第十六章 含氮有機(jī)化合物

1、第十六章 有機(jī)含氮化合物 分子結(jié)構(gòu)中含有碳氮鍵(C－N)的一類化合物。廣泛分布于自然界中，與日常生活及生命過(guò)程密切相關(guān)，在生命科學(xué)中占有及其重要的地位 。第一節(jié) 胺 一、胺的結(jié)構(gòu)、分類和命名 氨分子中的氫原子被烴基所取代的衍生物稱為胺。,(一) 分類 按烴基種類的不同分為:脂肪胺和芳香胺。 按氨基個(gè)數(shù)的不同分為:一元胺(含一個(gè)氨基)、二元胺(含兩個(gè)氨基)和多元胺(含兩個(gè)以上的氨基)。,伯胺、仲

2、胺、叔胺（分別用1º胺、2º胺、3º胺來(lái)表示）,伯胺、仲胺、叔胺與伯醇、仲醇、叔醇不同。,伯胺 仲醇,季銨堿或季銨鹽,(二) 命名 簡(jiǎn)單胺的命名是以胺為母體。CH3NH2 CH3CH2NHCH2CH3 H3NHCH2CH3 甲胺 二乙胺

3、 甲乙胺,苯胺,芐胺,?-萘胺,Note:當(dāng)?shù)由贤瑫r(shí)連有芳香烴基和脂肪烴基時(shí)，則以芳香胺作為母體，脂肪烴基作為取代基寫在母體名稱前，并冠以“N” 字：,N-甲基苯胺,N,N-二甲基苯胺,N-甲基-N-乙基苯胺,比較復(fù)雜的胺，則以烴等為母體，氨基作為取代基。,2-甲基-3-氨基戊烷,2-二乙氨基丁烷,季銨類化合物的命名與無(wú)機(jī)銨鹽和氫氧化銨的命名相似。例如：[(CH3)4N] + Cl－ [(CH3

4、)3NCH2CH3]+OH－ 氯化四甲銨 氫氧化三甲基乙基銨注意“氨”、“胺”和“銨”的區(qū)別,2-氨基乙醇,S,O,3,H,H,2,N,,,,,,,,,,,,對(duì)氨基苯磺酸,二、胺的結(jié)構(gòu) N采取sp3雜化，脂肪胺具有類似氨的結(jié)構(gòu)，是一個(gè)棱錐體結(jié)構(gòu)，胺的孤對(duì)電子位于棱錐體的頂端，決定了胺的某些化學(xué)性質(zhì)，例如堿性和親核性。,氨、甲胺和三甲胺的結(jié)構(gòu),三、胺的性質(zhì)

5、1．胺的堿性和成鹽反應(yīng),Note:胺的堿性較弱，由I效應(yīng)、空間效應(yīng)和溶劑化效應(yīng)共同影響，結(jié)果：脂肪胺>氨>芳胺,氯化苯銨 苯胺鹽酸鹽,2．酰化反應(yīng) 伯胺和仲胺可與酰氯及酸酐反應(yīng)，氮上氫被酰基取代，叔胺氮原子上無(wú)氫原子，所以不能發(fā)生?；磻?yīng)。,酰化對(duì)于藥物的修飾具有重要的意義。藥物分子中引進(jìn)酰基后，?？稍黾铀幬锏闹苄裕欣隗w內(nèi)的吸收，提高或延長(zhǎng)其療效，并可降低藥物毒性。,撲熱息痛,對(duì)羥基苯胺,氨

6、基易于被氧化，在有機(jī)合成及藥物制備中常用酰化反應(yīng)來(lái)保護(hù)氨基。,3．與亞硝酸反應(yīng) (1) 伯胺與亞硝酸的反應(yīng),,,(2) 仲胺與亞硝酸反應(yīng),N-亞硝基化合物為黃色油狀液體或固體，可用于鑒別，毒性很強(qiáng)，它可以破壞生物體內(nèi)的細(xì)胞蛋白，是引起人類癌癥的主要致癌物，在近300種N-亞硝基化合物中約90％具有致癌作用。,(3) 叔胺與亞硝酸的反應(yīng) 生成鹽，無(wú)明顯變化，可用于與伯、仲胺的區(qū)別。,芳香叔胺與亞硝酸反應(yīng)，發(fā)生芳環(huán)上的親

7、電取代反應(yīng)，生成C-亞硝基化合物，這是在強(qiáng)酸條件下發(fā)生的反應(yīng)，實(shí)際產(chǎn)物是紅色鹽酸鹽，可用于鑒別 。,N,N-二甲基苯胺,N,N-二甲基對(duì)亞硝基苯胺,4．芳胺苯環(huán)的親電取代反應(yīng),5. 重氮化及重氮鹽的偶聯(lián)反應(yīng),Note：重氮鹽在低溫水溶液中較穩(wěn)定，溫度升高時(shí)分解，放出氮?dú)馍煞印?低溫條件下，芳香伯胺在強(qiáng)酸性溶液中與亞硝酸反應(yīng)，生成芳香重氮鹽，該反應(yīng)稱為重氮化反應(yīng),白,用于鑒別,對(duì)二甲氨基偶氮苯(黃色),在適當(dāng)?shù)臈l件下，重氮鹽可與芳胺或酚

8、類化合物作用，生成一類有顏色的偶氮化合物。這類反應(yīng)稱為偶聯(lián)反應(yīng)。,對(duì)羥基偶氮苯(桔黃色),第二節(jié) 酰胺一、酰胺的結(jié)構(gòu)和命名 羧酸分子中羧羥基被氨基或烴氨基取代后的化合物稱為酰胺，通式為：,酰胺氮上連有取代基時(shí)，將取代基的名稱寫在酰胺名稱之前，并加詞首“N-”或“N,N-”，以表示該取代基是直接與氮原子相連接的。例如：,N-甲基乙酰胺,N,N-二甲基苯甲酰胺,N-甲基-N-乙基丙酰胺,二、酰胺的化學(xué)性質(zhì) 1. 酸

9、堿性 酰胺是近似中性的化合物，不能使石蕊試紙變色。,2．水解 在通常情況下酰胺水解較慢，但在酸或堿的催化下能加速反應(yīng)進(jìn)行，生成羧酸或羧酸鹽。,青霉素分子中有酰胺鍵，需采用粉針劑，在臨用時(shí)配制，當(dāng)日用完。,三、重要的酰胺及其衍生物 (一) 尿素[CO(NH2)2] 尿素又叫脲，它可以看成是碳酸的酰二胺。,1．弱堿性,硝酸脲(白色沉淀),2．水解反應(yīng),縮二脲反應(yīng)：在縮二脲的稀堿溶液中滴加微量稀硫酸銅

10、溶液時(shí)則產(chǎn)生紫紅色的顏色反應(yīng)。凡是分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上相鄰酰胺鍵(肽鍵)的化合物都能顯示這種顏色反應(yīng)，故可用于多肽、蛋白質(zhì)等的分析鑒定。,二、胍 胍可以看成是尿素分子中的氧被亞氨基取代后的化合物，故又稱為亞氨基脲。,許多胍的衍生物都具有良好的藥理作用，如鏈霉素、精氨酸、嗎啉呱(病毒靈)等。,,酰脲,三、丙二酰脲 脲與?；瘎┳饔蒙甚ｋ濉１ｋ迨请迮c丙二酰氯或丙二酸酯作用生成的化合物。,丙二酰氯,丙二酰脲

11、,丙二酰脲又叫巴比妥酸(Barbituric acid).      酮型 烯醇型 丙二酰脲本身無(wú)醫(yī)療作用，但它的亞甲基上的兩個(gè)氫原子被烴基取代后的化合物在臨床上具有鎮(zhèn)定和催眠的作用，是一類對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)起抑制作用的鎮(zhèn)靜劑和安眠藥，總稱為巴比妥類藥。

12、,巴比妥 戊巴比妥    苯巴比妥(魯米那) 異戊巴比妥,四、磺胺及磺胺類藥物 磺胺類藥物是一類重要的抗菌藥物，自上世紀(jì)三十年代開(kāi)始使用，至今仍為臨床所采用。,磺胺的鹽酸鹽,磺胺的鈉鹽,常見(jiàn)的磺胺類藥物有磺胺嘧啶(SD)、磺胺甲基異噁唑(SMZ)和磺胺鄰二甲氧嘧啶(SDM)

13、等。另一種三甲氧基芐氨嘧啶(TMP)本身不屬于磺胺類藥物，但它與磺胺類藥物合用能增強(qiáng)磺胺藥物的殺菌作用。,磺胺嘧啶(SD),三甲氧基芐氨嘧啶(TMP),磺胺甲基異噁唑(SMZ),第三節(jié) 雜環(huán)化合物 由碳原子和其它原子構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)稱為雜環(huán)。 碳以外的原子稱雜原子，常見(jiàn)的雜原子為氮、氧、硫等。,一、雜環(huán)化合物的分類和命名 分為單雜環(huán)和稠雜環(huán)。 單雜環(huán)按環(huán)的大小分為五元雜環(huán)和六元雜環(huán)。 稠

14、雜環(huán)通常由苯環(huán)與單雜環(huán)稠合而成或單雜環(huán)互相稠合而成。,雜環(huán)化合物的命名根據(jù)國(guó)際通用英文名稱譯音，選用同音漢字加“口”字旁的專用字作為雜環(huán)名稱。表內(nèi)所列名稱已經(jīng)規(guī)范，不得以其它諧音代替。,4-甲基咪唑 4-氨基嘧啶,5-甲基噻唑,二、重要的雜環(huán)衍生物 (一) 呋喃及其衍生物 硝基呋喃類藥物。,硝呋丙腙,自學(xué),(二) 吡咯及其衍生物 吡咯的衍生物廣泛存在于自然界。 血

15、紅素的基本骨架稱為卟吩(Porphin)。 卟吩 血紅素,自學(xué),(三) 噻唑、吡唑和咪唑衍生物 噻唑衍生物主要有維生素Ｂ1和抗生素青霉素類。     芐青霉素的效用較好，其鈉或鉀鹽為治療革蘭氏陽(yáng)性菌感染的首選藥物。,自學(xué),(四) 吡啶及其衍生物

16、 吡啶及其衍生物廣泛存在于自然界中。 維生素B6包括下列三個(gè)組分：     吡哆醇 吡哆醛 吡哆胺 維生素B6是蛋白質(zhì)代謝的必要物質(zhì)，缺乏它蛋白質(zhì)代謝就不能正常進(jìn)行。 維生素PP。  

17、; ?-吡啶甲酸(煙酸) ?-吡啶甲酰胺(煙酰胺) 雷米封，是一種有效的抗結(jié)核病的藥物。    異煙肼,自學(xué),（五）咪唑和組胺 含咪唑環(huán)的物質(zhì)廣泛存在于自然界中，如組氨酸，它是蛋白質(zhì)

18、的組成成分之一。組氨酸經(jīng)細(xì)菌腐敗作用或在人體內(nèi)分解，可以脫羧變成組胺。組胺有收縮血管的作用，人體內(nèi)如果組胺含量過(guò)多，往往發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)。,組氨酸,組胺,自學(xué),(六) 嘧啶及其衍生物 嘧啶的衍生物廣泛存在于自然界，其重要的衍生物胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶是核酸的組成部分。     

19、 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶(T) (4-氨基-2-氧嘧啶) (2,4-二氧嘧啶) (5-甲基- 2,4-二氧嘧啶),自學(xué),(七) 吲哚及其衍生物 吲哚與?-甲基吲哚都具有糞臭味，共存于糞中。純的吲哚在極稀時(shí)有花的香氣，可用作香料。 ?-吲哚乙酸是一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。色氨酸是人體必需的一種

20、氨基酸。      ?-吲哚乙酸 色氨酸,(八) 喹啉和異喹啉衍生物 喹啉和異喹啉是由苯環(huán)和吡啶環(huán)在不同位置上稠合而成，都存在于煤焦油中。它們是許多生物堿的母體?？鼘幨莻鹘y(tǒng)的抗瘧藥，存在于金雞納樹(shù)皮中。,自學(xué),奎寧

21、 氯喹 異喹啉族生物堿包括嗎啡生物堿，如罌粟堿。,許多合成的抗瘧藥就是以奎寧的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和篩選出來(lái)的，如氯喹。,罌粟堿,自學(xué),(九) 嘌呤及其衍生物 嘌呤是由咪唑和嘧啶兩個(gè)雜環(huán)稠合而成。    9H-嘌呤 7H-嘌呤,自學(xué),嘌呤本身不存在于自然界中，但它的衍生物卻分布很廣。嘌呤的衍生物腺嘌

22、呤、鳥嘌呤為核酸的組成部分。    腺嘌呤(A) 鳥嘌呤(G) (6-氨基嘌呤) (2-氨基-6-羥基嘌呤),自學(xué),第四節(jié) 生物堿 生物堿是一類天然的堿性含氮化合物，廣泛地分布于植物界，故又稱植物堿。 生物堿的分子結(jié)構(gòu)多數(shù)屬于仲胺、叔胺或季

23、銨類，少數(shù)為伯胺類，常含有含氮雜環(huán)。 生物堿具有多種多樣的生物活性。 生物堿都具有堿性。    生物堿的溶解度性質(zhì)十分重要，在提取分離、精制生物堿時(shí)，都要應(yīng)用這些性質(zhì)。,自學(xué),常見(jiàn)的生物堿(一) 麻黃堿 (麻黃素) 麻黃是我國(guó)特產(chǎn)，4000年前即已入藥。它含有多種生物堿，其中主要存在的是兩種麻黃堿，其含量達(dá)1.5%。即 D-(－)-麻黃堿(占 80%左右)和

24、L-(＋)-偽麻黃堿(約20%) (麻黃堿有兩個(gè)不相同的*Ｃ，應(yīng)有4個(gè)旋光異構(gòu)體)。    D-(－)-麻黃堿 L-(＋)-偽麻黃堿 m.p. 38℃ ＝－6.3? m.p. 118℃ ＝＋51?,自學(xué),將麻黃堿脫氧制得的脫氧麻黃堿，是一種無(wú)味透明晶體

25、，形狀像冰糖又似冰，故又稱“冰”毒。是目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)嚴(yán)禁的毒品，是諸多毒品中最強(qiáng)的一種，對(duì)人體損害程度遠(yuǎn)強(qiáng)于海洛因。近年來(lái)又有其衍生物如MDMA，以“搖頭丸”、“藍(lán)精靈”等商品名出現(xiàn)在青少年中，造成極大的危害。   N-甲基苯異丙胺(脫氧麻黃素) MDMA,自學(xué),(二) 煙堿 煙草中含有十多種生物堿，其中最重要的(2%～8%)是煙堿和新煙堿，結(jié)構(gòu)如

26、下：    煙堿 新煙堿 b.p. 246℃ b.p. 272℃ =－169?

27、 =－83.1?,自學(xué),(三) 小蘗堿 小蘗堿又名黃連素，是一種季銨類化合物。      小檗堿(黃連素),自學(xué),(四) 喜樹(shù)堿(五) 莨菪堿莨菪堿存在于茄科植物內(nèi)。其外消旋體即“阿托品”。   

28、 莨菪堿,(六) 嗎啡堿阿片是罌粟未成熟的漿汁，其中至少含有25種生物堿，而嗎啡(Morphine)是阿片中的主要生物堿，含量一般為7~14%，其結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)被還原了的異喹啉環(huán)。,自學(xué),嗎啡 R＝R'＝H 　　　　 m.p. 254～256℃ ＝－132?當(dāng)

29、嗎啡中的R為—CH3所取代，得到能供藥用的衍生物可待因，它的鎮(zhèn)痛作用低，僅為嗎啡的1/6～1/2，但鎮(zhèn)咳效用好，成癮性也小。,自學(xué),將嗎啡二個(gè)羥基均乙?；?，生成海洛因(Heroin)，鎮(zhèn)痛和麻醉作用均較嗎啡強(qiáng)，但毒性也較嗎啡大5～10倍，成癮性更為嚴(yán)重，終被列為禁用的麻醉藥。是對(duì)人類危害最大的三大毒品(海洛因、可卡因、大麻)之一。海洛因的合成，不僅沒(méi)有成為藥品造福人類，反而成了危害人類的“白色瘟疫”。  

30、60;   海洛因 杜冷丁 杜冷丁是人工合成的嗎啡代用品，具有一定成癮性，被列入國(guó)家麻醉藥品予以管制。,自學(xué),(七) 古柯堿 古柯堿又叫可卡因(Cocaine)，是南美洲產(chǎn)的古柯葉中的主要成分，其結(jié)構(gòu)與莨菪堿相似?？煽ㄒ蛩酌翱煽删?，屬中樞神經(jīng)興奮劑，毒性大，易成