有机化学(医学专业)第十三章胺和生物碱.pptx

亚氨基氨分子中去掉两个氢原子后，剩下的二价基团，
结构式为：HN＝(或-NH-)。当它与烃基相连时，组成仲胺。 (imino group)
氨基
次氨基
对应于伯胺（一级氨） 、仲氨（二级氨）和叔胺 （三级氨）。
酰亚胺
O C NH C O
伯、仲、叔胺的区别与伯、仲、叔醇 或卤代烃不同。
CH3 CH3—C—OH CH3
CH2NH2 NH2 NHCOCH3
O C NH C O
①
②
③
④
脂肪胺
弱碱性
芳香胺
弱碱性
酰胺
中性
酰亚胺
酸性
①>②>③>④
比较该分子中N原子的碱性大小
4
NH
1
NH2
5
N N O
胍基＞季铵碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香胺≈N-芳杂环＞酰胺≈吡咯
NH
3
2
4>5>2>1>3
与酸成盐，遇强碱又析出——弱碱性
R3N > R2NH > R→NH2 > NH3 >> 芳香胺
pKb 3~5 4.75 >9
2. 水的溶剂化效应
溶剂化程度越大,铵正离子越稳定,其碱性越强(OH-浓度越高)
RNH2 ＋ H2O
H
H O H O H H
RNH3+ ＋ OHH O H
R N H H
+
R R
N
+
H H
R + R N H R
第十三章习题
改错： 习题集 p85 6.(5) 由苯胺和N,N-二甲基苯胺
合成甲基橙
第十三章 胺和生物碱
Amine and Alkaloid
胺
一 二
三
四
分类和命名
物理性质
化学性质
重氮盐和 偶氮化合物
一、胺的分类和命名
分类
脂肪胺 RNH2 R2NH R3N R4N +X - R4N +OH 芳香胺 ArNH2 Ar2NH Ar3N 伯胺 仲胺 叔胺 季铵盐 季铵碱
CH3
+ -
CH3 CH3－N－CH2CH2OH OH CH3
+
CH3CH2-N-CH(CH3)2 Cl CH3
季铵盐
胆碱 (季铵碱)
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。
CH3CH2NH3+ Cl－ 或写为 CH3CH2NH2 ·HCl 氯化乙铵（或：乙胺盐酸盐）——伯胺的盐
N OH
（桔黄色）
CH3 N
N,N-二甲基对亚硝基苯胺
CH3 NO CH3
CH3
实验:叔胺与亚硝酸的反应
试管④—三乙胺
试管⑤—N,N-二甲 基苯胺
⑤④
分别加入盐酸调至 酸性
⑤ ④
分别加入亚硝酸钠
试管⑤出现桔黄色
加入氢氧化钠后试 管⑤出现绿色
作用
鉴别伯、仲、叔胺（现象）
脂肪胺
N2
HNO2 / 0~5℃
在试管①中加入苯胺
加入盐酸至酸性
在冰水浴中加入亚硝 酸钠生成重氮盐
将一部分重氮盐加热， 有大量气泡生成
在另一部分重氮盐中 加入β-萘酚
出现红色沉淀
仲胺与亚硝酸反应
CH3 CH3 NH
NaNO2 + HCl
CH3 CH3
N NO
+ H2O
脂肪仲胺
NH CH3
N-亚硝基二甲胺（黄色油状物）
NaNO2 + HCl
种因素共同影响的结果。
各类胺的碱性强弱大致表现出如下顺序： 季铵碱 > 脂肪仲胺 >脂肪伯、叔胺>
强碱 弱碱
氨 >芳香伯胺>芳香仲胺>芳香叔胺
季铵碱 vs 季铵盐
季铵化合物分子中的氮原子已连接四个烃基并带正 电荷，再也不能接受质子，这类化合物的碱性由与 季铵正离子结合的负离子来决定。 季铵碱的碱性即为 OH- 的碱性, 为有机强碱。 季铵碱与酸作用生成季铵盐：
沸点：
氢键
醇 > 伯胺 > 仲胺 > 叔胺 > 烷烃
极性
三、胺的化学性质
1. 碱性
与氨相似,胺分子中氮原子上的孤对电子能接受质 子,呈碱性。
NH3 + HOH RNH2 + HOH
NH+ + OH 4 RNH+ + OH 3
强弱取决于电子效应、溶剂化效应 和立体效应。
1. 电子效应
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。 芳胺 N 原子上的孤电子对与苯环共轭，电子离域到 苯环, 结果使 N 原子的电子云密度减少, 故碱性减弱。 单一的电子性效应使胺的碱性由强至弱顺序为：
1° 2°
NH2
ān
3°
4°
N
4°
NH
àn
氨基 亚氨基 次氨基
ǎn
氨
胺
铵
注意：只有N原子直接与芳环相连才属于芳香胺.
特别要注意的是：
亚胺可视为醛或酮中氧原子被NR基团（R可以是氢或有
机基团）所取代得到的产物。(imine) 若NR中的R=H，化合物为一级亚胺；
若R=烃基，则化合物为二级亚胺。
若R3=OH，则称为：肟；若R3=NH2，则称为：腙。
N NO + CH3
H2O
芳香仲胺
R N NO R'
N-甲基-N-亚硝基苯胺（黄色油状物）
CH2 CH2 CH2 CH2
O NO R'
N NO
R C N
N-亚硝基胺
环状亚硝基胺
N-亚硝基酰胺
亚硝基化合物——化学致癌物
实验：仲胺与亚硝酸的反应
试管②—二乙胺
试管③—N-甲基苯胺
③②
分别加入盐酸调至酸性
O R C NHR' +
O
HCl
(RCO)2O + R'2NH
R C NR'2 + RCOOH
增加药物脂溶性，降低毒性
作用1 修饰胺类药物
HO NH2
(CH3CO)2O
HO
NHCOCH3
对氨基苯酚
对羟基乙酰苯胺
对乙酰氨基苯酚
（扑热息痛）
解热镇痛，但毒 副作用大
增强疗效，降低毒副作用
作用2 保护氨基（芳胺氨基易被氧化）
N N Cl＋ SO3Na N(CH3)2 HOAc/NaOAc (CH3)2N N N SO3Na
对-二甲氨基偶氮苯磺酸钠(甲基橙)
+
pH5~7
N N ClOH ＋ SO3Na
+
HO
N＝N
SO3Na
pH7~10
酸性橙Ⅰ
重氮盐与芳胺偶联时,最佳pH5~7。pH<5 时芳胺形成铵盐,带正 电荷的基团使芳环上电子云密度降低，亲电取代变难。
D
C是季铵碱，碱性最强 A是芳香伯胺，B是芳香亚胺 B具有一定的酸性，pKa＝7.4 D是一个强酸弱碱盐，呈酸性
对于一元强酸弱碱盐，比如NH4Cl溶液来说：
NH4+离子是NH3的共轭酸，它在水中电离：
可认为NH4+就是酸，与水作用放出H+而使溶液显 酸性。当c/Ka≥500时，可用下式计算：
胺类的结构
叔丁醇
CH3 CH3—C—Cl CH3
叔丁基氯
CH3 CH3—C—NH2 CH3
叔丁基胺
(叔醇)
(叔卤代烃)
?
(伯胺)
注意
CH3 CH3 C CH3 NH2
CH3 CH3 C CH3 OH
叔丁胺（一级胺)
叔丁醇（三级醇）
命名
结构复杂的胺——氨基作取代基
CH3 CH CH CH2 CH3 NH2 CH2NH2
3-氨甲基-2-氨基戊烷
CH3CH CHNHCH2CH3 CH3 CH3
2-甲基-3-乙氨基丁烷
简单的胺——胺作母体
CH3 N CH(CH3)2 CH2CH3
CH3 CH2CHNHCH3
甲乙异丙胺
N-甲基-1-苯基-2-丙胺
N-甲基苯异丙胺 （去氧麻黄素，“冰”毒）
氮原子连有脂肪烃基的芳香胺
CH3 CH3 N CH2CH3
+ N2 Cl
+
N(CH3)2
中性或弱酸性（pH=5~7）
0℃
N N
N(CH3)2
4-二甲氨基偶氮苯（黄色）
注意
机理：亲电取代反应
试指出发生偶联反应的最佳位置
G
G
G
G
CH3
CH3
G = -OH , -NH2 , -NHR , -NR2
酸碱性对反应的影响
反应介质的酸碱性非常重要。一般说来, 重氮盐与芳胺的 偶联反应最佳 pH 为5～7。与酚类的偶联反应则在弱碱性 溶液中进行最快 (pH 7～10)。
不等性sp3杂化
110pm
N H
107.3°
147pm
N
101pm
H
H3C
H
112.9°
105°
H
147pm
N CH 3 CH 3
H 3C
H
108°
氨
甲胺
39.4¡ ã
三甲胺
H
39.4°
.
C
.
C
H
140pm
N
H
.
H
113.9°
113.9¡ ã
.
C H N H H
H
C H
.
C
.
C
苯胺
按碱性由强到弱的顺序排列下列 化合物：
O
H H
O H H
O
H H
单一溶剂化效应使其碱性强弱顺序为：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。
NH2 NHCH3 N(CH3)2 NH
pKb 9.40
9.60
9.62
13.8
总体来说，水溶液中胺的碱性强弱是多
R4N+OH- + HCl
季铵碱
R4N+Cl- + H2O
季铵盐
R4N+Cl- 是强碱强酸盐，与强碱作用后不会游离 出季铵碱，而是建立如下平衡：
R4N+ X- ＋ NaOH
R4N+OH- ＋ NaX
P84.3(3) 按其碱性由强到弱排序：
O NH2 CH3 C NH O
A
N OH
B
O
NH2
HCl
C
O H S N O
NaOH
磺酰胺
伯胺
苯磺酰氯
SO2N -
Na+
（溶于水）
(CH3)2NH + H3C
SO2Cl
H3C
SO2N(CH3)2
仲胺 叔胺
作用
对甲苯磺酰氯
SO2Cl
(CH3)3N + H3C
磺酰胺（不溶于碱） N上无氢
分离、鉴别三类胺
4. 与亚硝酸反应
伯胺与亚硝酸反应
RNH2
NaNO2+HCl
③②
分别加入亚硝酸钠
出现黄色
加入亚硝酸钠后颜色 不变
叔胺与亚硝酸反应
R3N + HNO2 脂肪叔胺
N(CH3)2
NaNO2 + HCl
R3NHNO2-
+
NaOH
R3N + NaNO2 + H2O
N(CH3)2
NaOH
亚硝酸盐
N(CH3)2ຫໍສະໝຸດ Baidul
（翠绿色）
NO
芳香叔胺
CH3 CH3 N
NaNO2 + HCl
苯重氮正离子
重氮盐
N NHSO4
ArN N
X
ArN2 X
N2 Cl
N N OH
硫酸重氮苯
氯化重氮苯
苯基重氮酸
2. 偶联反应（留氮反应）亲电取代机理 偶氮化合物 N N
N N H3C N N OH
偶氮苯
+ N2 Cl
4-甲基-4′ -羟基偶氮苯
OH
弱碱性（pH=8~9）
+
0~5℃
N N
OH
对羟基偶氮苯（桔黄色）
N-甲基-N-乙基对甲基苯胺
胺的盐
NH3 Cl
+
-
NH2 HCl
氯化苯铵
（苯胺盐酸盐） 盐酸苯胺
季铵盐和季铵碱
NH4Cl 氯化铵
CH3 CH2 N C12H25 CH3
(CH3CH2)4N Cl
+ -
氯化四乙铵 +
Br
- （消毒防腐剂）
溴化二甲基十二烷基苄(基)铵（新洁尔灭）
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(quaternary ammonium ion)。
NO2
NO2
浓H2SO4 浓HNO3 Fe+HCl
NH2
NH2
(CH3CO)2O
NHCOCH3
浓H2SO4 浓HNO3
?
NHCOCH3
浓H2SO4 浓HNO3
H2O, OH -
NH2
NO2（弃去邻位产物）
NO2
CH3
CO2H
NH2
NH2
3. 磺酰化反应（Hinsberg试验 ）
O
NH2 +
S Cl O
N(CH3)2
H+ OH-
N(CH3)2 H
+
重氮盐与酚类偶联时最佳pH7~10。因为酚在弱碱性溶液中以 Ar－O- 参与反应，而 －O- 是比 －OH 更强的活化基。
(CH3)3NCH2CH2OH OH
+
-
记！
氢氧化三甲基-β-羟乙基铵 （胆碱）
O CH3 C O CH2 CH2 N CH3 OH +
CH3 CH3
乙酰胆碱
二、胺的物理性质
气味：低级脂肪胺有特殊气味
三甲胺——腐烂鱼的恶臭味 1,4-丁二胺——腐肉胺 1,5-戊二胺——尸胺
芳香胺毒性大
3,4-二甲基苯胺、β-萘胺——致癌
可以定量，检 测氨基酸等
[R-N NCl-]
+
N2 + R + Cl
N NCl+
＋
-
脂肪伯胺
NH2
脂肪重氮盐
醇、烯、卤烃等混合物
+ NaNO2 + 2 HCl
芳香伯胺
0~5℃
+ NaCl + 2H2O
氯化重氮苯（重氮苯盐酸盐）
重氮化反应
N2 Cl
+ -
重氮盐
OH
H2O
+ N2
+ HCl
实验
芳香伯胺与亚硝酸的反应
NH2
HCl NaOH
NH3 Cl
+
-
NH2 HCl
作用
NH2
增加胺类药物的水溶性
NH2 HCl
+ HCl
COOCH2CH2N(C2H5)2
COOCH2CH2N(C2H5)2 HCl
普鲁卡因
（局部麻醉剂）
盐酸普鲁卡因 水溶性好，稳定，无毒，无臭
2. 酰化反应（酰卤、酸酐的氨解反应）
O R C Cl + R'NH2
NH2
NH2
+ 3Br2(水)
Br Br
Br
+ 3HBr
（白）
作用
鉴别苯胺(定性和定量)
NH2
OH
能否用溴水区别
与
？
四、重氮盐和偶氮化合物
1. 苯重氮正离子的结构
H . . C H C . C H . H + . C . . C . N C H . . N
sp杂化
Ar N
+
重氮基
N:
Ar N + N
芳香胺 （－）
N2
1°
2°
3°
黄色油状物或固体 （－）
NH2
黄色油状物或固体
桔黄
NaOH
翠绿
N2
（－）
NaNO2 + HCl
NH CH3
N(CH3)2
0~5℃
黄
桔黄
NaOH NaOH
黄 翠绿
5. 芳香胺的亲电取代反应
氨基的供电子共轭效应使苯环上的电子云密度升高， 所以芳胺易进行芳环上的亲电取代反应。