大学有机化学第十二章胺和生物碱

3-aminomethyl-6-methylaminooctane
CH3
CH3 N—CH2CH3 CH3
+ Br -
CH3 CH3
CH3—N—CHCH3 + OH CH2CH3
溴化三甲基乙基铵
氢氧化二甲基乙基异丙基铵
HOCH2CH2N(CH3)3 OH+
(CH3)4N+ OH氢氧化四甲铵
tetramethylammonium hydroxide
1. 大多数生物碱为无色有苦味的晶形固体，有些为挥发性 液体(如烟碱等)，多数具有旋光性。
2. 绝大多数生物碱具有胺类或含氮杂环的结构，因而显碱 性，分子结构类型不同，碱性强弱也不一样。 3. 游离生物碱一般不溶于水，能溶于氯仿等有机溶剂，亦能 溶于稀酸溶液并生成盐。生物碱盐属离子化合物，其溶解性与 生物碱恰好相反。常利用溶解性从植物中提取、精制生物碱。
偶联反应——在适当条件下重氮盐与芳胺或酚类作
用生成偶氮化合物的反应
重氮离子的共振结构是下列两个共振式的杂化体 .. Ar N+ ≡N: Ar —N=N+: 1、重氮盐与芳香叔胺进行偶联反应
—N=N+: +
—N(CH3)2
pH5~7
—N=N—
—N(CH3)2
黄色、对一二甲氨基偶氮苯
为什么pH5~7，低于5 行吗？
Cl
-
可溶于水 O
H2N— —COCH2CH2NC2H5）2
普鲁卡因，难溶于水
—NH2
+ HCl ——>
—N H3Cl
+
-
叔胺与卤代烷作用生成季铵盐
R3N+R—X——> [R4N+] Cl [R4N+] OH
– -
+ HCl ——> [R4N+] Cl + H2O
-
[R4N+]
OH
–
+ K I ——>
..
..
O —C — O —
..
..
..
—NO2
（三）磺化反应
H —SO2Cl + H2NR —S—NR
+ HCl
NaOH - + —SO2NR Na + H2O —SO2Cl + H NR 2 —SO2NR2 有一定的m.p NaOH —SO2Cl + HCl ×
+ NR3
×
（四）与亚硝酸的作用
氢氧化羟乙基三甲基铵 (胆碱，choline)
二、胺的物理性质（自学）
三、胺的结构
C
N H
107°
N
↑ ↑ N
2S2 2PX1 2PY1 2PZ1
↑
↑
N
↑
↑
↑ N
↑
H
H
H3C
112.9° 105.9°
H
H
CH3 CH3 108° CH3
S
R
25kJ
S
R
四、胺的化学性质
（一）碱性与成盐反应
碱性强弱与胺的结构有关，基本规律如下：
sp3 杂化,但含更多 p 成分
1）苯的吸电子效应使N原子电子云密度↓ 碱性
2）苯环上的π键与N原子上的弧对电子发生共扼，使 N电子云密度降低，碱性 3）苯环空间位阻大，碱性
NH2
NHCH3
N(CH3)2
NH
pKb
9.40
PhNH2 Pkb 9.4 —NH2
Y
9.60
Ph2NH 13.8 碱性
9.62
+ [R4N ] I ↓
（二）酰化反应
O O R—NH2 + Cl—C—R'——> RNH—C—R' + HCl O O R2—NH + Cl—C—R'——> R2N—C—R ' + HCl O R3N + Cl—C—R'——> × O O R—NH2 + R '—C—O—C—R '——> O R2NH RNH—C—R ' + R'COOH O O —NH2 + CH —C—O—C—CH ——> 3 3 O 液体 —NH—C—CH3 + CH COOH
30
（一）取代反应（放氮反应 ）
吸电子作用
+ HOH
H2SO4 —OH
N2+Cl¯
+ N2 + N2 + N2 + N2
+ KCN
—N2+O-SO3H
Cu(CN)2 CuCl2
—CN
—Cl
+ HCl + HOH
H3PO2
提问：以甲苯为原料制备间溴甲苯
—CH3
？
CH3
—Br
CH3 +
HNO3 H2SO4
OH
使心脏收缩力加强，心 率加快，心输出量增加
3、营养物质 危害性：
如 氨基酸
1、致癌
2、毒品
如亚硝胺
如海洛因
3、产生一些毒素
第一节 胺（amine)
一、胺的分类和命名
RNH2（伯胺） R2NH（仲胺） R3N（叔胺） [R4N]+X-（季銨盐） [R4N]+OH-（季銨碱）
1、根据N原子连接烃基数目
胺与亚硝酸作用, 伯、仲、叔胺各 不同, 脂胺芳胺有差异。可用于鉴别。 1、伯胺与亚硝酸的反应 （1）脂肪伯胺 R—NH2 + HNO2 （2）芳香伯胺
—NH2 + HNO2
HCl 0~5℃ —N2+Cl- + H2O 室温 —OH + N2 + HCl
醇、烯烃 + N2 + H2O
2、仲胺与亚硝酸的反应 R2NH + HO—N=O —NHCH3 + HO—N=O
2,4,6-三溴苯胺(白色沉淀) 利用此性质可鉴别和定量分析苯胺。
邓健 制作
樊湘芳 审校
28
第二节 重氮盐和偶氮化合物
重氮和偶氮化合物都含有－N2－官能团。
CH2N2 N2 Cl+
N=N OH
重氮甲烷
氯化重氮苯
苯重氮酸
CH3N=NCH3 偶氮甲烷
N=N SO3Na
苯重氮磺酸钠
H3 C
N=N
OH
N=N
5~10℃
NH2 CH3—C=O O + CH3—C=O
O2N—
—NH2
H+•H2O
O —NH—C—CH3
O2N
完成反应式 O —NH—C— + HNO3 O —C — O —
H2SO4
O2N
+ HNO3Fra Baidu bibliotek
O —NH— C—
H2SO4
邻对位定位基：
间位定位基：
-NHR、-NH2、-OH、-OR、-O-C-R、-R O .. -X（Cl、Br、I） O N+R3 SO3H NO2 C= N C H COOR COOH
H
因为：pH<5
—N+—CH3 X CH3 OH
-
2、重氮盐与苯酚进行偶联反应
OH 弱碱性 PH< 9 CH3 —OH OH弱碱 —O—N=N— CH3 —N2+Cl- +
黄色、5-甲基-2-羟基偶氮苯
+ H2O
在强碱性溶液pH>9,偶联反应不能进行。 因为重氮正离子存在如下平衡
—N2+ + OH—N=N—O- + H+
H+
重排
R—N—N=O + H2O
R 油状物或固体
—N—N=O
ON—
—NHCH3
CH3
有致癌作用
3、叔胺与亚硝酸的反应 1）脂肪叔胺 R3N + HO—NO [R3NH]+ONONaOH R N + NaNO + H O 3 2 2
2）芳香叔胺
—N(CH3)2 + HO—N=O
O=N—
—N(CH3) 2
—N=N—OH
重 氮 酸 pH9~11
重氮酸盐 pH11~13
重氮酸和重氮盐都不能进行偶联反应
应反联偶 pH5~7 pH< 9 偶联反应
(CH3 )3 N OH +
—N2+Cl-
第三节
生物碱及生源胺
一、生物碱的概念及临床应用
生物碱——是一类含氮的具有显著生理活性的有 机碱性化合物。
目前应用于临床的生物碱有一百种以上。
二、几种常见的生物碱
吗啡,可待因和海洛因
HO O HO 吗 啡 (morphine) H H N
CH3O
CH3
O H3CCO
O HO
H
H N
CH3
吗啡作用机制和特点
可待因 (codein)
H CH3 O N H O H3CCO 海洛因 (heroin)
作用于阿片受体，产生镇痛、镇咳、祛痰作用，有 成瘾性。属麻醉性镇痛药（须按国家法令进行管理）
CH3 CH3CH—CH2CH—NH2 CH3 CH3C—CH2CH2CH2CH3
CH3
NH2
2—甲基—4—氨基戊烷
[CH3CH2]4 N+Cl 1 2
2—甲基—2—氨基己烷
3 4 5 6 7 8
氯化四乙基铵
CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH3 CH2NH2 NHCH3 3-氨甲基-6-甲氨基辛烷
NaOH
ONa
+ (CH3)2NH
N=O N(CH3) 2 N(CH3) 2 —N=O
+ HO—N=O
CH3
CH3
(五) 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。
Br NH2 ＋ 3 Br2 (水溶液) Br NH2 ＋ 3 HBr Br
R2NH > RNH2 > R3N >NH3 N电子云密度↑N接受质子能力↑ 碱性↑ 如果仅考虑斥电子的影响，碱性强弱如下： (CH3)3N > (CH3)2NH > CH3NH2 > NH3
但实际碱性强弱 如下
(CH3)2NH > CH3NH2 > (CH3)3N > NH3 PKb 3.3 3.4 4.2 4.7
第十二章
学习目的与要求
胺和生物碱
主讲：林连波
熟悉胺的结构、分类、命名及化学性质；熟悉重氮化合 物、偶氮化合物结构、重氮盐的性质。了解生物碱的概 念及临床运用。
胺、生物碱化合物—是分子中含有碳氮键（C—N） 的有机化合物 有利的一面：
1、治疗疾病
H2N—
—SO2NH2
2、维护人类健康
HO— —CHCH2NHCH3
固体
3
胺的酰化反应对人类有三方面的贡献：
1、可降低毒性
如 HO—
—NH2 +
CH3—C=O O CH3—C=O
O —NH—C—CH3
HO
Paracetamol (扑热息痛)
2、增加药物的脂溶性，有利体内吸收，提高疗效 或延长疗效
3、保卫氨基
例如
NH2
NH2
NO2
O —NH—C—CH3
HNO3•H2SO4
冰毒, 摇头丸, K粉
CH2CHNH2 CH3 CH2CHNHCH3 CH2CHNHCH3 CH3 CH3 O
O
O
NHCH3 Cl
苯丙胺 (1-苯基-2-丙胺) 甲基苯丙胺 MA
亚甲基二氧苯丙胺
中枢神经兴奋剂 ―冰毒”
―摇头丸”
MDMA
2-(2-氯苯基)-2-(甲氨基)环己酮 氯胺酮(K粉)
三、生物碱的通性
CH3
Fe H+
CH3
(CH3CO)2O
NO2 CH3 Br2 NHCOCH3 CH3
—Br NHCOCH3 H+
NH2 CH3
NaNO2 —Br NH2 HCl
H2 O
CH3
—Br N2+Cl-
H3PO2
H2O
CH3 —Br
思考题：
NH2
Br— Br
—Br
（二）偶联反应（Coupling reactiion）保氮
CH3
CH3–C–NH2 CH3
CH3
CH3–C–OH CH3
伯胺
叔醇
2、根据N原子连接烃基种类
脂肪胺R—NH2 芳香胺 —NH2
3、根据氨基数目
一元胺 CH3—NH2 二元胺 H2N—CH2CH2—NH2 多元胺 H2NCH2CH2C—(NH2)2 H
命名
简单胺是以胺为母体(简单)
CH3CH2NH2
碱性强弱主要由下列三种因素决定：
1、氨基氮原子上所连接基团的斥电子基↑ 斥 电子效应↑碱性↑ 2、氨基氮原子上所连接基团↑空间位阻↑氮原子接受 质子的能力↓ 3、氨基氮上连接的基团↑溶剂化程度↓碱性↓ (CH3)2NH OH2 溶剂化稳定
—NH2 [R4N+]OH- > R2NH > RNH2 > R3N >NH3> 季铵碱是强碱性物质,其碱性与NaOH相近。 为什么芳香胺碱性比氨弱呢？
偶氮苯
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4-甲基-4’-羟基偶氮苯
人民卫生电子音像出版社
一、重氮盐的制备及结构
NH2 ＋ NaNO2 ＋ 2 H2SO4 0~5℃ N N HSO4- ＋ NaHSO4 ＋ 2 H2O
+
重氮盐的结构：N 原子 sp 杂化
π-π 共轭效应使
芳香重氮盐稳定性增加
+ N≡N Cls p
+
人民卫生电子音像出版社
(CH3)2NH
CH3NHCH2CH3 CH2—NH2
乙胺
二甲胺
甲乙胺
CH2—NH2
乙二胺
(CH3CH2)2NH —NH2 —CH2NH2
二乙胺
苯胺
苯甲胺
芳香仲胺和叔胺是以芳香胺为母体，脂肪烃为取代基
—NHCH3
CH3—
N—甲基苯胺
—NHCH3 N—甲基—对甲基苯胺
比较复杂的胺是以烃作为母体，把氨基作为取代基
CH3
Pkb 9.4
9.56
9.28
8.90
NH2 NO2 Pkb 14.26 NH2 NO2
NH2 NO2 11.25
NH2
NO2 13.00
..
O N
O NH2
仅诱导无共轭
诱导+共轭效应
RNH2+HCl
O [H2N—
+ RNH3 Cl （RNH2•HCl）
—COCH2CH2N+H（C2H5）2]
用途 主要用于抑制剧烈疼痛，亦用于麻醉前给药 可待因 作用机理及特点 直接抑制延脑咳嗽中枢，产生强而快速的镇咳作用， 镇痛作用比吗啡弱，吗啡的1/4但比吗啡安全，成瘾 倾向也较小
奎宁(quinine)
CH3O
H
OH C H N N
CH=CH2 H
含喹啉环及脂氮杂环(叔胺)。 抗疟疾药，并有退热作用。
Ph3N 中性
13.8
给电子基在对位(间位)碱性↑
总结为:1、绝大多数取代基(除羟基外)，无 论是给电子基还是吸电子基，在邻 位时都使碱性减弱。
2、给电子基(甲基)对位(间位)使碱性增强， 而吸电子基使碱性减弱。且这种增强或 减弱的作用对位>间位
NH2
NH2
NH2
NH2 CH3 CH3
CH3 （-0.017） （+0.001） （-0.011）