有机化学课件第十二章胺和生物碱

第十二章胺和生物碱主讲：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。学习目的与要求含氮化合物——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——SO2NH22、维护人类健康HO——CHCH2NHCH3OH3、营养物质如氨基酸危害性1、致癌如亚硝胺2、毒品如海洛因3、产生一些毒素使心脏收缩力加强，心率加快，心输出量增加第一节胺（amine)RNH2（伯胺）R2NH（仲胺）R3N（叔胺）[R4N]+X-（季銨盐）[R4N]+OH-（季銨碱）1、根据N原子连接烃基数目一、胺的分类和命名CH3–C–NH2CH3CH3伯胺CH3–C–OHCH3CH3叔醇3、根据氨基数目一元胺CH3—NH2二元胺H2N—CH2CH2—NH2多元胺H2NCH2CH2C—(NH2)2H脂肪胺R—NH2芳香胺—NH22、根据N原子连接烃基种类命名简单胺是以胺为母体(简单)CH3CH2NH2(CH3)2NHCH3NHCH2CH3CH2—NH2CH2—NH2乙胺二甲胺甲乙胺乙二胺二乙胺苯胺苯甲胺(CH3CH2)2NH—NH2—CH2NH2N—甲基苯胺N—甲基—对甲基苯胺—NHCH3CH3——NHCH3芳香仲胺和叔胺是以芳香胺为母体，脂肪烃为取代基2—甲基—4—氨基戊烷2—甲基—2—氨基己烷氯化四乙基铵比较复杂的胺是以烃作为母体，把氨基作为取代基[CH3CH2]4N+Cl-CH3CH3CH3CH—CH2CH—NH2CH3C—CH2CH2CH2CH3CH3NH2CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH3CH2NH2NHCH33-氨甲基-6-甲氨基辛烷3-aminomethyl-6-methylaminooctane12345678氢氧化二甲基乙基异丙基铵溴化三甲基乙基铵CH3CH3CH3CH3N—CH2CH3+Br-CH3—N—CHCH3+OH-CH3CH2CH3二、胺的物理性质（自学）HOCH2CH2N(CH3)3OH-+(CH3)4N+OH-氢氧化羟乙基三甲基铵(胆碱，choline)氢氧化四甲铵tetramethylammoniumhydroxide三、胺的结构NHHH107°NCH3CH3CH3108°HH3CHN112.9°105.9°SRN2S22PX12PY12PZ1↑↑↑↑↑↑↑↑CNSR25kJ（一）碱性与成盐反应四、胺的化学性质R2NHRNH2R3NNH3N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：碱性强弱与胺的结构有关，基本规律如下：(CH3)2NHCH3NH2NH3(CH3)3N但实际碱性强弱如下(CH3)2NHCH3NH2(CH3)3NNH3PKb3.33.44.24.72、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↓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↑3、氨基氮上连接的基团↑溶剂化程度↓碱性↓(CH3)2NHOH2溶剂化稳定[R4N+]OH-R2NHRNH2R3NNH3—NH21）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？sp3杂化,但含更多p成分PhNH2Ph2NHPh3NPkb9.413.8中性—NH2Y碱性给电子基对位(间位)碱性↑NHNH2NHCH3N(CH3)2pKb9.409.609.6213.8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。NH2NH2CH3NH2CH3NH2CH3Pkb9.49.569.288.90CH3（-0.011）（-0.017）（+0.001）2、给电子基(甲基)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NH2NO2NH2NO2NH2NO2Pkb14.2611.2513.00NH2NO2NH2ONO..诱导+共轭效应仅诱导无共轭[H2N——COCH2CH2N+H（C2H5）2]Cl-可溶于水OH2N——COCH2CH2NC2H5）2普鲁卡因，难溶于水ORNH2+HClRNH3+Cl-（RNH2•HCl）R3N+R—X——[R4N+]Cl-叔胺与卤代烷作用生成季铵盐—N+H3Cl-—NH2+HCl——[R4N+]OH–+HCl——[R4N+]Cl-+H2O[R4N+]OH–+KI——[R4N+]I-↓（二）酰化反应OR—NH2+Cl—C—R'——OR2—NH+Cl—C—R'——ORNH—C—R'+HClOR2N—C—R'+HClOR3N+Cl—C—R'——×ORNH—C—R'+R'COOHR—NH2+R'—C—O—C—R'——OOR2NH液体固体+CH3COOH—NH—C—CH3O+CH3—C—O—C—CH3——O—NH2O胺的酰化反应对人类有三方面的贡献：1、可降低毒性如—NH2HO—+CH3—C=OCH3—C=OO—NH—C—CH3OHO2、增加药物的脂溶性，有利体内吸收，提高疗效或延长疗效Paracetamol(扑热息痛)H+•H2O—NH2O2N——NH—C—CH3O—NH—C—CH3OO2NHNO3•H2SO45~10℃NH2+CH3—C=OCH3—C=OO例如3、保卫氨基NH2NH2NO2—NH—C—OO2NNR2NHROROHXRN+R3SO3HNO2C=NCHCOORCOOHOO—NH—C—+HNO3H2SO4+HNO3H2SO4—C—O—O—NO2—C—O—O完成反应式邻对位定位基间位定位基（三）磺化反应—SO2Cl+H2NR—SO2NRNa+-+H2ONaOH—SO2Cl+NR3×+HCl—S—NRH—SO2Cl+HNR2NaOH×有一定的m.p—SO2NR2+HCl醇、烯烃+N2+H2O（四）与亚硝酸的作用（1）脂肪伯胺R—NH2+HNO2—N2+Cl-+H2O（2）芳香伯胺—NH2+HNO2HCl0~5℃—OH+N2+HCl室温1、伯胺与亚硝酸的反应胺与亚硝酸作用,伯、仲、叔胺各不同,脂胺芳胺有差异。可用于鉴别。—NHCH3+HO—N=O—N—N=OCH3[R3NH]+ONO-R3N+NaNO2+H2ONaOH3、叔胺与亚硝酸的反应R3N+HO—NO1）脂肪叔胺2、仲胺与亚硝酸的反应R2NH+HO—N=OH+重排—NHCH3ON—有致癌作用R—N—N=O+H2OR油状物或固体—N(CH3)2O=N——N(CH3)2+HO—N=O2）芳香叔胺ONaN=O+(CH3)2NHNaOHN(CH3)2CH3+HO—N=ON(CH3)2CH3—N=O邓健制作樊湘芳审校28(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。NH2＋3Br2(水溶液)NH2＋3HBrBrBrBr2,4,6-三溴苯胺(白色沉淀)利用此性质可鉴别和定量分析苯胺。人民卫生电子音像出版社29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。CH2N2N=NN2Cl-+OHCH3N=NCH3N=NN=NOHH3CN=NSO3Na重氮甲烷偶氮甲烷偶氮苯氯化重氮苯苯重氮酸苯重氮磺酸钠4-甲基-4’-羟基偶氮苯人民卫生电子音像出版社30重氮盐的结构：N原子sp杂化sp+π-π共轭效应使芳香重氮盐稳定性增加N≡NClCl--+N≡NClCl--+一、重氮盐的制备及结构NH20~5℃+＋NaNO2＋2H2SO4NNHSO4-＋NaHSO4＋2H2O—N2+O-SO3H—OH+N2+KCNCu(CN)2+HOHH3PO2+HClCuCl2—CN+N2—Cl+N2+N2（一）取代反应（放氮反应）N2+Cl¯吸电子作用+HOHH2SO4CH3+HNO3H2SO4NO2CH3FeH+(CH3CO)2ONH2CH3提问：以甲苯为原料制备间溴甲苯—CH3—BrCH3？Br2NHCOCH3CH3H+H2ONHCOCH3CH3—BrNH2CH3—BrNaNO2HClNH2BrBr——Br思考题：H3PO2H2O—BrCH3N2+Cl-CH3—Br（二）偶联反应（Couplingreactiion）保氮偶联反应——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—N=N——N(CH3)2黄色、对一二甲氨基偶氮苯1、重氮盐与芳香叔胺进行偶联反应ArN+≡N:Ar—N=N+:..重氮离子的共振结构是下列两个共振式的杂化体pH5~7+—N=N+:—N(CH3)2为什么pH5~7，低于5行吗？因为：pH5—N+—CH3HCH3X-2、重氮盐与苯酚进行偶联反应—N2+Cl-CH3OH+弱碱性PH9—O-+H2O—OHOH-弱碱CH3OH—N=N—黄色、5-甲基-2-羟基偶氮苯在强碱性溶液pH9,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—OH—N=N—O-+H+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OH(CH3)3NpH9偶联反应pH5~7应反联偶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，成瘾倾向也较小用途主要用于抑制剧烈疼痛，亦用于麻醉前给药作用机制和特点作用于阿片受体，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）吗啡吗啡,可待因和海洛因HOOHOHNCH3H吗啡(morphine)可待因CH3OOHOHNCH3H(codein)海洛因H3CCOOH3CCOHNCH3H(heroin)OONCH3OCOHHHCH=CH2NH含喹啉环及脂氮杂环(叔胺)。抗疟疾药，并有退热作用。奎宁(quinine)冰毒,摇头丸,K粉“冰毒”“摇头丸”中枢神经兴奋剂CH2CHNH2苯丙胺(1-苯基-2-丙胺)甲基苯丙胺MAMDMACH3CH2CHNHCH3CH3CH2CHNHCH3CH3OO氯胺酮(K粉)ONHCH3Cl亚甲基二氧苯丙胺2-(2-氯苯基)-2-(甲氨基)环己酮三、生物碱的通性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。生物碱生物碱盐H+OH-(难溶于水)(易溶于水)4.生物碱的沉淀反应常用沉淀剂有：碘化汞钾(K2HgI4)碘化铋钾(BiI3·KI)碘-碘化钾(KI-I2)苦味酸(2,4,6-三硝基苯酚)磷钨酸(H3PO4·12WO3·H2O)硅钨酸(SiO2·12WO3·4H2O)生物碱可与生物碱试剂发生沉淀反应。生物碱可与某些试剂发生特殊的显色反应。常用的颜色反应试剂有：硫酸，硝酸，盐酸、甲醛，氨水等。其反应机理可能包括氧化、脱水、缩合等反应。5.生物碱的显色反应阿托品吗啡可卡因1%钒酸铵红色红色兰色兰色棕色棕色浓H2SO4利用生物碱的沉淀反应和显色反应可鉴别生物碱。生源胺的概念（补充）生源胺——是指人体中担负神经传导作用的胺类化合物它们的名称和结构如下：HO——CHCH2NH2OHHO——CHCH2NHCH3OH去甲肾上腺素肾上腺素收缩血管、升高血压作用使心脏收缩力加强，心率加快，心输出量增加是副交感神经系统中传导神经冲动的生源胺脑神经传递介质HO——CH2CH2NH2多巴胺（儿茶酚胺）是合成去甲肾上腺素的前体，是中枢神经和传出神经的一种递质作业：P176~177页(1)(2)(3)(4)12-4、1