第十二章胺及生物

第十二章胺及生物堿

(amineandalkaloid)

教學(xué)要求：掌握：胺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，脂肪胺、芳香胺與氨的結(jié)構(gòu)比較；胺的堿性以及影響堿性的因素(電子效應(yīng)、空間效應(yīng)和溶劑化效應(yīng))

熟悉：胺的分類、命名和物理性質(zhì)；季銨鹽和季銨堿的光學(xué)異構(gòu)；胺的反應(yīng)(?；⒒酋；⑴c亞硝酸的反應(yīng))；重氮鹽的放氮反應(yīng)和偶聯(lián)反應(yīng)

了解：生物堿的概念和功能；幾種毒品的結(jié)構(gòu)和毒害；生源胺的概念和功能第一節(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(tuán)分類:氨基-NH2，亞氨基＝NH，次氨基N。注意：伯、仲、叔胺與伯、仲、叔醇之間的區(qū)別2.命名(1)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”。例如：系統(tǒng)命名法：復(fù)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(biāo)上“N”，表示此烴基是直接連在氮原子上的。例如(3)季銨鹽和季銨堿的命名：同無機(jī)銨類化合物。注意1：“氨”、“胺”、“銨”的用法：表示基團(tuán)用“氨”(amino)，如氨基、甲氨基（CH3NH-）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。例如：二、胺的結(jié)構(gòu)

1．NH3與CH4的結(jié)構(gòu)比較：2.脂肪胺的結(jié)構(gòu)3.芳香胺的結(jié)構(gòu)三、胺的物理性質(zhì)

沸點(diǎn)：由于形成氫鍵數(shù)目和能力不同，分子量相近時的沸點(diǎn)順序?yàn)椋翰?gt;仲胺>叔胺；醇>胺>烷烴。溶解度：胺是極性分子，能與水產(chǎn)生氫鍵，因此低級脂肪胺(六個碳原子以下)能溶于水，高級胺則難溶于水。芳香胺為高沸點(diǎn)液體或低熔點(diǎn)固體，具有特殊的氣味。一般芳胺較難溶于水。四、胺的化學(xué)性質(zhì)

(一)堿性與成鹽反應(yīng)由于N上的孤對電子易與質(zhì)子結(jié)合，故胺和氨相似呈堿性。胺的堿性用Kb表示：一般脂肪胺的pKb=3～5，芳香胺的pKb=7～10，NH3的pKb=4.76。

綜上所述，胺堿性的強(qiáng)弱是電子效應(yīng)、溶劑化效應(yīng)和空間效應(yīng)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(qiáng)，伯胺和叔胺次之。它們的堿性都比氨強(qiáng)。

2.芳香胺的堿性

芳胺中由于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(yīng)是影響堿性的主要因素，如：-NO2是強(qiáng)吸電子基，使得N上電子云密度降低，堿性減弱，而-OH是較強(qiáng)的給電子基，使N上電子云密度增大，堿性增強(qiáng)。3．季銨堿的堿性季銨堿是強(qiáng)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。因此，有以下堿性順序：季銨堿>脂肪胺>NH3>芳香胺。4．胺的成鹽反應(yīng)除季銨堿以外的胺，一般均為弱堿，可與酸成鹽，但一遇強(qiáng)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(tuán)氨基的存在，使得苯環(huán)上電子云密度增加，導(dǎo)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(qiáng)堿將其游離出來。胺的這一性質(zhì)在醫(yī)藥上有廣泛應(yīng)用。如：(二)?；磻?yīng)

胺的酰化反應(yīng)就是羧酸衍生物的氨解反應(yīng)，產(chǎn)物是酰胺。叔胺氮上無氫原子，不能起酰化反應(yīng)。該反應(yīng)在合成上主要用于保護(hù)氨基，如苯胺不穩(wěn)定，可以先酰化成穩(wěn)定的酰胺，將氨基保護(hù)起來，反應(yīng)后再將酰基水解下來恢復(fù)氨基。如從苯胺制備對硝基苯胺：

(三)磺酰化反應(yīng)伯胺和仲胺可與苯磺酰氯反應(yīng)，生成相應(yīng)的苯磺酰胺，這就是興斯堡（Hinsberg）反應(yīng)。(四)與亞硝酸的反應(yīng)胺與亞硝酸的反應(yīng)很重要的。由于亞硝酸不穩(wěn)定，反應(yīng)中一般用亞硝酸鈉和鹽酸或硫酸作用產(chǎn)生。不同胺與亞硝酸反應(yīng)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(yīng)芳香伯胺與亞硝酸反應(yīng)生成重氮鹽，這一反應(yīng)稱為重氮化反應(yīng)（diazotization）。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?dú)?，此反?yīng)可用作伯氨基(-NH2)的定量測定。2.仲胺與亞硝酸的反應(yīng)脂肪仲胺和芳香仲胺與亞硝酸反應(yīng)都生成亞硝胺(N-亞硝基胺)，呈中性的黃色油狀物或固體，不溶于水溶于有機(jī)溶劑。亞硝胺類是強(qiáng)治癌物。3.叔胺與亞硝酸的反應(yīng)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(yīng)生成亞硝酸鹽，它不穩(wěn)定易水解，用強(qiáng)堿處理重新游離出叔胺。芳香叔胺與亞硝酸反應(yīng)生成C-亞硝基化合物。反應(yīng)在強(qiáng)酸條件下進(jìn)行，實(shí)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)重氮鹽和偶氮化合物重氮化合物：當(dāng)－N=N－原子團(tuán)的一端與烴基直接相連時偶氮化合物：當(dāng)－N=N－原子團(tuán)的兩端都與烴基直接相連時，其通式為：R－N=N－R’。

芳香伯胺與亞硝酸在低溫下（0～5℃）發(fā)生重氮化反應(yīng)，生成重氮鹽。重氮鹽是離子型化合物，具有鹽的性質(zhì)，易溶于水而不溶于一般有機(jī)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(yīng)。重氮正離子具有線形結(jié)構(gòu)，如苯重氮正離子：

一、重氮鹽的制備及結(jié)構(gòu)二、重氮鹽的化學(xué)性質(zhì)及其在合成上的應(yīng)用

重氮鹽的化學(xué)性質(zhì)活潑，能發(fā)生多種反應(yīng)，但大體上可分為兩大類：放出氮的反應(yīng)和保留氮的反應(yīng)。1、放出氮的反應(yīng)重氮鹽在一定條件下分解，重氮基被其它原子或基團(tuán)取代，同時放出N2↑。例如：重氮鹽酸性條件水解生成酚與鹵化亞銅和鹵化氫可生成鹵苯等等。重氮鹽是離子型化合物，由于重氮鹽中重氮正離子的N與苯環(huán)共軛，N上的正電荷向苯環(huán)分散，故重氮正離子是較弱的親電試劑，它只能進(jìn)攻芳胺和酚這樣的活性較高的芳環(huán)，發(fā)生親電取代反應(yīng)，這種重氮鹽與活潑芳香化合物(芳胺或酚類)作用生成偶氮化合物。例如：二、留氮反應(yīng)重氮鹽與肪胺的反應(yīng)最佳pH為5～7，酸性強(qiáng)時氨基質(zhì)子化使芳環(huán)上的電子云密度降低，不利于重氮正離子的進(jìn)攻。

重氮鹽與酚類的偶聯(lián)反應(yīng)在弱堿性溶液中進(jìn)行最快。因?yàn)榉釉谌鯄A性溶液中轉(zhuǎn)變成芳氧負(fù)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(jìn)攻。在強(qiáng)堿性溶液中(pH>10)，偶聯(lián)反應(yīng)不能進(jìn)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(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)。偶氮化合物具有各種鮮艷的顏色。常用作染料稱偶氮染料，也作為酸堿指示劑。偶聯(lián)反應(yīng)符合定位規(guī)則，發(fā)生在羥基或氨基的對位，當(dāng)對位被占據(jù)時則發(fā)生在鄰位。如下列各化合物中箭頭所示為偶聯(lián)反應(yīng)發(fā)生的位置：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(jī)堿性物質(zhì)。生物堿的分子結(jié)構(gòu)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。生物堿多數(shù)味苦無色。大多是無色固體，極少數(shù)是液體。游離生物堿極性較小，一般不溶或難溶于水，能溶于有機(jī)溶劑。它們的鹽類大多易溶于水及醇。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(yīng)。

生物堿遇一些試劑能發(fā)生沉淀，或產(chǎn)生不同的顏色，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(jī)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(jī)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，水溶性很小的生物堿就沉淀下來，最后用有機(jī)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(jī)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(qiáng)度也只有莨菪堿的一半。2．麻黃堿

麻黃是我國特產(chǎn)的一種中藥，其主要成分是生物堿，其中麻黃堿占60％以上，其次為偽麻黃堿等。麻黃堿有類似腎上腺素的作用，能擴(kuò)張支氣管、收縮粘膜血管、增高血壓等。臨床上常用其鹽酸