第十七章-胺和酰胺

第十七章胺和酰胺胺类广泛存在于生物界，具有极重要的生理作用。绝大多数药物都含有胺的官能团——氨基。蛋白质、核酸、许多激素、抗生素和生物碱，都含有氨基，是胺的复杂衍生物，掌握胺的性质是研究这些复杂天然产物的基础。胺是氨分子中的氢原子被烃基取代的产物。NH3R—NH—R’R—N—R’R’’R—NH2一、胺的分类R—NH—R’R—N—R’R’’R—NH2伯胺仲胺叔胺（1）根据NH3分子中H被烃基取代的数目将胺分为：伯、仲、叔胺的区别与伯、仲、叔醇不同.CH3CH3—C—OHCH3CH3CH3—C—NH2CH3叔醇伯胺（2）根据分子中与氨基相连的烃基类别不同，分为脂肪胺和芳香胺。C2H5-NH2CH3-NH-C2H5C2H5-N-CH2CH2CH3-NH2-NH-C2H5-N(CH3)2注意：只有N原子直接与芳环相连才属于芳香胺.-CH2NH2-NH2芳香胺脂肪胺二、胺的命名首先注意氨、胺、铵三个字的区别。氨：表示NH3以及由氨衍生的基团。铵：表示季铵及氨、胺的盐(结构特点是：N与4个原子或基团相连，N原子带正电荷)。胺：表示NH3的烃基衍生物，如CH3-NH2。NH2NHN（1）简单胺的命名烃基名＋胺(按优先次序由小到大排列不同取代基)。甲胺甲基异丙基胺甲乙环丁胺二乙胺1,3-丙二胺CH3NH2CH3-NH-CH(CH3)2CH3-N-C2H5(C2H5)2NHH2N-CH2CH2CH2-NH2NH2-C2H4-NH2乙二胺（2）N上连有脂肪烃基的芳香仲胺和叔胺的命名：用“N”表示基团连在氮原子上。N-乙基苯胺N-甲基-N-乙基苯胺-NH-C2H5CH3—N-C2H5（3）较复杂的胺或多官能团化合物，按系统命名法命名.2,2,4-三甲基-3-氨基戊烷CH3-CH-CH—C—CH3CH3CH3CH3NH2（4）季铵盐和季铵碱的命名分别与NH4+X-、NH4+OH-的命名相似；NH4+OH-(CH3)4N+OH-(CH3)2N(C2H5)2OH-+氢氧化铵氢氧化四甲铵氢氧化二甲二乙铵如果NH4+中4个H原子没有完全被烃基取代，则生成的不是季铵类化合物，而是胺的盐类。CH3CH2-NH3+Cl－或写为CH3CH2-NH2·HCl氯化乙铵（或：乙胺盐酸盐）——伯胺的盐三、胺的结构胺与NH3相似，N原子采用不等性sp3杂化，形成三棱锥型分子。H107.3oNCH3CH3CH3108oNHHNHHCH3112.9o110.5o苯胺C—N键长为140pm，明显比脂肪胺中的C—N键长短，这表明N原子上的孤对电子参与了苯环的共轭，使芳胺C—N键具有部分双键的性质。NHH··既不是纯粹的p轨道,也不是纯粹的sp3轨道.N的杂化介于sp2~sp3.四、胺的物理性质低级胺的气味与氨相似，有的有鱼腥味。高级胺和仲胺的沸点比分子量相近的烷烃高。由于氮的电负性没有氧强，胺分子间的伯胺和仲胺的沸点比碳原子相同的叔胺高，主要原因是叔胺的氮原子上无氢键较醇分子间氢键弱，所以胺的沸点低于相对分子质量相近的醇的沸点。芳胺是无色的高沸点液体或低熔点的固体，难溶于水，具有特殊气味，毒性较大。胺盐为结晶形固体，易溶于水和乙醇。胺盐遇强碱则能释放出游离胺，说明胺是弱碱.五、胺的化学性质（1）碱性与成盐反应:NH3+H-OHNH4++OH-RNH2+H-OHRNH3++OH-RNH2+HClRNH3+Cl-RNH3+Cl-+NaOH—RNH2+NaCl+H2O影响脂肪胺类化合物碱性强弱的主要因素有：①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).溶剂化效应使其碱性强弱顺序为：伯胺仲胺叔胺RN+HHHOOHOHHHHHR2N+HHOHHOHHR3N+HOHH＞＞②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，接受质子的能力越强，碱性增强。芳胺N原子上的未共用电子对与苯环共轭，使电子云向苯环分散，结果使N原子的电子云密度减少，故碱性减弱。单一的电子效应使胺的碱性由强至弱顺序为：R3NR2NHR→NH2NH3芳香胺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。空间效应使其碱性强弱顺序为：伯胺仲胺叔胺综合多种因素，各类胺碱性强弱的大致排列顺序为:脂肪胺NH3芳香胺在脂肪胺中：仲胺伯胺和叔胺除季铵碱为强碱外，其余均为弱碱。NHN77%~81%（2）酰化反应和磺酰化反应伯胺、仲胺易与酰氯、酸酐或羧酸等酰化剂作用，氨基中的氢原子被酰基取代，生成N－取代酰胺。叔胺N上没有氢原子，不发生酰化。-CH2CH2NH2+-CO-Cl-CH2CH2NHCO-吡啶89%~98%R3N————不反应酰化剂-CO-Cl+NaOH——-CO—磺酰化反应磺酰化反应可用来鉴别伯、仲、叔胺。RNH2R2NHR3NS—ClOO不反应(结晶)NaOH溶解不溶S—NHROOSO2-NR2SO2-N-RNa+（3）与亚硝酸作用不同类型的胺与亚硝酸作用产物不同，可用于鉴别。伯胺与亚硝酸的反应脂肪伯胺与HNO2反应的产物常是醇、烯烃等的混合物，并定量的放出N2。可用于-NH2的定量测定.RNH2—————N2+H2O+混合物NaNO2+HCl注:亚硝酸不稳定，只能在反应过程中由亚硝酸盐与盐酸或硫酸作用产生。芳香伯胺在较低温度及过量强酸溶液中与HNO2反应，生成重氮盐。NH2NaNO2,HCl—————0~5℃氯化重氮苯(重氮盐)NaNO2,HCl常温以上DH2O+N≡NCl-+N2+HClOHN-亚硝基苯胺有强致癌性!仲胺与亚硝酸的反应生成黄色油状物或黄色固体N-亚硝基胺。(CH3)2NH+HNO2——(CH3)2N-NO+H2ON-亚硝基二甲胺(90%)NaNO2+HCl—————+H2OCH3N—HCH3N—NO叔胺与亚硝酸的反应脂肪叔胺:只能形成不稳定易水解的盐,无现象。R3N:+HNO2—R3NH+NO2-芳香叔胺:在芳环上导入-NO。N(CH3)2NaNO2,HCl—————89~90%N(CH3)2NOH+OH-[HO-N==N(CH3)2]Cl-+翠绿色酸性介质中：桔黄色第二节酰胺一．酰胺的命名简单的酰胺是在某酰基名称后加上“胺或某胺”，若酰胺氮原子上连有取代基，需在取代基名前加字母“N”，表示取代基连在氮原子上。NH2COCH3CH2OCNH2CH3OCNH乙酰胺苯乙酰胺乙酰苯胺C2H5CH3NCOCH3NHCH3COCH3N-甲基乙酰胺N-甲基-N-乙基乙酰胺二、酰胺的物理性质•在常温下，除甲酰胺是液体外，其它酰胺多为无色晶体。酰胺分子中含有羰基和氨基，它们分子间能形成氢键。由于酰胺分子间氢键缔合能力较强，因此其熔点、沸点甚至比相对分子质量相近的羧酸还高。当酰胺中氮原子上的氢被烷基取代后，缔合程度减小，熔点和沸点则降低。脂肪族N-烷基取代酰胺一般为液体。•低级酰胺易溶于水，随着相对分子质量的增大，溶解度逐渐减小。液体酰胺不但可以溶解有机物，而且也可以溶解许多无机物，是良好的溶剂。三、酰胺的化学性质•（一）酸碱性酰胺分子中羰基碳原子为sp2杂化，氮原子中孤对电子占据的p轨道能与羰基的π键形成p-π共轭体系。由于羰基有较强的吸电子作用，降低了氮原子上的电子云密度，减弱了氮原子接受质子的能力，故酰胺的水溶液不呈碱性，而为近中性的化合物。RCONHH（二）水解反应•酰胺在通常情况下较难水解，在酸或碱的催化下加热时，则可加速反应，但比酯的水解慢得多。水解生成羧酸和胺。RCNH2+H2OOHClNaOHRCOH+NH4ClORCONa+NH3O（三）与亚硝酸的反应RCNH2+HNO2ORCOH+N2+H2OORCNH2+HNO2ORCOH+N2+H2OO(2)水解反应：一、脲(尿素,urea):H2N-CO-NH2，是碳酸的二元酰胺。CO(NH2)2+HNO3——CO(NH2)2·HNO3(1)弱碱性：不能使石蕊试纸变色,只能与强酸成盐.第三节重要的碳酰衍生物CO(NH2)2+H2O酶CO2+2NH3HClDCO2+2NH4ClNaOHD2NH3+Na2CO3(3)与亚硝酸反应定量测定尿素的方法之一。H2N-CO-NH2+HNO2——CO2+2N2+2H2O(4)缩二脲的生成和缩二脲反应CONH2H2NCONH2H2N+150~160℃CONHH2NCONH2在缩二脲的碱性溶液中，加入少许硫酸铜溶液，溶液显紫红色或紫色，该反应称为缩二脲反应。凡分子中含有两个或两个以上酰胺键结构的化合物，如多肽、蛋白质等都能发生缩二脲反应.二、丙二酰脲丙二酰脲为无色结晶，熔点为245℃，微溶于水。H2CCOOC2H5COOC2H5CH2NH2NOC2H5NaH2CCONHCONHCO+丙二酰脲存在酮式-烯醇式的互变异构现象，其烯醇式呈酸性所以又称巴比妥酸。NHNHOOONNHOHOOH