有机化学 有机化学 胺和生物碱

+ CuBr
HBr
Br
+ N2 + HBr
Sandmeyer反应
(2)被氰基取代
N2Cl
KCN
+ CuCN
CN
+ N2 COOH
COOH
Gattermann反应
H2O/H+
应用:
H3C
NH2
HOOC
NH2 CH3
N2Cl
HNO2+¼ ¼¼HCl 0-5 C
CN
KCN+CuCN H2O/H+
COOH
综合所有因素, 水溶液中脂肪胺的碱性强弱顺序为
脂肪仲胺 ＞ 脂肪 伯胺 ＞ 芳香伯胺 ＞ 芳香仲胺 ＞ 叔胺
伯胺与叔胺的碱性的比较由它们的具体结构决定
芳香胺的碱性
NH3
pKb 4.76
CH3NH2
3.34 9.40
NH2
请分析带不同取代基的芳香胺的碱性
(二) 烃基化反应
胺可作为亲核试剂与卤代烃发生亲核取代反应，一 般为 SN2 反应机理，产物是高一级的胺，最终生成季 铵盐。
NH2
+ HNO2 + H2SO4
¼¼H 2SO4 0-5 C
¼
N+
N HSO4- + 2H2O
¼¼ª ¼¼ ò ¼ á ¼
芳香重氮盐的化学反应
重氮盐的化学性质很活泼，主要发生两大类反应： 放出N2的反应；（取代反应） 保留N2的反应；（还原和偶合）
放出氮的反应
¨ ¼¼¼ N2+Cl- + Z
(HSO4 )
O S N(C2H5)2(不溶) O
(C2H5)2NH
由伯胺生成的磺酰胺氮上的氢受磺酰基影响呈弱酸性，可与 碱成盐而溶于水；仲胺形成的磺酰胺氮上无氢，不与碱成盐而 呈固体析出。常利用此反应鉴别三类胺,称为Hinsberg (兴斯堡) 试验法。
磺胺类抗菌药物
N H2N
磺胺嘧啶
SO2NH N
N H 2N SO2NH S
2-¼ ¬¼ ù -4-© ª¼ ù ¼¼ é
CH3 CH3 CH3-CH-CH2-CH-N-CH2-CH3 CH2-CH3
2-¼ ¬¼ ù -4-(¼ ¼¼© ª¼ ù )¼ ì ¼ é
胺的结构
7N
1s 2s 2p
2
2
3
4个sp 轨道
3
H
N H
H
四面体结构
键长： C－N
0.147nm 0.101nm
H H
N
甲胺
N－H
。 键角： C-N-H 112.9 CH3 。 H-N-H 105.9
H3C H 3C
三
47nm
01nm
键长： C－N 0.147nm
。 .9 。 .9
H3C H3C
N
CH3
键角： C-N-C
。 108
三甲胺
N
苯胺分子中，苯环上所有未参与杂化的p轨道所形成 的大π键可以和氮原子的未参与成键的 sp3杂化轨道形
RNH2 ＋ R'X 伯胺
R'
R 仲胺
NH
R'X R'
R
N 叔胺
R' R'X
R' + R' N R' XR 季铵盐
季铵盐用途广泛，可作杀菌剂、阳离子表面活性剂、相转 移催化剂、防锈剂、乳化剂和柔软剂等。
OH HO NH 2
甲基转移酶 甲基供给体
HO
去甲肾上腺素
Norepinephrine
OH HO NHCH3
次磷酸
H + N2 H + N2 + CH3CHO + HCl +
¨¼¼¼ ¼
+ H3PO3 + HCl OC2H5
N2+ Clò ¼ ¼ + C2H5OH
用乙醇则有副产物少量醚的形成
用重氮盐的盐酸盐或硫酸盐均可。 用H3PO2＋H2O作还原剂较好，无副产物。
保留氮的反应
(1) 还原反应 重氮盐用弱还原剂还原得到苯肼，用强还原剂还原得到苯胺
胺的化学性质
(一) 胺的碱性
CH3NH 2 + HCl CH3NH2· HCl 甲胺盐酸盐
CH3NH3Cl
NH 2 + HCl
-
氯化甲铵
苯 胺 盐 酸 盐
NH 2· HCl
NH 3Cl-
氯 化 苯 铵
医药上利用胺的碱性，将难溶于水的胺类药物制成盐， 增加它的水溶性和稳定性。例如
H2N
COOCH2CH2N(C 2H5)2 + HCl 普鲁卡因 H2N
+
氯 化 四 甲 铵
C12H25
Br消毒宁
CH3
十二烷基-二甲基-2-苯氧乙基溴化铵
黄连素
抗菌，消炎
生物碱
NHCOCH3
CH3O
CH3O OCH 3 O OCH3
秋水仙碱
抗肿瘤，抗痛风
重氮盐和偶氮化合物
NaNO2 / HCl 0 - 5oC
N N+Cl-
Ar
NH NH 22
Ar
N2 Cl
重氮盐
NaO3S
局部麻醉药
COOCH2CH2N(C 2H5)2· HCl 盐酸普鲁卡因
脂肪胺中，伯胺，仲胺，叔胺谁的碱性最强？N上的 R取代基越多，碱性越大？
事实是，在水溶液中，碱性最强的是仲胺。
脂肪胺的碱性强弱是电子效应、立体效应和溶剂 化效应共同综合作用的结果。 1. 电性效应
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, 碱性增强。 从电性效应看，碱性顺序应为: R3N ＞ R2NH ＞ RNH2
N,N-二甲基-4-亚硝基苯胺 (绿色晶体 mp 86℃)
(六) 芳香胺的亲电取代反应
卤代反应
Br NH2 ＋ 3 Br2 (水溶液) Br NH2 ＋ 3 HBr Br
2,4,6-三溴苯胺(白色沉淀)
磺化反应
NH2
NH2 H2SO4
H2SO4 苯胺硫酸盐
+
180 C 烘焙
。
NH2 SO3H
对氨基苯磺酸
肾上腺素
HO
Epinephrine
(三) 酰化反应
酰化反应是 胺与酰卤、酸酐或酯作用生成酰胺的反应。
R－ N R R R
H H
O
O R－NH－CCH3
N－ H N－ R
Pyridine 吡啶 ＋ CH3C－Cl solvent R
N－CCH3 R O
常用的碱为氢氧化钠，三乙胺，吡啶。 R 常常利用酰化反应来保护氨基。
脂肪叔胺与 HNO2 作用生成不稳定易水解的盐， 若以强碱处理，则重新游离析出叔胺。
R3N ＋ HNO2
R3NH NO2- (一种弱酸弱碱盐)
+
NaOH R N ＋ NaNO ＋ H O 3 2 2
芳香叔胺与 HNO2 作用生成 对-亚硝基胺。 N(CH3)2 N(CH3)2 ＋ H2O ＋ NaCl 8℃ ＋ NaNO2 ＋HCl NO
胺类化合物
3 2
H 2 伯胺 CH NH
¬© ¼ «
CH CH NH 3 2 2 (CH3CH2)2NH 乙 胺 ¼ ¼© « CH2NH NH 2
2
NH2
¼© ª «
NH (HOCH 2 2CH2)3N
¼¼¼©ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ«
OH
苯 胺
HO
HO
NH2
苄 胺
HO
HO
多巴胺 Dopamine
去甲肾上腺素 Norepinephrine
磺胺噻唑
(五)与亚硝酸的反应
NaNO2 + HCl
HO-N=O + NaCl
亚硝酸
脂肪伯胺与HNO2反应生成极不稳定的脂肪重氮盐。
R－NH2 NaNO2 HCl
R N N Cl
脂肪重氮盐
+
-
N2 ↑ ＋ R+ ＋ Cl醇、烯、卤烃等混合物
该重氮盐即使在低温下也会立即分解放出氮气，并有醇、烯 及卤代烃等混合物的形成。
NH3
（内盐，不溶于水）
SO3对氨基苯磺酸 内盐
重氮化合物和偶氮化合物
（一）芳香重氮盐
Ar NH2
NaNO2+HCl
NaNO2 / HCl 0 - 5oC
Ar
N2 Cl
NH2 + HNO + HCl 2
NaNO2+H2SO4
¼¼HCl ¼ 0-5 C
N+
N Cl- + 2H2O
¼¼ª ¼¼¼ á ¼
季铵盐类
(C2H5)4N OH
+ (C H ) N OH 2氧 5 4 氢 化 四 乙 铵
+ -
CH3 H3 C
O CH3 OH-
N+ CH2CH2O C CH3
乙酰胆碱
氢 氧 化 四 乙 铵 氢氧化四乙铵
(CH3)4N+Cl+ (CH ) N Cl 3四 4甲 氯 化 铵
氯化四甲铵
CH3 PhOCH 2CH2 N
KMnO4
COOH
¼
CH3
CH3
CH3
COOH
(3)被OH 取代（重氮盐的水解）
H2O / H+
Ar
机理：
N2 X
Ar
OH +
N2
Ar
N2 X
Ar
+ N2 H2O
+
X OH2 - H+ Ar OH
Ar

一般为副反应
可用作制备酚类（产率不高，用 ArN2 SO4H 较好）
(4)被氢原子取代
N2+ Cl+ H3PO2 + H2O
芳香伯胺与 HNO2 在低温(一般<5℃)及过量强 酸水溶液中反应生成芳香重氮盐，这个反应称为 重氮化反应(diazotization)。
NH2 ＋NaNO2＋ 2HCl
0~5℃
N N Cl-＋NaCl ＋ 2H2O
+
氯化重氮苯(芳香重氮盐)
由于苯环的作用，芳香重氮盐在低温时较稳定，但 加热可以水解。干燥的重氮盐通常极不稳定，受热或 振荡容易发生爆炸，所以反应在水溶液中进行。
脂肪仲胺和芳香仲胺与亚硝酸反应，都是在氮 上进行亚硝化, 生成 N-亚硝基化合物。
(CH3CH2)2N－H ＋ HO－NO
(C2H5)2N－NO ＋ H2O
N-亚硝基二乙胺
NHCH3 ＋ HNO2
N=O N CH3 ＋ H2O N-甲基-N-亚硝基苯胺
N-亚硝基胺为中性的黄色油状物或固体，绝大多数不溶于 水而溶于有机溶剂。现已被列为化学致癌物。
2.水的溶剂化效应
H O H O H H
H
R N H H
+
H
R R
N
+
H H
O H
R + R N H R
O
H H
O H H
O
H H
溶剂化效应越强，氨离子越稳定。 碱性强弱顺序为：伯胺>仲胺>叔胺
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。从空间 效应看碱性顺序为伯胺>仲胺>叔胺
orSnCl2+HCl
N2Cl
+ NaHSO3
NHNH2 HCl
NaOH
NHNH2
N2Cl
Zn+HCl
NH2
+ NH4Cl
(2) 偶合反应 低温下，重氮盐与酚作用，生成偶氮化合物。
N2Cl + H OH
NaOH(pH=8-10) 0-5 C
¼
N=N
OH + HCl
命名
(CH3)2NH 简单胺一般以胺为母体，先写出直接与氮原子相连的烃 二甲胺 基的数目和名称，再以胺为结尾。
R2NH 仲胺
CH3NH2
¬© ¼ «
(CH3CH2)2NH
¼¼© «
CH3CH2NHCH (HOCH 3 2CH2)
¼© ª « 甲乙胺 ¼¼¼© «
NH2
methylamine
diethylamine
-
Z
+ N2
Z¼ ¼ -OH,-H,-X,-CN
(1)被卤素取代
－I取代 N2HSO4 + KI I + N2 + KHSO4
－F取代
N2Cl
+ HBF4 F + N2 + BF3
N2 BF4
Schiemann反应

席曼反应
－Cl取代
N2Cl
+ CuCl
HCl
Cl
+ N2 + HCl
－Br取代
N2Br
N2Cl + H
N(CH3)2
CH3COONa 0-5 C
¼
NaO3S
N=N
N(CH3)2
¼¼ ¬ ù ¼ ¨¼ ¼ á ¼ ì ¼¼¼¼ ª¼« ¼¼ §pH3.1-4.4¼ ¼
偶氮化合物
胺和生物碱
胺类化合物
胺的分类和命名
胺的结构 胺的物理性质 胺的化学性质
分类
按照与氮原子直接连接的烃基的种类可分为 RNH2 脂肪胺(aliphatic amine), ArNH2 芳香胺 (aromatic amine)； 按照与氮原子所连接的烃基的数目可分为 RNH2 伯胺primary amine； R2NH 仲胺secondary amine；R3N 叔胺tertiary amine 按照氨基数目的多少可分为 RNH2 一元胺， H2NRNH2 二元胺
Methylethylamine
对于芳香胺来说，如果氮原子上连有脂肪烃基，命名时在烃 基前标上N
2
仲胺
(CHNH 3)2NH 2
NHCH 3 N-甲基苯胺
N-methylaniline
苯 胺 二甲胺
aniline
复杂的胺则以烃作为母体，氨基作为取代基。
CH3 NH2 CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH3
成部分共轭体系
胺的物理性质
物态： 低级胺为无色气体或者易挥发的液体，有氨味或鱼腥 味，高级胺为固体。芳胺为高沸点的液体或者固体，有 毒！ 水溶解度：胺可与水分子形成氢键，随着烃基在分子中 的比例增大，溶解度下降。因此低级胺可溶于水，高级 胺不溶于水。 熔沸点：胺是极性化合物，而且胺分子之间还可以通过 氢键缔合(叔胺除外)，所以胺的熔点和沸点比分子量相近 的非极性化合物高。
CH 2CHCOOH NH2 N
羟化酶 脱羧酶
HO
CH2CH 2NH2
N H 5羟色胺
色氨酸H
CH3O
CH 2CH2NHCOCH 3
N-乙酰转移酶
N
褪黑素
H
(四) 磺酰化反应
SO2Cl
C2H5NH2
O S NHC2H5 O O S N(C2H5)2 O
NaOH
O S NC2H5 Na+(溶) O