《有机化学》第十三章 胺和生物碱.pptx

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1、第十三章 胺和生物碱第一节 胺第二节 重氮盐和偶氮化合物第三节 生物碱重点难点熟悉了解掌握胺的命名、结构和化学性质；胺的碱性及其影响因素；芳香重氮化合物的化学性质；生物碱的通性。胺的分类、不同类型胺的鉴别；酰基化反应、芳香重氮盐在有机合成上的应用。胺的物理性质；芳香重氮盐的结构；生物碱（常见）的结构和生理活性及临床应用。胺第一节有机化学 （第9版）一、分类和命名氨ammonia伯胺（1）primary amine仲胺（2）secondary amine叔胺（3）tetriary amine季铵（4）quaternary amine亚氨基imono氨基amino次氨基hypoamino注意：胺与

2、卤代烃和醇分类的区别有机化学 （第9版）脂肪胺芳香胺注意：只有N原子直接与芳环相连才属于芳香胺。一、分类和命名有机化学 （第9版） 相应于氢氧化铵和铵盐的四烃基取代物, 分别称为季铵碱和季铵盐。如果+NH4中4个H原子没有完全被烃基取代，则不属于季铵类化合物，而是胺的盐类。 季铵盐季铵碱 (乙酰胆碱)或写为氯化乙铵或乙胺盐酸盐（伯胺的盐）一、分类和命名有机化学 （第9版）注意氨、胺、铵三个字的区别 氨：ammonia表示NH3以及由氨衍生的基团。胺：amine表示 NH3 的烃基衍生物 。铵：ammonium表示季铵及氨、胺的盐。N 与4个原子或基团相连，N原子带正电荷。NH3氨氨基甲氨基二甲

3、氨基甲胺二甲胺三甲胺氯化四甲铵氯化甲铵氢氧化四甲铵一、分类和命名 简单胺有机化学 （第9版）以胺为母体，称为“某胺”。若所连烃基不同，“优先基团后列出”。甲胺methanamine二乙胺diethylamine甲乙异丙胺N-ethyl-N-methylpropan-2-amine(2S,4R)-2,4-己二胺(2S,4R)-hexane-2,4-diamine一、分类和命名有机化学 （第9版）芳香仲胺、叔胺以苯胺为母体，以“N-”表示烃基连在氮原子上。N-甲基苯胺N-methylaniline N,N-二甲基苯胺N,N-dimethylaniline N-乙基-N-丙基环己胺N-ethyl-N

4、-propylcyclohexanamine一、分类和命名复杂胺有机化学 （第9版）将氨基作为取代基，烃或其余结构部分作母体。(S)-2-甲基-4-氨基戊烷(S)-4-methylpentan-2-amine4-二甲氨基苯甲醛4-(dimethylamino) benzaldehyde(3S,6R)-3-氨甲基-6-甲氨基辛烷(2S,5R)-2-ethyl-N-methylheptane-1,5-diamine一、分类和命名有机化学 （第9版）季铵盐、季铵碱和胺的盐类类似无机铵类化合物氢氧化三甲基羟乙基铵(胆碱)2-hydroxy-N,N,N-trimethylethan-1-aminium

5、hydroxide氯化铵ammonium chloride溴化四乙铵tetraethylammonium chloride一、分类和命名 脂肪胺有机化学 （第9版）二、结构 胺与氨的结构相似，其N原子采取不等性sp3杂化。未共用电子对占据一个sp3杂化轨道，其构型为棱锥形四面体结构。107.3110pm147pm147pm112.9105108芳香胺有机化学 （第9版） 苯胺的氮原子也是不等性sp3杂化，但孤对电子所占据的轨道含有更多p轨道的成分。能与苯环的大键互相重叠，形成共轭体系。N上孤电子对离域到苯环, 使苯环电子密度增加, N上电子密度降低。113.9140pm39.4sp2sp3杂化

6、苯胺结构示意图二、结构 有机化学 （第9版） 当胺分子中氮原子连有三个不同的原子或基团时，氮原子就成为手性中心。但两个对映体可以通过一个平面过渡态相互转变。 E = 25 kJ/mol二、结构 有机化学 （第9版）当转变被限制后，对映异构体可被拆分。铵的氮原子上连接四个不同的基团时，也存在对映异构体。二、结构 有机化学 （第9版）三、物理性质 脂肪胺：低级胺是气体或易挥发的液体,有特殊气味；高级胺为固体, 一般无气味。 6C以下的胺通常都溶于水。由于分子间氢键，脂肪胺（叔胺除外）的沸点比相对分子质量相近的烷烃高。芳香胺：为高沸点的液体或低熔点的固体, 有特殊气味；一般难溶于水, 易溶于有机溶剂

7、; 大多具有毒性，某些芳香胺具有致癌作用。氢键胺分子间氢键示意图乙胺（M=45） b.p. 16.6 丙烷（M=43）b.p. -42 有机化学 （第9版）四、化学性质 胺中氮原子具有孤对电子，使胺具有碱性和亲核性。由于p-供电子共轭效应，芳香胺具有较高的亲电取代反应活性。碱性 亲核性芳胺亲电取代反应活性增高 有机化学 （第9版）（一）碱性与成盐反应 胺中氮原子上的孤对电子能接受质子，呈碱性，能与大多数酸反应成盐，可用于提高胺的溶解性。 胺的碱性较弱，其盐与氢氧化钠溶液作用时，释放出游离胺。利用胺溶于酸水，加入强碱又可游离的性质可对胺进行分离、纯化。四、化学性质 有机化学 （第9版）（一）碱性

8、与成盐反应有机相（醚）水相胺+其它有机物盐、糖等1. 分离水相2. 加入稀HCl1. 分离有机相2. 加入NaOH溶液3. 加入有机相（醚）胺的盐酸盐其它有机物胺NaOHNaCl通过醚/水萃取除去水溶性小分子除去其它非碱性有机物分离有机相得到有机总碱四、化学性质 有机化学 （第9版）（一）碱性与成盐反应脂肪胺中的烃基是供电子基，它使N上的电子云密度增大，碱性增强。芳胺中N原子上的孤电子对与苯环共轭，使N的电子云密度减少, 碱性减弱。伯胺有2个H，与H2O的溶剂化程度大，铵正离子稳定。N原子上连接的基团越多、越大，对N上孤对电子的屏蔽作用越大, 与H+结合就越难。 综合电子效应、溶剂化效应和空间

9、效应，水溶液中各类胺的碱性顺序： 胺的碱性强弱，可用Kb或pKb表示。Kb值大，或pKb值小则胺的碱性强。影响胺碱性强弱的因素包括电子效应、溶剂化效应和空间效应。 四、化学性质 有机化学 （第9版）（二）酰化反应伯胺、仲胺易与酰氯或酸酐等酰基化剂反应生成酰胺。可用于改善胺的脂溶性、降低毒性、保护氨基。四、化学性质 有机化学 （第9版）（二）酰化反应CH3NH2CH3NHCOCH3COOHNHCOCH3COOHNH2CH3COClOOHH2O保护氨基：降低毒副作用：四、化学性质 有机化学 （第9版）（三）磺酰化反应伯胺、仲胺能与磺酰氯作用生成磺酰胺。常用的磺酰化试剂是苯磺酰氯和对甲基苯磺酰氯。

10、兴斯堡试验（Hinsberg test）：鉴别三类胺四、化学性质 有机化学 （第9版）（四）与亚硝酸的反应脂肪伯胺与HNO2反应定量放出氮气，常用于氨基酸和多肽的定量分析。 伯胺与亚硝酸的反应芳香伯胺与HNO2在低温下反应生成芳香重氮盐，在有机合成上具有重要的应用价值。 不稳定醇、烯、卤代烃等混合物芳香重氮盐四、化学性质 有机化学 （第9版）（四）与亚硝酸的反应 仲胺与亚硝酸的反应N-亚硝基胺为黄色油或固体，多数不溶于水而溶于有机溶剂。亚硝胺化合物有强烈的致癌作用。N-亚硝基二乙胺N-甲基-N-亚硝基苯胺四、化学性质 有机化学 （第9版）（四）与亚硝酸的反应叔胺与亚硝酸的反应 脂肪叔胺与亚硝酸

11、反应生成不稳定的季铵盐，碱性条件下分解为原来的胺。芳香叔胺酸中与亚硝酸反应生成桔黄色的盐，用碱中和后得到翠绿色的C-亚硝基化合物。 二乙胺、三乙胺、N,N,-二甲基苯胺与亚硝酸反应结果四、化学性质 有机化学 （第9版）（五）芳香胺的亲电取代反应氨基为强致活基团，故芳香胺苯环上易于发生亲电取代反应。 可用于苯胺的定性和定量分析对氨基苯磺酸（合成磺胺类药物的原料）四、化学性质 重氮盐和偶氮化合物第二节有机化学 （第9版） 重氮（diazo）和偶氮化合物（azo-compound）都含有N2官能团。重氮化合物中N2的一端与烃基相连，偶氮化合物中则两端都与烃基相连。重氮甲烷diazomethane氯化

12、重氮苯benzenediazonium chloride苯重氮磺酸钠sodium benzenediazo sulfonate偶氮甲烷azoxymethane偶氮苯azobenzene4-甲基-4-羟基偶氮苯4-hydroxy-4-methylazobenzene有机化学 （第9版）一、重氮盐的制备及结构 苯重氮正离子的结构有机化学 （第9版）(一) 重氮基被取代的反应（放氮反应）重氮基可以被羟基、卤素、氰基、氢原子等取代，可制备许多常规方法难以合成的芳香族化合物。二、重氮盐的性质有机化学 （第9版）(一) 重氮基被取代的反应（放氮反应）可制备许多常规方法难以合成的含卤素的芳香族化合物。二、重

13、氮盐的性质有机化学 （第9版）(一) 重氮基被取代的反应（放氮反应）通过重氮基被氢原子取代的反应，可合成某些直接通过芳环上的取代反应不能得到的化合物。二、重氮盐的性质有机化学 （第9版）(二) 偶联反应（留氮反应） 重氮盐是较弱的亲电试剂，可与被强活化（OH、NH2、NHR、NR2 ）的苯环发生亲电取代反应。因OH、NH2等是邻、对位定位基，所以发生邻、对位偶联反应。对羟基偶氮苯（橘黄色）二、重氮盐的性质有机化学 （第9版）(二) 偶联反应（留氮反应）偶联反应定位规律：G= OH、NH2、NHR、NR2 二、重氮盐的性质有机化学 （第9版）(二) 偶联反应（留氮反应） 偶联反应介质的酸碱性非常

14、重要。与芳胺偶联时，最佳pH57。若pH10，重氮盐转变成重氮酸(pH910)及重氮酸盐(pH1113)，则不能发生偶联反应。钝化基强活化无亲电性二、重氮盐的性质有机化学 （第9版）三、偶氮化合物偶氮基-N=N-是一种发色基团，故偶氮化合物都有颜色，常被用作染料，称为偶氮染料。酸性橙对二甲氨基偶氮苯磺酸钠(甲基橙)苏丹红 苏丹红 有机化学 （第9版）三、偶氮化合物偶氮化合物有顺反异构体。顺-偶氮苯cis-azobenzene反-偶氮苯trans-azobenzenemp. 71.4Cmp. 68C生 物 碱第三节有机化学 （第9版）一、生物碱的概念及临床应用生物碱（alkaloid）指生物体内

15、的一类含氮有机化合物（不包含氨基酸、肽、蛋白质、核酸）。麻黄碱ephedrine尼古丁nicotine茶碱theophylline有机化学 （第9版）奎宁（金鸡纳碱）quinine存在于金鸡纳树皮中，为抗疟疾药。小蘗碱berberine存在于黄柏、黄连中，为抗菌药物。一、生物碱的概念及临床应用有机化学 （第9版）二、生物碱的通性 多为无色晶体，味苦，多数具有旋光性。常含有氮杂环，多数具有碱性。 游离生物碱一般不溶于水，能溶于氯仿、乙醇、乙醚等有机溶剂，能与稀酸溶液反应生成生物碱盐而溶于水。生物碱盐一般易溶于水及乙醇，遇较强的碱可变为不溶于水的生物碱。此性质可用于提取、纯化生物碱。 生物碱与一些

16、试剂反应能生成沉淀或显色，可用于检验生物碱。常用的沉淀试剂：碘化汞钾(K2HgI4)、碘化铋钾(BiI3KI)、碘-碘化钾(KI-I2)、苦味酸(2,4,6-三硝基苯酚)、磷钨酸、硅钨酸。常用的显色试剂：硫酸、硝酸、盐酸、甲醛、氨水等。阿托品吗啡可待因1%钒酸铵浓硫酸红棕蓝有机化学 （第9版）三、吗啡、可待因和海洛因的结构、功能与毒性阿片中含20种以上的生物碱，其中最重要的是吗啡、可待因和罂粟碱等。吗啡 R=H R=H可待因 R=CH3 R=H海洛因 R=COCH3 R=COCH3吗啡：有很强的镇痛作用，但产生耐受和成瘾性。可待因：镇痛作用是吗啡的1/10，成瘾性较吗啡小，用于镇咳。海洛因：镇痛作用强于吗啡，但更易成瘾。严禁作为药用。1. 脂肪胺与氨的结构相似，N采取不等性sp3杂化，为四面体结构。2. 芳香胺的结构与脂肪胺不同，N上孤对电子所占据的轨道（sp3）含有更多p成分，能与苯环的大键形成共轭体系。3. 胺类碱性强弱的影响因素有：电子效应、溶剂化效应和空间效应。4. HNO2与不同结构的胺反应有不同的产物和现象，可用于不同结构胺的鉴别。5. 胺类的酰基化、磺酰化反应在胺类化合物的合成、分离和鉴别上具有广泛应用。6. 重氮盐可发生取代和偶联反应，在芳香族化合物的合成中具有重要应用。7. 生物碱具有显著的生理活性，是很多中草药的有效成分。