有機化學第十二章 胺與生物堿

AMINEANDALKALOID胺和生物堿Chapter12概述

有機化合物中含氮的化合物主要胺、偶氮化合物、生物堿、含氮雜環(huán)化合物和氨基酸等。本章主要介紹胺和偶氮化合物的性質(zhì)及生物堿的基本概念。可卡因N－甲基苯異丙胺俗名“冰毒”，商品名“搖頭丸。§1胺一、胺的分類按氨上烴基數(shù)目伯胺1°仲胺2°按與氨基相連的烴基的類別分脂肪胺芳香胺

分類叔胺3°季銨4°胺可看作氨分子中氫原子被烴基取代后的產(chǎn)物。CH3CH2NH2與伯、仲、叔醇（或鹵代烴）的不同！N上連有四個烴基的化合物。包括季銨鹽和季銨堿

練習：按伯、仲、叔的分類法將胺和醇分類：

二、胺的命名

3-戊胺

以胺為母體，先寫出連于氮原子上相同烴基的數(shù)目和名稱，再以“胺”字做詞尾；如果與氮相連的烴基不同，則按“優(yōu)先基團后列出”原則排列烴基。CH3NHCH3二甲胺甲乙異丙胺1.簡單的胺１,４－丁二胺

當?shù)贤瑫r連有芳基和脂肪烴基時，以芳胺作母體，在脂肪烴基前加“N”字表示脂肪烴基連在氮原子上。2．N-取代芳香胺（氨基直接連在苯環(huán)上）N-甲基苯胺N-甲基-N-乙基苯胺3．復雜的胺（以烴基為母體，把氨基作為取代基）

2-甲基-3-氨基戊烷2-甲基-3-甲氨基丁烷季銨類化合物叫做“某化銨”，烷基依基團順序?qū)懺阡@字的前面。

氯化四甲銨

(tetramethylammoniumchloride)4.季銨鹽和季銨堿氫氧化三甲基乙基銨(ethyltrimethylammoniumhydroxide)另外，胺的離子型化合物因表現(xiàn)形式不同還可以如此命名。

氯化苯銨(aniliniumchloride)

鹽酸苯胺或苯胺鹽酸鹽(anilinehydrochloride)注意：“氨”用于表示取代基，如氨基酸?！鞍贰北硎景钡臒N基衍生物，如三甲胺“銨”用于季銨類化合物和胺的離子型化合物。三、胺的結構↑↑↑↑雜化SP3↓↑↓↑↑2S2PE↑↑↑↑↑躍遷2S2Py2Px2PZ↓氮原子的電子結構為：

N原子在成鍵時，發(fā)生了軌道的雜化，形成四個sp3雜化軌道，其中三個軌道分別與氫或碳原子形成三個σ鍵，未共用電子對占據(jù)另一個sp3雜化軌道，呈棱錐形結構。胺是棱錐形結構，因此，氮原子上連有三個不同的原子或基團時，它就應該是手性分子，因而存在一對對映體。未共用電子對被看成是氮原子上連接的第四個“取代基”。手性化合物的對映體是可以被拆分的，但簡單手性胺化合物卻難以拆分，其原因是簡單胺的構型轉(zhuǎn)化只需25kJ/mol的能量，該轉(zhuǎn)化經(jīng)歷一個平面過渡態(tài)而迅速轉(zhuǎn)化，過渡態(tài)的氮原子呈sp2雜化。

如果氮原子上連有的四個不同的基團若能制約或限制這種迅速互變，那么，這對對映體就應該可以拆分，事實也是如此。如：季銨鹽、氧化胺等手性化合物就可以拆分成一對較為穩(wěn)定的對映體。

苯胺分子中由于氮原子上的未成鍵電子對能與苯環(huán)的π電子形成共軛,因而其占據(jù)的sp3雜化軌道雖還保留一部分s軌道的性質(zhì)似呈棱錐形。但具有更多的P軌道性質(zhì)，四面體結構比脂肪胺要扁平一些，H—N—H鍵角為1140。四、胺的物理性質(zhì)

常溫下的狀態(tài)

甲胺、二甲胺、三甲胺和乙胺為氣體，其它胺為液體或固體。

許多胺類有難聞的氣味，如三甲胺有魚腥味、1,4-丁二胺俗稱腐肉胺、1,5-戊二胺俗稱尸胺。

沸點(b.p)

與醇相似，伯胺、仲胺可以形成分子間氫鍵，其沸點高于相對分子質(zhì)量相近的非極性化合物(如烷烴)，而低于相應的醇或羧酸(為什么?)。

叔胺不能形成分子間氫鍵，其沸點低于相對分子質(zhì)量相近的伯胺和仲胺，而與相對分子質(zhì)量相近的烷烴差不多。芳胺有毒！五、胺的化學性質(zhì)芳胺由于共軛，苯環(huán)的親電活性較高（一）、堿性與成鹽反應N上的電子云密度↑，接受質(zhì)子的能力↑，堿性↑。

胺的堿性強弱：脂肪胺>氨>芳香胺。

1.不同類型脂肪胺的堿性強弱脂肪胺能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，而芳香胺不能。在水溶液中：2°胺＞1°胺＞3°胺電子效應、空間效應和溶劑化效應共同影響的結果。

電子效應：3°胺＞2°胺＞1°胺空間效應：1°胺＞2°胺＞3°胺

溶劑化效應：1°胺＞2°胺＞3°2.芳胺

電子效應：1°胺＞2°胺＞3°胺空間效應：1°胺＞2°胺＞3°胺

溶劑化效應：1°胺＞2°胺＞3°胺1°胺＞2°胺＞3°胺（芳胺）3.季銨類化合物季銨類化合物中的N上已連有四個烴基并帶正電荷，再也不能接受質(zhì)子，堿性由其所結合的負離子來決定。因此季銨堿的堿性為強堿。

練習：解釋下列化合物的堿性順序

脂肪仲胺

脂肪伯胺叔胺

芳香伯胺芳香仲胺芳香叔胺季銨堿

4.成鹽

除季銨堿為強堿外其它的胺均為弱堿，可與酸成鹽，但遇堿又重新游離析出。1、增大藥物的水溶性2、胺的分離和提純局部麻醉藥鹽酸普魯卡因（二）、烴基化反應

胺是一種親核試劑，可以與鹵代烷或活潑芳鹵發(fā)生親核取代反應，在胺的N原子上引入烴基，故稱烴基化反應。

最終產(chǎn)物為季銨鹽，在醫(yī)學上用做殺菌劑．RXR4N+Cl-（三）、酰化反應

脂肪族或芳香族1°胺和2°胺可與?；噭｛u、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上沒有H原子，故不發(fā)生?；磻Ｔ摲磻挠猛荆?.用于胺類的鑒定生成的N-取代酰胺均為結晶固體，具有固定的熔點，根據(jù)所測熔點，可推斷出原來胺的結構。2.從胺的混合物中分離出叔胺

由于酰胺容易水解，而叔胺又不發(fā)生?；眠@一性質(zhì)可將叔胺從混合胺中分離出來。3.用于保護氨基（四）、磺酰化反應

該反應稱為Hinsberg反應，利用這一反應可以鑒別或分離伯、仲、叔胺。（五）、與亞硝酸反應1．伯胺

芳香族伯胺在低溫下與亞硝酸反應生成芳香重氮鹽（diazoniumsalt）,稱重氮化反應。當將重氮鹽加熱至室溫分解則放出氮氣。

脂肪族伯胺與亞硝酸反應也同樣得到重氮鹽。但脂肪族重氮鹽極不穩(wěn)定，即使低溫下也很快分解，生成烯烴和醇類的混合物，同時放出氮氣。2．仲胺仲胺與亞硝酸反應時，產(chǎn)物都是在N上進行亞硝化，生成N-亞硝基化合物：N-亞硝基胺（nitrosoamine）。

N-亞硝基胺大多是中性、不溶于水的黃色油狀物或固體，與稀酸共熱時則分解成為原來的胺。常利用此反應分離或精制仲胺。

亞硝基化合物的毒性很強，大多數(shù)具有致癌作用，其致癌范圍很廣，特別是肝癌。防腐劑中的亞硝酸鹽易與食品中的胺作用生成亞硝胺。亞硝胺可在人體內(nèi)合成，特別是在胃、口腔和膀胱中。

維生素Ｃ能還原亞硝酸鹽，可以阻止亞硝胺的體內(nèi)合成。多食新鮮的蔬菜和水果對預防癌癥具有重大意義。3．叔胺

脂肪叔胺與亞硝酸的反應實際上是一酸堿反應，生成不穩(wěn)定的亞硝酸鹽。亞硝酸鹽溶于水，觀察不到反應現(xiàn)象。

芳香叔胺與亞硝酸反應，由于氨基對芳環(huán)具有強的致活作用，極易發(fā)生芳環(huán)上的親電取代反應，生成C-亞硝基化合物。-NO主要進入氨基的對位，若對位被占據(jù)則進入鄰位。上述C-亞硝基化合物是在強酸條件下進行的的反應，產(chǎn)物是桔黃色。加堿中和顯翠綠色。練習：用簡單化學方法鑒別下列化合物1苯胺2環(huán)己胺3N,N-二甲基苯胺

（六）芳香胺的取代反應苯胺與溴水反應立即生成2，4，6-三溴苯胺,該反應能定量完成，可用于定性和定量。補充知識：生源胺和苯丙胺類生源胺（Biogenicamines）：人體內(nèi)擔負神經(jīng)沖動作用的胺類物質(zhì)。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，有兩種生源胺，即多巴胺（dopamine）和5-羥基色胺（serotonine）。

多巴胺5-羥基色胺在交感神經(jīng)系統(tǒng)中是去甲腎上腺素（norepinephrine），它的結構與由腎上腺素髓質(zhì)分泌的腎上腺素（epinephrine）相近。去甲腎上腺素腎上腺素在副交感神經(jīng)系統(tǒng)中，傳導神經(jīng)沖動的生源胺為乙酰膽堿（acetylcholine）。苯丙胺類藥物包括：苯異丙胺和甲基異丙胺。苯異丙胺Benzedrineamphetamine

無色透明晶體，俗名“冰毒”，商品名“搖頭丸”，是一種危害較大的毒品。1887年合成，是第一個合成興奮劑。N-甲基苯異丙胺N-methyl-1-phenyl-2-propanylamine§2重氮鹽和偶氮化合物重氮化合物diazocompound偶氮化合物azocompound

一、重氮鹽的制備及結構

重氮鹽具有鹽的典型性質(zhì)，絕大多數(shù)重氮鹽易溶于水而不溶于有機溶劑。芳香族重氮鹽所以穩(wěn)定，是因為其重氮鹽