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有机化学 有机化学 胺和生物碱
Methylethylamine
对于芳香胺来说,如果氮原子上连有脂肪烃基,命名时在烃 基前标上N
2
仲胺
(CHNH 3)2NH 2
NHCH 3 N-甲基苯胺
N-methylaniline
苯 胺 二甲胺
aniline
复杂的胺则以烃作为母体,氨基作为取代基。
CH3 NH2 CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH3
胺的化学性质
(一) 胺的碱性
CH3NH 2 + HCl CH3NH2· HCl 甲胺盐酸盐
CH3NH3Cl
NH 2 + HCl
-
氯化甲铵
苯 胺 盐 酸 盐
NH 2· HCl
NH 3Cl-
氯 化 苯 铵
医药上利用胺的碱性,将难溶于水的胺类药物制成盐, 增加它的水溶性和稳定性。例如
H2N
COOCH2CH2N(C 2H5)2 + HCl 普鲁卡因 H2N
NH2
+ HNO2 + H2SO4
¼¼H 2SO4 0-5 C
¼
N+
N HSO4- + 2H2O
¼¼ª ¼¼ ò ¼ á ¼
芳香重氮盐的化学反应
重氮盐的化学性质很活泼,主要发生两大类反应: 放出N2的反应;(取代反应) 保留N2的反应;(还原和偶合)
放出氮的反应
¨ ¼¼¼ N2+Cl- + Z
(HSO4 )
命名
(CH3)2NH 简单胺一般以胺为母体,先写出直接与氮原子相连的烃 二甲胺 基的数目和名称,再以胺为结尾。
R2NH 仲胺
CH3NH2
¬© ¼ «
(CH3CH2)2NH
¼¼© «
CH3CH2NHCH (HOCH 3 2CH2)
¼© ª « 甲乙胺 ¼¼¼© «
NH2
methylamine
diethylamine
脂肪仲胺和芳香仲胺与亚硝酸反应,都是在氮 上进行亚硝化, 生成 N-亚硝基化合物。
(CH3CH2)2N-H + HO-NO
(C2H5)2N-NO + H2O
N-亚硝基二乙胺
NHCH3 + HNO2
N=O N CH3 + H2O N-甲基-N-亚硝基苯胺
N-亚硝基胺为中性的黄色油状物或固体,绝大多数不溶于 水而溶于有机溶剂。现已被列为化学致癌物。
+
氯 化 四 甲 铵
C12H25
Br消毒宁
CH3
十二烷基-二甲基-2-苯氧乙基溴化铵
黄连素
抗菌,消炎
生物碱
NHCOCH3
CH3O
CH3O OCH 3 O OCH3
秋水仙碱
抗肿瘤,抗痛风
重氮盐和偶氮化合物
NaNO2 / HCl 0 - 5oC
N N+Cl-
Ar
NH NH 22
Ar
N2 Cl
重氮盐
NaO3S
2-¼ ¬¼ ù -4-© ª¼ ù ¼¼ é
CH3 CH3 CH3-CH-CH2-CH-N-CH2-CH3 CH2-CH3
2-¼ ¬¼ ù -4-(¼ ¼¼© ª¼ ù )¼ ì ¼ é
胺的结构
7N
1s 2s 2p
2
2
3
4个sp 轨道
3
H
N H
H
四面体结构
键长: C-N
0.147nm 0.101nm
成部分共轭体系
胺的物理性质
物态: 低级胺为无色气体或者易挥发的液体,有氨味或鱼腥 味,高级胺为固体。芳胺为高沸点的液体或者固体,有 毒! 水溶解度:胺可与水分子形成氢键,随着烃基在分子中 的比例增大,溶解度下降。因此低级胺可溶于水,高级 胺不溶于水。 熔沸点:胺是极性化合物,而且胺分子之间还可以通过 氢键缔合(叔胺除外),所以胺的熔点和沸点比分子量相近 的非极性化合物高。
N2Cl + H
N(CH3)2
CH3COONa 0-5 C
¼
NaO3S
N=N
N(CH3)2
¼¼ ¬ ù ¼ ¨¼ ¼ á ¼ ì ¼¼¼¼ ª¼« ¼¼ §pH3.1-4.4¼ ¼
偶氮化合物
胺和生物碱
胺类化合物
胺的分类和命名
胺的结构 胺的物理性质 胺的化学性质
分类
按照与氮原子直接连接的烃基的种类可分为 RNH2 脂肪胺(aliphatic amine), ArNH2 芳香胺 (aromatic amine); 按照与氮原子所连接的烃基的数目可分为 RNH2 伯胺primary amine; R2NH 仲胺secondary amine;R3N 叔胺tertiary amine 按照氨基数目的多少可分为 RNH2 一元胺, H2NRNH2 二元胺
+ CuBr
HBr
Br
+ N2 + HBr
Sandmeyer反应
(2)被氰基取代
N2Cl
KCN
+ CuCN
CN
+ N2 COOH
COOH
Gattermann反应
H2O/H+
应用:
H3C
NH2
HOOC
NH2 CH3
N2Cl
HNO2+¼ ¼¼HCl 0-5 C
CN
KCN+CuCN H2O/H+
COOH
O S N(C2H5)2(不溶) O
(C2H5)2NH
由伯胺生成的磺酰胺氮上的氢受磺酰基影响呈弱酸性,可与 碱成盐而溶于水;仲胺形成的磺酰胺氮上无氢,不与碱成盐而 呈固体析出。常利用此反应鉴别三类胺,称为Hinsberg (兴斯堡) 试验法。
磺胺类抗菌药物
N H2N
磺胺嘧啶
SO2NH N
N H 2N SO2NH S
胺类化合物
3 2
H 2 伯胺 CH NH
¬© ¼ «
CH CH NH 3 2 2 (CH3CH2)2NH 乙 胺 ¼ ¼© « CH2NH NH 2
2
NH2
¼© ª «
NH (HOCH 2 2CH2)3N
¼¼¼© «
OH
苯 胺
HO
HO
NH2
苄 胺
HO
HO
多巴胺 Dopamine
去甲肾上腺素 Norepinephrine
季铵盐类
(C2H5)4N OH
+ (C H ) N OH 2氧 5 4 氢 化 四 乙 铵
+ -
CH3 H3 C
O CH3 OH-
N+ CH2CH2O C CH3
乙酰胆碱
氢 氧 化 四 乙 铵 氢氧化四乙铵
(CH3)4N+Cl+ (CH ) N Cl 3四 4甲 氯 化 铵
氯化四甲铵
CH3 PhOCH 2CH2 N
局部麻醉药
COOCH2CH2N(C 2H5)2· HCl 盐酸普鲁卡因
脂肪胺中,伯胺,仲胺,叔胺谁的碱性最强?N上的 R取代基越多,碱性越大?
事实是,在水溶液中,碱性最强的是仲胺。
脂肪胺的碱性强弱是电子效应、立体效应和溶剂 化效应共同综合作用的结果。 1. 电性效应
脂肪胺中的烷基是供电子基, 它使 N 上的电子云密度增 大,而且连接的烃基越多, 电子云密度就越高, 碱性增强。 从电性效应看,碱性顺序应为: R3N > R2NH > RNH2
2.水的溶剂化效应
H O H O H H
H
R N H H
+
H
R R
N
+
H H
O H
R + R N H R
O
H H
O H H
O
H H
溶剂化效应越强,氨离子越稳定。 碱性强弱顺序为:伯胺>仲胺>叔胺
3. 空间效应
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, N 上孤对电子与 H+ 结合就越难, 碱性就越弱。从空间 效应看碱性顺序为伯胺>仲胺>叔胺
磺胺噻唑
(五)与亚硝酸的反应
NaNO2 + HCl
HO-N=O + NaCl
亚硝酸
脂肪伯胺与HNO2反应生成极不稳定的脂肪重氮盐。
R-NH2 NaNO2 HCl
R N N Cl
脂肪重氮盐
+
-
N2 ↑ + R+ + Cl醇、烯、卤烃等混合物
该重氮盐即使在低温下也会立即分解放出氮气,并有醇、烯 及卤代烃等混合物的形成。
KMnO4
COOH
¼
CH3
CH3
CH3
COOH
(3)被OH 取代(重氮盐的水解)
H2O / H+
Ar
机理:
N2 X
Ar
OH +
N2
Ar
N2 X
Ar
+ N2 H2O
+
X OH2 - H+ Ar OH
Ar
一般为副反应
可用作制备酚类(产率不高,用 ArN2 SO4H 较好)
(4)被氢原子取代
N2+ Cl+ H3PO2 + H2O
H H
N
甲胺
N-H
。 键角: C-N-H 112.9 C H 3C
三
47nm
01nm
键长: C-N 0.147nm
。 .9 。 .9
H3C H3C
N
CH3
键角: C-N-C
。 108
三甲胺
N
苯胺分子中,苯环上所有未参与杂化的p轨道所形成 的大π键可以和氮原子的未参与成键的 sp3杂化轨道形
肾上腺素