弱堿性。

堿性的強弱可以用kb或pkb表示，kb越大或pkb越小，胺的堿性越強。常見胺的pkb值見表。第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三（1）脂肪胺的堿性大于NH3；（2）三種類型的脂肪胺中，仲胺堿性最強，伯胺和叔胺不相上下；（3）芳香胺的堿性小于NH3，芳香烴基越多，堿性越小，芳環(huán)上的斥電子基使堿性增大；（4）季銨堿是強堿，其堿性強弱與氫氧化鈉、氫氧化鉀相當。第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三（1）電子效應：氮上電子云密度越大，供電子能力越強，堿性越強，脂肪族烴基是供電基因此，從電子效應考慮，脂肪胺堿性大于NH3，烴及越多，堿性越大。叔胺>仲胺>伯胺>NH3（2）空間效應：與氮原子相連的烴基的存在對質(zhì)子與氮原子的結(jié)合有阻礙作用，烴基越大、越多，位阻越大，結(jié)合質(zhì)子的能力越小。叔胺<仲胺<伯胺<NH3；（3）溶劑化效應：胺的堿性強弱還與銨正離子的穩(wěn)定性有關(guān)，銨正離子越穩(wěn)定，堿性越大，正離子的穩(wěn)定性在水溶液中與其溶劑化作用有關(guān)，氮原子上取代基越少、溶劑化作用越強，越穩(wěn)定。因此，從溶劑化效應考慮，脂肪胺的堿性大小應為叔胺<仲胺<伯胺<氨氣。影響胺的堿性的因素第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三

對于芳香胺，從電子效應考慮，由于孤對電子與芳環(huán)的共軛作用，氮原子上電子云密度大大降低，堿性降低；從空間效應和溶劑化效應考慮，較大的芳環(huán)也不利于堿性電離，因此，芳胺的堿性遠小于NH3；芳環(huán)越多，電子云密度越低、空間位阻越大，堿性越小，例如，苯胺(9.28)>二苯胺(13.8)>三苯胺；如芳環(huán)上連有斥電子基，堿性有所增強，如芳環(huán)上連有吸電子基，堿性進一步減弱，例如對-甲苯胺(8.92)>苯胺(9.28)>對-硝基苯胺(13.00)。第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三季銨堿是離子型化合物，在水溶液中完全電離出季銨正離子和氫氧根離子，與氫氧化鈉和氫氧化鉀類似，因此，是強堿。綜上所述，各類胺的堿性有如下順序：季銨堿>仲胺>伯胺，叔胺>氨>對-甲苯胺>苯胺>對-硝基苯胺>二苯胺>三苯胺第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三

胺類化合物除季銨堿外，都是弱堿，能夠和強酸形成穩(wěn)定的鹽。例如甲胺和苯胺可分別與鹽酸形成氯化甲銨（甲胺鹽酸鹽）和氯化苯銨（苯胺鹽酸鹽）。生成的銨鹽與原來的胺相比，穩(wěn)定性增加，在水中的溶解度也增加，若用堿中和，胺鹽又轉(zhuǎn)變?yōu)樵瓉淼陌?。這個性質(zhì)可用于鑒別不溶于水的高級胺。在制藥上，也常把那些含有氨基而不溶于水的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳柠}，以增加穩(wěn)定性和溶解度。第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三2．烴基化反應

胺作為親核試劑與鹵代烴發(fā)生取代反應，生成仲胺、叔胺和季銨鹽。此反應可用于工業(yè)上生產(chǎn)胺類。但往往得到的是混合物。C6H5CH2N+(CH3)2C12H25Br-C6H5OCH2CH2N+(CH3)2C12H25Br-新潔爾滅杜滅芬第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三3．酰基化反應和磺?；磻?）酰基化反應伯胺、仲胺易與酰氯或酸酐等酰基化劑作用生成酰胺。酰胺是具有一定熔點的固體，在強酸或強堿的水溶液中加熱易水解生成胺。因此，此反應在有機合成上常用來保護氨基。（先把芳胺?；?，把氨基保護起來，再進行其他反應，然后使酰胺水解再變?yōu)榘罚?。?2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三?；磻笏傻孽０芬话愣际墙Y(jié)晶性固體，穩(wěn)定性高，有一定熔點，因此具有重要意義。在有機分析中用于胺的鑒定；在有機合成上常用于氨基的保護；在制藥工藝上，在具有藥效作用的胺分子中引入?；?，可以降低毒性，增強脂溶性和療效。例如，對-氨基苯酚乙?；蟮玫綄?乙酰胺基苯酚，后者即是常用的撲熱息痛。第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三（2）磺?；磻ㄅd斯堡——Hinsberg反應）胺與磺酰化試劑反應生成磺酰胺的反應叫做磺?；磻３Ｓ玫幕酋；噭┦潜交酋Ｂ群蛯谆交酋Ｂ扰d斯堡反應可用于鑒別、分離、純化伯、仲、叔胺第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三4.與亞硝酸的反應（1）伯胺與亞硝酸的反應脂肪族伯胺與亞硝酸反應，定量放出氮氣，并生成醇等混合物。 RNH2+HNO2→ROH+…+N2↑芳香族伯胺在低溫下（0~5°C)，芳香族伯胺與亞硝酸反應生成重氮鹽。第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三（2）仲胺與亞硝酸的反應脂肪族仲胺和芳香族仲胺與亞硝酸反應都生成難溶于水的N-亞硝基化合物，黃色油狀物易從水溶液中沉淀出來，反應現(xiàn)象明顯，常用于仲胺的鑒定。 (CH3)2NH+HNO2→(CH3)2N-NO↓+H2ON-亞硝基二甲胺N-亞硝基化合物具有致癌作用，操作時應小心、謹慎。第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三（3）叔胺與亞硝酸的反應脂肪族叔胺與亞硝酸反應，生成不穩(wěn)定且易溶于水的亞硝酸鹽，沒有明顯的反應現(xiàn)象。 (CH3)3N+HNO2→(CH3)3NH+NO2-

第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三芳香族叔胺如苯胺與亞硝酸反應，生成對位被取代的對-亞硝基苯胺，此化合物在酸性溶液中是黃色結(jié)晶，若用堿中和，則變成翠綠色的固體。第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三5.芳環(huán)上的親電取代反應

芳胺由于氨基與芳環(huán)的共軛作用，芳環(huán)上的電子云密度增加，易于發(fā)生芳環(huán)上的親電取代反應。第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三（1）鹵代反應第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三

（2）硝化反應

芳伯胺直接硝化易被硝酸氧化，必須先把氨基保護起來（乙?；虺甥}），然后再進行硝化。第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三

（3）磺化反應對氨基苯磺酸形成內(nèi)鹽。第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)重氮和偶氮化合物一、芳香族重氮鹽的制備——重氮化反應

1°重氮化反應必須在低溫下進行（溫度高重氮鹽易分解）。2°亞硝酸不能過量（亞硝酸有氧化性，不利于重氮鹽的穩(wěn)定）。3°重氮化反應必須保持強酸性條件（弱酸條件下易發(fā)生副反應）。第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三二、芳香族重氮鹽的性質(zhì)

重氮鹽是一個非?；顫姷幕衔铮砂l(fā)生多種反應，生成多種化合物，在有機合成上非常有用。歸納起來，主要反應為兩類：

1.取代反應（1）被羥基取代（水解反應）當重氮鹽和酸液共熱時發(fā)生水解生成酚并放出氮氣。重氮鹽水解成酚時只能用硫酸鹽，不用鹽酸鹽，因鹽酸鹽水解易發(fā)生副反應。第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三（2）被鹵素、氰基取代

此反應是將碘原子引進苯環(huán)的好方法，但此法不能用來引進氯原子或溴原子。氯、溴、氰基的引入用桑德邁爾（Sandmeyer）法。第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三（3）被氫原子取代（去氨基反應）

上述重氮基被其他基團取代的反應，可用來制備一般不能用直接方法來制取的化合物。2．還原反應重氮鹽可被氯化亞錫、錫和鹽酸、鋅和乙酸、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉等還原成苯肼。第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三3．偶聯(lián)反應重氮鹽與芳伯胺或酚類化合物作用，生成顏色鮮艷的偶氮化合物的反應稱為偶聯(lián)反應。偶聯(lián)反應是親電取代反應，是重氮陽離子（弱的親電試劑）進攻苯環(huán)上電子云較大的碳原子而發(fā)生的反應。（1）與胺偶聯(lián)第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三反應要在中性或弱酸性溶液中進行。原因：a在中性或弱酸性溶液中，重氮離子的濃度最大，且氨基是游離的，不影響芳胺的反應活性。b若溶液的酸性太強（pH<5），會使胺生成不活潑的銨鹽，偶聯(lián)反應就難進行或很慢。

偶聯(lián)反應總是優(yōu)先發(fā)生在對位，若對位被占，則在鄰位上反應，間位不能發(fā)生偶聯(lián)反應。第39頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三（2）與酚偶聯(lián)

反應要在弱堿性條件下進行，因在弱堿性條件下酚生成酚鹽負離子，使苯環(huán)更活化，有利于親電試劑重氮陽離子的進攻。第40頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三

但堿性不能太大（pH不能大于10），因堿性太強，重氮鹽會轉(zhuǎn)變