第十一章胺和生物碱.ppt

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1、第十一章含氮有机化合物（nitrogen-containingcompound）有机化合物中的氢原子可以被氮原子或含有氮原子的官能团所取代，通常将含有氮的化合物称为含氮的有机化合物。含氮的化合物主要胺、偶氮化合物、生物碱、含氮杂环化合物和氨基酸等。本章主要介绍胺、重氮和偶氮化合物及酰胺类化合物。第一节胺一、胺的分类胺可看作氨分子中氢原子被烃基取代后的产物。根据胺分子中氮原子所连烃基的数目，将胺分为伯胺、仲胺、叔胺、季铵。季铵类化合物包括季铵碱和季铵盐。注意：伯、仲、叔胺指的是氮原子上所连的烃基个数

2、，而不是烃基本身的结构。伯、仲、叔胺中分别含有氨基、亚氨基和次氨基。注意胺的伯、仲、叔胺的分类与醇的伯、仲、叔醇的分类的差异。伯胺叔醇根据N上取代基的多少3.根据氨基的数目2.根据烃基的类型1.简单的胺二、胺的命名以胺为母体，先写出连于氮原子上相同烃基的数目和名称，再以“胺”字做词尾；如果与氮相连的烃基不同，则按“优先基团后列出”原则排列烃基。例如：CH3NH2PhNH2CH3NHCH3CH3NHC2H5甲胺苯胺二甲胺甲乙胺甲乙异丙胺2．N-取代芳香胺：芳香仲胺和芳香叔胺以芳香伯胺为母体，脂肪烃基为

3、取代基。N-甲基苯胺N-苯基苄胺N-甲基-N-乙基苯胺以表示脂肪烃基是连在N原子上，不是苯环上。3．复杂的胺：以烃基为母体，把氨基或者烃氨基作为取代基。2-甲基-3-氨基戊烷2-甲基-3-甲氨基丁烷4.季铵盐和季铵碱（命名同无机铵类化合物）[(CH3)3NC2H5]+Br-[(CH3)4N]+OH-溴化三甲基乙基铵氢氧化四甲基铵必须注意“氨、胺、铵”字的用法,氨用来表示气态氨（NH3）或基团，如氨基（—NH2）,亚氨基（NH）；胺用来表示NH3的烃基衍生物，如（CH3—NH2）甲胺；铵用来表示胺

4、的盐类及季铵类。三、胺的结构胺的结构和氨相似，氮原子为不等性sp3杂化，4个杂化轨道中的3个分别与氢或碳原子形成键，整个分子呈三棱锥形结构，氮原子的另一个sp3杂化轨道被一孤电子对所占用，且位于棱锥体的顶端，如同第四个基团一样，所以胺分子中的氮原子与碳的四面体结构相类似，但不是正四面体。氨甲胺三甲胺107.3°112.9。108。当胺分子中氮原子连有三个不同的原子和基团时，氮原子就成为手性中心，存在对映异构现象，但至今未能分离得到这样的对映体。这是因为胺分子中氮原子上的孤对电子起不到一个基团的作用

5、，这两个对映体可以通过一个平面过渡态相互转变。苯胺氮原子sp3杂化，其中一对孤对电子是一种不等性杂化电子，该对电子所占有的sp3杂化轨道中p轨道成分较多，尽管苯胺分子不是一个平面型分子，但氮原子的孤对电子仍能与苯环的大π电子互相重叠，形成共轭体系。四、化学性质胺分子中氮原子上的孤对电子使胺具有碱性和亲核性。胺的化学性质主要体现在这两个方面。(一)胺的碱性与成盐与氨相似，胺分子中氮原子上的孤对电子能接受质子，呈碱性。NH3+H2ONH4++OH-NH2+H2ORNH3++OH-R胺的碱性强弱与氮上电子

6、云密度有关。氮上电子云密度越大，接受质子的能力越强，碱性就越强。脂肪胺>氨>芳香胺原因：脂肪烃基是供电子基，能提高氮原子上的电子云密度；而芳香胺因氮上孤对电子离域到苯环，降低了氮原子的电子云密度，因此碱性显著降低。脂肪胺能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，而芳香胺不能。胺的碱性还与氮上连接的烃基数目有关，烃基多，空间位阻大，不利于氮与质子结合。胺在水中的碱性还与水的溶剂化作用有关。故胺的碱性强弱是电子效应、立体效应和溶剂化效应共同作用的结果。1．水的溶剂化效应（胺氮上的氢最多，其铵正离子最稳定）:胺在水中的

7、碱性主要取决于铵正离子的稳定性的大小。而铵正离子的稳定性大小又取决于它与水形成氢键的机会的多少。伯胺氮上的氢最多，其铵正离子最稳定。伯胺>仲胺>叔胺2．电子效应的影响烷基是供电子基，其+I效应是氮上电子云密度增高，使质子化后的铵离子更趋稳定。而芳香胺中由于氮上的孤对电子参与苯环共轭而分散到苯环，从而使氮原子结合质子的能力降低，即碱性降低。脂肪叔胺>仲胺>伯胺>NH3>芳香胺3．空间效应的影响N原子上连接的基团越多越大，则对N原子上的孤对电子的屏蔽作用越大，与质子的结合就越不易，碱性就越弱。例如：三苯

8、胺，三个苯基连接在N原子上，空间位阻很大，再加上共轭效应的影响，三苯胺的水溶液是显中性的。综上所述，一个胺的碱性强弱应该是这些因素综合影响的结果。各类胺的碱性强弱大致表现出如下顺序：季铵碱>脂肪仲胺>脂肪伯胺、叔胺>NH3>芳香伯胺>芳香仲胺>芳香叔胺>酰胺与胺类不同的是，季铵化合物分子中的氮原子已经连接四个烃基并带正电荷，再也不能接受质子，这类化合物的碱性由与正铵离子结合的负离子来决定。比如，R4N与OH-之间是典型的离子键，季铵碱的碱性就表现为OH-的碱性，其碱