第十二章 胺和生物碱优秀课件.ppt

第十二章胺和生物碱第1页，本讲稿共44页第一节 胺一、胺的分类和命名（一）分类1.根据与氮原子直接相连的烃基类型分为：芳香胺和脂肪胺。氮原子直接与芳环相连为芳香胺，如苯胺，N-甲苯胺等，其它为脂肪胺如甲乙胺、苄胺等。2.根据氮原子被取代的程度分为伯胺、仲胺、叔胺和季铵。第2页，本讲稿共44页伯胺：RNH2,如甲胺，苯胺、苄胺等；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；季铵：R4N+，如氯化四甲铵、氢氧化四乙铵等。注意与伯、仲、叔醇含义的不同叔醇 伯胺第3页，本讲稿共44页（二）命名1.简单的脂肪胺和芳香胺，根据烃基的名称进行命名，称为某胺，例如：甲胺、二乙胺、苯胺、对-甲苯胺、二苯胺、三苯胺、b-萘胺等。第4页，本讲稿共44页第5页，本讲稿共44页2.既有脂肪族烃基，又有芳香族烃基的芳香族仲胺和叔胺，命名时以芳香胺为母体，脂肪族烃基为取代基，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页，本讲稿共44页3.烃基结构比较复杂的胺，命名时以烃基作母体，氨基作为取代基，按烃的系统命名法命名，其中，-NH2 称为氨基，CH3NH-称为甲氨基、(CH3)2N-称为二甲氨基等。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页，本讲稿共44页第8页，本讲稿共44页4.季铵盐、季铵碱的命名，季铵类化合物的命名类似于氢氧化铵和无机铵盐的命名，例如，氯化四甲铵硫酸四乙铵氢氧化三甲基乙基铵第9页，本讲稿共44页胆胺HOCH2CH2NH2：脑磷脂的组成部分胆碱HOCH2CH2N+(CH3)3OH-：卵磷脂的组成部分，有抗脂肪肝的作用；乙酰胆碱称为神经递质（传导神经冲动的物质，与记忆有密切关系）第10页，本讲稿共44页二、胺的结构氨气分子中，氮原子以sp3杂化轨道参与成键。3个带有成单电子的杂化轨道分别与3个氢原子的1s轨道形成3个N-H键，N-H键的键角为107.3；1个sp3杂化轨道上带有一对电子，不参加成键，称为孤对电子。分子的形状呈三角锥形结构，孤对电子突出在分子的外面，可以接受外来的质子，因此表现为碱性。脂肪胺分子具有类似于氨气的成键方式，因此，也呈三角锥形结构，有一对孤对电子突出在分子的外面，也表现出碱性。第11页，本讲稿共44页第12页，本讲稿共44页对于芳香胺，由于芳香族烃基的体积更大，因此，键角进一步加大，除此之外，在芳香胺中，芳环的大p-键与孤对电子所在的sp3杂化轨道之间存在共轭效应，孤对电子向芳环转移。结果是，一方面，氮原子上的电子云密度降低，作为碱提供电子的能力下降，因此，芳胺的碱性较低；另一方面，芳环上电子云密度增大，容易进行亲电取代反应。第13页，本讲稿共44页第14页，本讲稿共44页三、胺的化学性质1.碱性与成盐碱性与成盐胺具有类似于氨气的性质，溶于水后，能接受水中的质子，形成铵正离子和氢氧根离子，因此胺的水溶液具有弱碱性。碱性的强弱可以用kb或pkb表示，kb越大或pkb越小，胺的碱性越强。常见胺的pkb值见表。第15页，本讲稿共44页（1）脂肪胺的碱性大于NH3；（2）三种类型的脂肪胺中，仲胺碱性最强，伯胺和叔胺不相上下；（3）芳香胺的碱性小于NH3，芳香烃基越多，碱性越小，芳环上的斥电子基使碱性增大；（4）季铵碱是强碱，其碱性强弱与氢氧化钠、氢氧化钾相当。第16页，本讲稿共44页（1）电子效应：氮上电子云密度越大，供电子能力越强，碱性越强，脂肪族烃基是供电基因此，从电子效应考虑，脂肪胺碱性大于NH3，烃及越多，碱性越大。叔胺仲胺伯胺NH3（2）空间效应：与氮原子相连的烃基的存在对质子与氮原子的结合有阻碍作用，烃基越大、越多，位阻越大，结合质子的能力越小。叔胺仲胺伯胺NH3；（3）溶剂化效应：胺的碱性强弱还与铵正离子的稳定性有关，铵正离子越稳定，碱性越大，正离子的稳定性在水溶液中与其溶剂化作用有关，氮原子上取代基越少、溶剂化作用越强，越稳定。因此，从溶剂化效应考虑，脂肪胺的碱性大小应为叔胺仲胺伯胺二苯胺(13.8)三苯胺；如芳环上连有斥电子基，碱性有所增强，如芳环芳环上连有斥电子基，碱性有所增强，如芳环上连有吸电子基，碱性进一步减弱，上连有吸电子基，碱性进一步减弱，例如对-甲苯胺(8.92)苯胺(9.28)对-硝基苯胺(13.00)。第18页，本讲稿共44页季铵碱是离子型化合物，在水溶液中完全电离出季铵正离子和氢氧根离子，与氢氧化钠和氢氧化钾类似，因此，是强碱。综上所述，各类胺的碱性有如下顺序：季铵碱仲胺伯胺，叔胺氨对-甲苯胺苯胺对-硝基苯胺二苯胺三苯胺第19页，本讲稿共44页胺类化合物除季铵碱外，都是弱碱胺类化合物除季铵碱外，都是弱碱，能够和强酸形成稳定的盐。例如甲胺和苯胺可分别与盐酸形成氯化甲铵（甲胺盐酸盐）和氯化苯铵（苯胺盐酸盐）。生成的铵盐与原来的胺相比，稳定性增加，在水中的溶解度也增加，若用碱中和，胺盐又转变为原来的胺。这个性质可用于鉴别不溶于水的高级胺。在制药上，也常把那些含有氨基而不溶于水的化合物转变为相应的盐，以增加稳定性和溶解度。第20页，本讲稿共44页2烃基化反应烃基化反应胺作为亲核试剂胺作为亲核试剂与卤代烃发生取代反应，生成仲胺、叔胺和季铵盐。此反应可用于工业上生产胺类。但往往得到的是混合物。C6H5CH2N+(CH3)2C12H25Br-C6H5OCH2CH2N+(CH3)2C12H25Br-新洁尔灭杜灭芬第21页，本讲稿共44页3酰基化反应和磺酰化反应酰基化反应和磺酰化反应（1）酰基化反应伯胺、仲胺易与酰氯或酸酐等酰基化剂作用生成酰胺。酰胺是具有一定熔点的固体，在强酸或强碱的水溶液中加热易水解生成胺。因此，此反应在有机合成上常用来保护氨基。（先把芳胺酰化，把氨基保护起来，再进行其他反应，然后使酰胺水解再变为胺）。第22页，本讲稿共44页酰化反应后所生成的酰胺一般都是结晶性固体，稳定性高，有一定熔点，因此具有重要意义。在有机分析中用于胺的鉴定；在有机合成上常用于氨基的保护；在制药工艺上，在具有药效作用的胺分子中引入酰基，可以降低毒性，增强脂溶性和疗效。例如，对-氨基苯酚乙酰化后得到对-乙酰胺基苯酚，后者即是常用的扑热息痛。第23页，本讲稿共44页（2）磺酰化反应（兴斯堡Hinsberg反应）胺与磺酰化试剂反应生成磺酰胺的反应叫做磺酰化反应。常用的磺酰化试剂是苯磺酰氯和对甲基苯磺酰氯兴斯堡反应可用于鉴别、分离、纯化伯、仲、叔胺第24页，本讲稿共44页第25页，本讲稿共44页4.与亚硝酸的反应与亚硝酸的反应（1）伯胺与亚硝酸的反应脂肪族伯胺与亚硝酸反应，定量放出氮气，并生成醇等混合物。RNH2+HNO2ROH+N2芳香族伯胺在低温下（05C)，芳香族伯胺与亚硝酸反应生成重氮盐。第26页，本讲稿共44页（2）仲胺与亚硝酸的反应脂肪族仲胺和芳香族仲胺与亚硝酸反应都生成难溶于水的N-亚硝基化合物，黄色油状物易从水溶液中沉淀出来，反应现象明显，常用于仲胺的鉴定。(CH3)2NH+HNO2(CH3)2N-NO+H2ON-亚硝基二甲胺N-亚硝基化合物具有致癌作用，操作时应小心、谨慎。第27页，本讲稿共44页（3）叔胺与亚硝酸的反应脂肪族叔胺与亚硝酸反应，生成不稳定且易溶于水的亚硝酸盐，没有明显的反应现象。(CH3)3N+HNO2(CH3)3NH+NO2-第28页，本讲稿共44页 芳香族叔胺如苯胺与亚硝酸反应，生成对位被取代的对-亚硝基苯胺，此化合物在酸性溶液中是黄色结晶，若用碱中和，则变成翠绿色的固体。第29页，本讲稿共44页5.芳环上的亲电取代反应芳环上的亲电取代反应芳胺由于氨基与芳环的共轭作用，芳环上的电子云密度增加，易于发生芳环上的亲电取代反应。第30页，本讲稿共44页（1）卤代反应第31页，本讲稿共44页 （2）硝化反应 芳伯胺直接硝化易被硝酸氧化，必须先把氨基保护起来（乙酰化或成盐），然后再进行硝化。第32页，本讲稿共44页 （3）磺化反应对氨基苯磺酸形成内盐。第33页，本讲稿共44页第二节 重氮和偶氮化合物一、芳香族重氮盐的制备一、芳香族重氮盐的制备重氮化反应重氮化反应 1重氮化反应必须在低温下进行（温度高重氮盐易分解）。2亚硝酸不能过量（亚硝酸有氧化性，不利于重氮盐的稳定）。3重氮化反应必须保持强酸性条件（弱酸条件下易发生副反应）。第34页，本讲稿共44页二、芳香族重氮盐的性质二、芳香族重氮盐的性质 重氮盐是一个非常活泼的化合物，可发生多种反应，生成多种化合物，在有机合成上非常有用。归纳起来，主要反应为两类：1.取代反应（1）被羟基取代（水解反应）当重氮盐和酸液共热时发生水解生成酚并放出氮气。重氮盐水解成酚时只能用硫酸盐，不用盐酸盐，因盐酸盐水解易发生副反应。第35页，本讲稿共44页（2）被卤素、氰基取代 此反应是将碘原子引进苯环的好方法，但此法不能用来引进氯原子或溴原子。氯、溴、氰基的引入用桑德迈尔（Sandmeyer）法。第36页，本讲稿共44页（3）被氢原子取代（去氨基反应）上述重氮基被其他基团取代的反应，可用来制备一般不能用直接方法来制取的化合物。2还原反应还原反应 重氮盐可被氯化亚锡、锡和盐酸、锌和乙酸、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等还原成苯肼。第37页，本讲稿共44页3偶联反应偶联反应 重氮盐与芳伯胺或酚类化合物作用，生成颜色鲜艳的偶氮化合物的反应称为偶联反应。偶联反应是亲电取代反应，是重氮阳离子（弱的亲电试剂）进攻苯环上电子云较大的碳原子而发生的反应。（1）与胺偶联第38页，本讲稿共44页反应要在中性或弱酸性溶液中进行。原因原因：a 在中性或弱酸性溶液中，重氮离子的浓度最大，且氨基是游离的，不影响芳胺的反应活性。b 若溶液的酸性太强（pH5），会使胺生成不活泼的铵盐，偶联反应就难进行或很慢。偶联反应总是优先发生在对位，若对位被占，则在邻位上反应，间位不能发生偶联反应。第39页，本讲稿共44页（2）与酚偶联 反应要在弱碱性条件下进行，因在弱碱性条件下酚生成酚盐负离子，使苯环更活化，有利于亲电试剂重氮阳离子的进攻。第40页，本讲稿共44页 但碱性不能太大（pH不能大于10），因碱性太强，重氮盐会转变为不活泼的苯基重氮酸或重氮酸盐离子。而苯基重氮酸或重氮酸盐离子都不能发生偶联反应。重氮阳离子是一个弱亲电试剂，只能与活泼的芳环（酚、胺）偶合，其它的芳香族化合物不能与重氮盐偶合。在重氮基的邻对位连有吸电子基时，对偶联反应有利。所以在进行偶联反应时，要考虑到多种因素，选择最适宜的反应条件，才能收到预期的效果。偶氮基-N=N-是一个发色基团，因此，许多偶氮化合物常用作染料（偶氮染料）。三、重氮甲烷三、重氮甲烷 四、偶氮染料四、偶氮染料 第41页，本讲稿共44页第三节 生物碱（自学）一、生物碱的一般概念存在于生物体内、具有一定生理活性的含氮有机碱。多数存在于植物体内，故又称为植物碱。二、生物碱的性质1.一般性状2.旋光性3.酸碱性4.溶解度5.沉淀反应与显色反应三、常见生物碱的临床应用第42页，本讲稿共44页思考题思考题:1、关于生物碱的定义，至今未取得一致意见，你认为如何定义比较恰当？2、判断下列化合物的最强碱性氮原子：CH32C2H5)N()CH2NClNHCH(3奎宁氯奎第43页，本讲稿共44页烟碱组胺毒扁豆碱第44页，本讲稿共44页