芳香胺的碱性课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十二章 胺及生物碱(amine and alkaloid),掌握,：,胺的结构特点，脂肪胺、芳香胺与氨的结构比较；,胺的碱性；胺的反应(酰化、磺酰化、与亚硝酸的反应)；,重氮盐的放氮反应和偶联反应熟悉：,胺的分类、命名和物理性质了解：,生物碱的概念和功能；几种毒品的结构和毒害氨的烃基取代物,称为,胺,许多胺类化合物在生命过程中起着重要的作用，如：氨基酸,是构成多种蛋白质的基本结构单元；胆碱是调节脂肪代谢的,物质等等另外，胺类在医药领域占有非常重要的地位，如,磺胺类药物，生物碱类药物第一节 胺,一、胺的分类和命名,1、分类,根据胺分子中与氮原子直接相连的烃基的种类不同,，可分为,脂肪胺和,芳香胺,根据与氮原子相连的烃基数目不同,可分为,伯、仲、叔胺和季铵类,官能团分类:氨基,-NH,2,，亚氨基 ，次氨基 注意,：伯、仲、叔胺与伯、仲、叔醇之间的区别2、命名,(1)脂肪胺的命名：,普通命名法：适用于简单胺，以胺为母体，烃基作为取代基，称为“某胺”系统命名法：复杂的胺命名则以烃为母体，氨基为取代基2)芳香胺的命名：,以芳香胺为母体，脂肪烃基为取代基，并在脂肪烃基名称前标上“N”，,表示此烃基是直接连在氮原子上的。

3)季铵盐和季铵碱的命名：同无机铵类化合物注意1：,“氨”、“胺”、“铵”的用法：表示基团用“氨”(amino)，如氨基、,甲氨基（CH,3,NH-）等；表示氨的烃基衍生物用“胺”(amine)；,表示季铵类化合物或胺的盐用“铵”(ammonium)注意2：,季铵盐与铵盐的区分：N上连有四个烃基的盐是季铵盐；,N上除了烃基外，还连有H的盐是胺的盐二、胺的结构,1、NH,3,与CH,4,的结构比较：,等性杂化,等性sp,3,杂化轨道,不等性杂化,不等性sp,3,杂化轨道,正四面体形,棱锥形,2、脂肪胺的结构,如果将孤对电子所占据的轨道看作一个基团，当N上连有三个不同的,基团时，此N原子具有手性，该胺分子可以有一对对映体（如下图）然而，孤对电子的体积毕竟太小，起不到一个基团的作用，这两个对,映体可通过一个平面形成过渡态相互转变，而且转变速度极快，室温,下无法分离这对对映体但是，杂环三级胺的N原子处在刚性环上时，翻转受到限制，可以拆解,成稳定的对映异构体另外，在季铵类化合物中氮的四个sp,3,杂化轨道都成键，翻转受到限制，,当四个基团互不相同时，能分离出稳定的、具有光学活性的对映体3、芳香胺的结构,苯胺分子的N原子虽仍然是棱锥形结构，但由于受N原子与苯环共轭的,影响，H-N-H所处平面与苯环平面之间的夹角仅有39.4；,H-N-H的键角为113.9。

三、胺的物理性质,1、沸点：由于形成氢键数目和能力不同，分子量相近时的沸点顺序为：,伯胺仲胺叔胺；醇胺烷烃2、溶解度：胺是极性分子，能与水产生氢键，因此低级脂肪胺(六个碳,原子以下)能溶于水，高级胺则难溶于水3、芳香胺为高沸点液体或低熔点固体，具有特殊的气味，具有较大的,毒性一般芳胺较难溶于水四、胺的化学性质,(一)碱性与成盐反应,由于N上的孤对电子易与质子结合，故胺和氨相似呈碱性胺的碱性,用,K,b,表示,：,p,K,b,=-lg,K,b,，p,K,b,越小碱性越强一般脂肪胺的p,K,b,=35，芳香胺的,p,K,b,=710，NH,3,的p,K,b,=4.761、脂肪胺的碱性：,比较胺的碱性，即比较N结合质子能力的大小主要有三个因素：,电子效应,脂肪胺中烃基的,+I,效应，使N上的电子云密度增高，碱性增强，N上的,烃基越多，碱性越强；因此从电子效应考虑，碱性顺序为：,叔胺仲胺伯胺NH,3,但实际情况并非如此，例如：,仲胺的碱性最强，伯胺和叔胺次之，为什么？,因为N结合H的能力不仅,只由电子效应决定，还决定于空间效应和溶剂化效应空间效应,胺的碱性强弱主要表现为带孤对电子的N与质子结合能力的大小。

如果,N上连接的基团越多越大，空间位阻就越大，与质子的结合就越不易，,碱性就越弱从空间效应考虑，叔胺位阻最大，其碱性应最小水的溶剂化效应,碱性大小还与质子化后形成的铵正离子的溶剂化程度有关N上结合的H越多，铵正离子与水形成氢键的机会就越多，即铵正离子,的溶剂化程度越大，这样使得正电荷越分散，铵正离子越稳定由于,铵正离子越稳定，OH,-,的浓度就越高，即碱性越强因此伯胺氮上的氢,最多，其铵正离子最稳定：,单从溶剂化作用考虑，碱性顺序为：伯胺仲胺叔胺综上所述，,胺碱性的强弱是这三种因素综合作用的结果，脂肪胺的碱性,一般是仲胺最强，伯胺和叔胺次之它们的碱性都比氨强2、芳香胺的碱性,芳胺中由于N上孤对电子所占据的轨道与苯环的p轨道共轭，N上的电子,云密度向苯环分散，使N结合质子的能力降低，即碱性减弱因此,芳香,胺的碱性小于氨,芳环上有取代基时电子效应是影响碱性的主要因素3、季铵碱的碱性,季铵碱是强碱性物质，其碱性与氢氧化钠相近R,4,N,+,与OH,-,之间是典型的离子键季铵碱与酸作用生成季铵盐R,4,N,+,Cl,-,是强碱强酸生成的盐，与强碱作用后不会置换出游离的季铵碱，,而是建立如下平衡：,因此，有以下,碱性顺序：季铵碱脂肪胺NH,3,芳香胺。

4、胺的成盐反应,除季铵碱以外的胺，一般均为弱碱，可与酸成盐，但一遇强碱又重新,游离析出苯胺类化合物不稳定，这是由于致活基团氨基的存在，使得苯环上电子云,密度增加，导致苯环活性增高为便于保存，可将其制成稳定的盐酸盐，,使用时用强碱将其游离出来胺的这一性质在医药上有广泛应用二)酰化反应,胺的酰化反应就是羧酸衍生物的氨解反应，产物是酰胺叔胺,氮上无氢原子，不能起酰化反应该反应在合成上主要用于保护氨基,，如苯胺不稳定，可以先酰化成,稳定的酰胺，将氨基保护起来，反应后再将酰基水解下来恢复氨基三)磺酰化反应,伯胺和仲胺可与苯磺酰氯反应，生成相应的苯磺酰胺，这就是,兴斯堡,（Hinsberg）反应,此反应可用于伯仲叔胺的鉴别胺的磺酰化反应可用于制备各种磺胺药物，例如磺胺胍的制备：,(四)与亚硝酸的反应,胺与亚硝酸的反应很重要的由于亚硝酸不稳定，反应中一般用亚硝,酸钠和盐酸或硫酸作用产生不同胺与亚硝酸反应产物不同，现象明,显，常用以区别胺1、伯胺与亚硝酸的反应,芳香伯胺与亚硝酸反应生成重氮盐，这一反应称为重氮化反应芳香重氮盐只有在水溶液和低温时才稳定，干燥时易爆炸在酸性条件,下稍加热即分解，同时定量放出氮气，此反应可用作伯氨基(-NH,2,)的定,量测定。

脂肪伯胺的重氮盐即使在低温下也不稳定，自行分解生成烯、醇等混,合物，同时放出氮气2、仲胺与亚硝酸的反应,脂肪仲胺和芳香仲胺与亚硝酸反应都生成亚硝胺(N-亚硝基胺)，呈中性,的黄色油状物或固体，不溶于水溶于有机溶剂亚硝胺类是强治癌物3、叔胺与亚硝酸的反应,脂肪叔胺,的氮原子上没有氢，只能和亚硝酸发生酸碱反应生成亚硝酸盐，,它不稳定易水解，用强碱处理重新游离出叔胺芳香叔胺,与亚硝酸反应生成C-亚硝基化合物反应在强酸条件下进行，,实际产物是一个桔黄色的盐，碱中和后才会显出翠绿色第二节 重氮盐的性质,芳香伯胺与亚硝酸在低温下（05）发生重氮化反应，生成重氮盐重氮盐是离子型化合物，具有盐的性质，易溶于水而不溶于一般有机,溶剂干燥的重氮盐对于热和震动都很敏感，制备时一般不从溶液中,分去，而直接用于下步反应重氮正离子具有线形结构，如苯重氮正离子：,重氮盐的化学性质很活泼，其主要反应分为两大类一、取代反应（放氮反应）,重氮盐分子中的重氮基 带有正电荷，是强吸电子基，使C-N键的极性增强，,容易断裂而放出氮气在不同条件下，重氮基可以被羟基、卤素、氢原子,等取代重氮盐可被次磷酸还原为肪烃，用此可以起到占位作用。

二、偶联反应（保留氮的反应）,由于重氮盐中重氮正离子的N与苯环共轭，N上的正电荷向苯环分散，故,重氮正离子是较弱的亲电试剂，它只能进攻芳胺和酚这样的活性较高的芳,环，发生亲电取代反应，,这种重氮盐与活泼芳香化合物(芳胺或酚类)作用,生成,偶氮化合物,重氮盐与肪胺的反应最佳pH为57，酸性强时氨基质子化使芳环上的电子,云密度降低，不利于重氮正离子的进攻重氮盐与酚类的偶联反应在弱碱性溶液中进行最快因为酚在弱碱性溶液,中转变成芳氧负离子 Ar-O,-,，O,-,使芳环电子云密度增高，有利于重氮正离,子对芳环的进攻在强碱性溶液中(pH10)，偶联反应不能进行因重氮正离子存在如下,平衡，重氮酸和重氮酸盐都不能进行偶联反应偶联反应符合定位规则，发生在羟基或氨基的对位，当对位被占据时则,发生在邻位如下列各化合物中箭头所示为偶联反应发生的位置：,偶氮化合物具有各种鲜艳的颜色常用作染料称偶氮染料，也作为酸碱,指示剂第三节 生物碱,一、生物碱的概念及性质,生物碱（alkaloid）,是生物体内一类含氮的具有显著生理活性的有机,碱性物质生物碱的分子结构,多属于仲胺、叔胺或季铵类，少数为伯胺类，常含有,含氮杂环。

生物碱在植物中分布广泛，故又称,植物碱,我国中草药中含很多生物碱，,中草药的疗效大多是由所含的生物碱而来性质：,1、生物碱多数味苦无色大多是无色固体，极少数是液体2、游离生物碱极性较小，一般不溶或难溶于水，能溶于有机溶剂它们,的盐类大多易溶于水及醇3、多数生物碱具有旋光性，大多是左旋的，具有明显的生理效应4、生物碱遇一些试剂能发生沉淀，或产生不同的颜色，可利用这些试剂,来检测生物碱常用的沉淀剂,有苦味酸、磷钨酸、磷钼酸、鞣酸、碘,化铋钾、,I,2,-KI,溶液等常用的显色试剂有浓硫酸、浓硝酸、甲醛-浓硫,酸和浓氨水等由于生物碱在植物中常以有机酸盐(如苹果酸盐、琥珀酸盐、草酸盐、,柠檬酸盐等)形式存在，因此从植物中提取生物碱时，常用稀盐酸或,稀硫酸溶液使它们从有机酸盐游离成为盐酸盐或硫酸盐转移到提取,液中，然后用NaOH或Ca(OH),2,处理，水溶性很小的生物碱就沉淀下,来，最后用有机溶剂将游离的生物碱萃取出来二、重要的生物碱,1、莨菪碱和阿托品,莨菪碱分布在颠茄、莨菪、曼陀罗、洋金花等茄科植物中，属颠茄族,生物碱莨菪碱为左旋体，在碱性条件下或受热易消旋化，消旋化的,莨菪碱就是阿托品(atropine)。

临床上阿托品用于平滑肌痉挛、胃及十二指肠溃疡、散瞳、盗汗等还可用作麻醉前给药、有机磷农药引起的中毒等阿托品的毒性比,莨菪碱小，但作用强度也只有莨菪碱的一半2、麻黄碱,麻黄是我国特产的一种中药，其主要成分是生物碱，其中麻黄碱占60,以上，其次为伪麻黄碱等麻黄碱有类似肾上腺素的作用，能扩张支气管、收缩粘膜血管、增高血,压等临床上常用其盐酸盐治疗支气管哮喘、过敏性反应和低血压等三、吗啡、可待因、海洛因,罂粟是一种一年或两年生的草本植物，其带籽的蒴果含有一种浆液，,在空气中干燥后形成棕黑色粘性团块，这就是中药阿片（opium），,旧称,鸦片,阿片中含20种以上的生物碱，其中最重要的是吗啡、可待因和罂粟碱等，,尤其是前两者在临床上应用较多吗啡及其重要衍生物一般具有以下结构通式吗啡,是阿片中含量最多的有效成分，有强的止痛性能，但容易成瘾，,一般只为解除晚期癌症病人的痛苦而使用可待因,成瘾倾向小，被广泛用作局部麻醉剂，但它在阿片中的含量,(0.5)比吗啡(715)低得多，一般它是由吗啡甲基化制得海洛因,即二乙酰基吗啡，自然界不存在，其成瘾性为吗啡的35倍，,海洛因从不作为药用，是对人类危害最大的毒品之一。