芳香胺的堿性

1、第十二章 胺及生物堿(amine and alkaloid),掌握：胺的結(jié)構(gòu)特點，脂肪胺、芳香胺與氨的結(jié)構(gòu)比較； 胺的堿性；胺的反應(酰化、磺?；⑴c亞硝酸的反應)； 重氮鹽的放氮反應和偶聯(lián)反應。,熟悉：胺的分類、命名和物理性質(zhì)。,了解：生物堿的概念和功能；幾種毒品的結(jié)構(gòu)和毒害。,氨的烴基取代物稱為胺。許多胺類化合物在生命過程中起著重要的作用，如：氨基酸是構(gòu)成多種蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元

2、；膽堿是調(diào)節(jié)脂肪代謝的物質(zhì)等等。另外，胺類在醫(yī)藥領(lǐng)域占有非常重要的地位，如磺胺類藥物，生物堿類藥物。,第一節(jié)  胺,一、胺的分類和命名,1、分類,根據(jù)胺分子中與氮原子直接相連的烴基的種類不同，可分為脂肪胺和芳香胺。根據(jù)與氮原子相連的烴基數(shù)目不同可分為伯、仲、叔胺和季銨類。,官能團分類: 氨基 -NH2，亞氨基 ，次氨基 。,注意：伯、仲、叔胺與伯、仲、叔醇之間的區(qū)別。,2、命名,(1)

3、脂肪胺的命名：,普通命名法：適用于簡單胺，以胺為母體，烴基作為取代基，稱為“某胺”。,系統(tǒng)命名法：復雜的胺命名則以烴為母體，氨基為取代基。,(2)芳香胺的命名：,以芳香胺為母體，脂肪烴基為取代基，并在脂肪烴基名稱前標上“N”，表示此烴基是直接連在氮原子上的。,(3)季銨鹽和季銨堿的命名：同無機銨類化合物。,注意1：“氨”、“胺”、“銨”的用法：表示基團用“氨”(amino)，如氨基、 甲氨基（CH3NH-）

4、等；表示氨的烴基衍生物用“胺”(amine)； 表示季銨類化合物或胺的鹽用“銨” (ammonium)。,注意2：季銨鹽與銨鹽的區(qū)分：N上連有四個烴基的鹽是季銨鹽； N上除了烴基外，還連有H的鹽是胺的鹽。,二、胺的結(jié)構(gòu),1、 NH3與CH4的結(jié)構(gòu)比較：,等性雜化,等性sp3雜化軌道,不等性雜化,不等性sp3雜化軌道,正四面體形,棱錐形,2、脂肪胺的結(jié)構(gòu),如果將孤對電子所占據(jù)的軌

5、道看作一個基團，當N上連有三個不同的基團時，此N原子具有手性，該胺分子可以有一對對映體（如下圖）。,然而，孤對電子的體積畢竟太小，起不到一個基團的作用，這兩個對映體可通過一個平面形成過渡態(tài)相互轉(zhuǎn)變，而且轉(zhuǎn)變速度極快，室溫下無法分離這對對映體。,但是，雜環(huán)三級胺的N原子處在剛性環(huán)上時，翻轉(zhuǎn)受到限制，可以拆解成穩(wěn)定的對映異構(gòu)體。,另外，在季銨類化合物中氮的四個sp3雜化軌道都成鍵，翻轉(zhuǎn)受到限制，當四個基團互不相同時，能分離出穩(wěn)定的

6、、具有光學活性的對映體。,3、芳香胺的結(jié)構(gòu),苯胺分子的N原子雖仍然是棱錐形結(jié)構(gòu)，但由于受N原子與苯環(huán)共軛的影響，H-N-H所處平面與苯環(huán)平面之間的夾角僅有39.4°； H-N-H的鍵角為113.9°。,1、脂肪胺的堿性：,比較胺的堿性，即比較N結(jié)合質(zhì)子能力的大小。主要有三個因素：,①電子效應,脂肪胺中烴基的+I效應，使N上的電子云密度增高，堿性增強，N上的烴基越多，堿性越強；因此從電子效應考慮，堿性順序為：叔

7、胺>仲胺>伯胺>NH3 。但實際情況并非如此，例如：,仲胺的堿性最強，伯胺和叔胺次之，為什么？因為N結(jié)合H的能力不僅只由電子效應決定，還決定于空間效應和溶劑化效應。,②空間效應,胺的堿性強弱主要表現(xiàn)為帶孤對電子的N與質(zhì)子結(jié)合能力的大小。如果N上連接的基團越多越大，空間位阻就越大，與質(zhì)子的結(jié)合就越不易，堿性就越弱。從空間效應考慮，叔胺位阻最大，其堿性應最小。,③水的溶劑化效應,堿性大小還與質(zhì)子化后形成的銨正離子的溶

8、劑化程度有關(guān)。,N上結(jié)合的H越多，銨正離子與水形成氫鍵的機會就越多，即銨正離子的溶劑化程度越大，這樣使得正電荷越分散，銨正離子越穩(wěn)定。由于銨正離子越穩(wěn)定，OH-的濃度就越高，即堿性越強。因此伯胺氮上的氫最多，其銨正離子最穩(wěn)定：,單從溶劑化作用考慮，堿性順序為：伯胺>仲胺>叔胺。,綜上所述，胺堿性的強弱是這三種因素綜合作用的結(jié)果，脂肪胺的堿性一般是仲胺最強，伯胺和叔胺次之。它們的堿性都比氨強。,2、芳香胺的堿性,芳胺中

9、由于N上孤對電子所占據(jù)的軌道與苯環(huán)的p軌道共軛，N上的電子云密度向苯環(huán)分散，使N結(jié)合質(zhì)子的能力降低，即堿性減弱。因此芳香胺的堿性小于氨。,芳環(huán)上有取代基時電子效應是影響堿性的主要因素。,3、季銨堿的堿性,季銨堿是強堿性物質(zhì)，其堿性與氫氧化鈉相近。,R4N+與OH-之間是典型的離子鍵。季銨堿與酸作用生成季銨鹽。,R4N+Cl-是強堿強酸生成的鹽，與強堿作用后不會置換出游離的季銨堿，而是建立如下平衡：,因此，有以下堿性順序： 季銨堿&

10、gt;脂肪胺>NH3>芳香胺。,4、胺的成鹽反應,除季銨堿以外的胺，一般均為弱堿，可與酸成鹽，但一遇強堿又重新游離析出。,苯胺類化合物不穩(wěn)定，這是由于致活基團氨基的存在，使得苯環(huán)上電子云密度增加，導致苯環(huán)活性增高。為便于保存，可將其制成穩(wěn)定的鹽酸鹽，使用時用強堿將其游離出來。胺的這一性質(zhì)在醫(yī)藥上有廣泛應用。,(二) 酰化反應,胺的?；磻褪囚人嵫苌锏陌苯夥磻?，產(chǎn)物是酰胺。叔胺氮上無氫原子，不能起?；磻?。,該反應

11、在合成上主要用于保護氨基，如苯胺不穩(wěn)定，可以先?；煞€(wěn)定的酰胺，將氨基保護起來，反應后再將?；庀聛砘謴桶被?。,(三) 磺?；磻?伯胺和仲胺可與苯磺酰氯反應，生成相應的苯磺酰胺，這就是興斯堡（Hinsberg）反應。,此反應可用于伯仲叔胺的鑒別。,胺的磺?；磻捎糜谥苽涓鞣N磺胺藥物，例如磺胺胍的制備：,(四) 與亞硝酸的反應,胺與亞硝酸的反應很重要的。由于亞硝酸不穩(wěn)定，反應中一般用亞硝酸鈉和鹽酸或硫酸作用產(chǎn)生。不同胺與亞硝酸

12、反應產(chǎn)物不同，現(xiàn)象明顯，常用以區(qū)別胺。,1、伯胺與亞硝酸的反應,芳香伯胺與亞硝酸反應生成重氮鹽，這一反應稱為重氮化反應。,芳香重氮鹽只有在水溶液和低溫時才穩(wěn)定，干燥時易爆炸。在酸性條件 下稍加熱即分解，同時定量放出氮氣，此反應可用作伯氨基(-NH2)的定 量測定。,脂肪伯胺的重氮鹽即使在低溫下也不穩(wěn)定，自行分解生成烯、醇等混合物，同時放出氮氣。,2、仲胺與亞硝酸的反應,脂肪仲胺和芳香仲胺與亞硝酸反應都生成亞硝胺(N-亞硝

13、基胺)，呈中性的黃色油狀物或固體，不溶于水溶于有機溶劑。亞硝胺類是強治癌物。,3、叔胺與亞硝酸的反應,脂肪叔胺的氮原子上沒有氫，只能和亞硝酸發(fā)生酸堿反應生成亞硝酸鹽，它不穩(wěn)定易水解，用強堿處理重新游離出叔胺。,芳香叔胺與亞硝酸反應生成C-亞硝基化合物。反應在強酸條件下進行，實際產(chǎn)物是一個桔黃色的鹽，堿中和后才會顯出翠綠色。,第二節(jié) 重氮鹽的性質(zhì),芳香伯胺與亞硝酸在低溫下（0～5℃）發(fā)生重氮化反應，生成重氮鹽。,重氮鹽是離子型化合物

14、，具有鹽的性質(zhì)，易溶于水而不溶于一般有機溶劑。干燥的重氮鹽對于熱和震動都很敏感，制備時一般不從溶液中分去，而直接用于下步反應。,重氮正離子具有線形結(jié)構(gòu)，如苯重氮正離子：,重氮鹽的化學性質(zhì)很活潑，其主要反應分為兩大類。,一、取代反應（放氮反應）,重氮鹽分子中的重氮基 帶有正電荷，是強吸電子基，使C-N鍵的極性增強， 容易斷裂而放出氮氣。在不同條件下，重氮基可以被羥基、鹵素、氫原子 等取代。,重氮鹽可被次磷酸還原為肪烴，用此可以

15、起到占位作用。,,重氮鹽與酚類的偶聯(lián)反應在弱堿性溶液中進行最快。因為酚在弱堿性溶液中轉(zhuǎn)變成芳氧負離子 Ar-O- ，O- 使芳環(huán)電子云密度增高，有利于重氮正離子對芳環(huán)的進攻。,在強堿性溶液中(pH>10)，偶聯(lián)反應不能進行。因重氮正離子存在如下平衡，重氮酸和重氮酸鹽都不能進行偶聯(lián)反應。,第三節(jié) 生物堿,一、生物堿的概念及性質(zhì),生物堿（alkaloid）是生物體內(nèi)一類含氮的具有顯著生理活性的有機堿性物質(zhì)。,生物堿的分子結(jié)構(gòu)

16、多屬于仲胺、叔胺或季銨類，少數(shù)為伯胺類，常含有含氮雜環(huán)。,生物堿在植物中分布廣泛，故又稱植物堿。我國中草藥中含很多生物堿，中草藥的療效大多是由所含的生物堿而來。,性質(zhì)：,1、生物堿多數(shù)味苦無色。大多是無色固體，極少數(shù)是液體。,2、游離生物堿極性較小，一般不溶或難溶于水，能溶于有機溶劑。它們 的鹽類大多易溶于水及醇。,3、多數(shù)生物堿具有旋光性，大多是左旋的，具有明顯的生理效應。,4、生物堿遇一些試劑能發(fā)生沉淀，或產(chǎn)生不同的

17、顏色，可利用這些試劑 來檢測生物堿。常用的沉淀劑有苦味酸、磷鎢酸、磷鉬酸、鞣酸、碘 化鉍鉀、I2-KI溶液等。常用的顯色試劑有濃硫酸、濃硝酸、甲醛-濃硫 酸和濃氨水等。,由于生物堿在植物中常以有機酸鹽(如蘋果酸鹽、琥珀酸鹽、草酸鹽、檸檬酸鹽等)形式存在，因此從植物中提取生物堿時，常用稀鹽酸或稀硫酸溶液使它們從有機酸鹽游離成為鹽酸鹽或硫酸鹽轉(zhuǎn)移到提取液中，然后用NaOH或Ca(OH)2處理，水溶性

18、很小的生物堿就沉淀下來，最后用有機溶劑將游離的生物堿萃取出來。,二、重要的生物堿,1、莨菪堿和阿托品,莨菪堿分布在顛茄、莨菪、曼陀羅、洋金花等茄科植物中，屬顛茄族生物堿。莨菪堿為左旋體，在堿性條件下或受熱易消旋化，消旋化的莨菪堿就是阿托品(atropine)。,臨床上阿托品用于平滑肌痙攣、胃及十二指腸潰瘍、散瞳、盜汗等。還可用作麻醉前給藥、有機磷農(nóng)藥引起的中毒等。阿托品的毒性比莨菪堿小，但作用強度也只有莨菪堿的一半。,三、嗎啡