第十章主要含氮化合物代谢
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有机化学第十章含氮化合物
有机化学第⼗章含氮化合物第⼀节胺⼀、分类和命名1.定义：氨分⼦中的氢原⼦被氨基取代后所得到的化合物。
2.分类：根据氨分⼦中的⼀个、⼆个和三个氢原⼦被烃基取代分成伯胺（10胺）、仲胺（20胺）和叔胺（30胺）。
相当于氢氧化铵NH 4OH 和卤化铵NH 4X 的四个氢全被烃基取代所成的化合物叫做季铵碱和季铵盐。
根据氨基所连的烃基不同可分为脂肪胺（R-NH 2）和芳⾹胺（Ar-NH 2）。
根据氨基的数⽬⼜可分成⼀元胺和多元胺。
应当注意的是：NH 3 → R -NH 2 伯胺→ R 2NH 仲胺→ R 3N 叔胺NH 4OH → R 4NOH 季铵碱NH 4X → R 4NX 季铵盐伯、仲、叔胺与伯、仲、叔醇的分级依据不同。
胺的分级着眼于氮原⼦上烃基的数⽬；醇的分级⽴⾜于羟基所连的碳原⼦的级别。
例如叔丁醇是叔醇⽽叔丁胺属于伯胺。
叔丁醇 (30醇) 叔丁胺(10胺)要掌握氨、胺和铵的⽤法。
氨是NH 3氨分⼦从形式上去掉⼀个氢原⼦，剩余部分叫做氨基-NH 2，(去掉⼆个氢原⼦叫亚氨基=NH)。
氨分⼦中氢原⼦被烃基取代⽣成有机化合物的胺。
季铵类的名称⽤铵，表⽰它与NH 4的关系。
3.命名：对于简单的胺，命名时在“胺”字之前加上烃基的名称即可。
仲胺和叔胺中，当烃基相同时，在烃基名称之前加词头“⼆”或“三”。
例如：CH 3NH 2 甲胺 (CH 3)2NH ⼆甲胺 OH CH 3CH3CH 3C CH 3CH 3CH 3C NH 2(CH3)3N 三甲胺C6H5NH2苯胺(C6H5)2NH ⼆苯胺(C6H5)3N 三苯胺⽽仲胺或叔胺分⼦中烃基不同时，命名时选最复杂的烃基作为母体伯胺，⼩烃基作为取代基，并在前⾯冠以“N”，突出它是连在氮原⼦上。
例如：CH3CH2CH2N(CH3)CH2CH3N-甲基-N-⼄基丙胺（或甲⼄丙胺）C6H5CH(CH3)NHCH3N-甲基-1-苯基⼄胺C6H5N(CH3)2N，N-⼆甲基苯胺季铵盐和季铵碱，如4个烃基相同时，其命名与卤化铵和氢氧化铵的命名相似，称为卤化四某铵和氢氧化四某铵；若烃基不同时，烃基名称由⼩到⼤依次排列。
中南大学有机化学—第十章 有机含氮化合物
中南大学有机化学— 第十章 有机含氮化
合物
一、芳香族硝基化合物
1、芳香族硝基化合物的定义 2、芳香族硝基化合物的化学性质
（1） 还原反应
N2O Fe,稀 H C l,△
~100%
N2H + 3F O 4e
CH3 NO2 Fe,稀HCl
CH3OH△ ，
NO2
CH3 NH2
~75%
NH2
还原剂:
Fe + 稀HCl; Zn + 稀HCl; SnCl2 + 稀HCl.
由伯胺生成的磺酰胺，氮原子上留下的氢因受磺酰 基的影响，而具有弱酸性，能与碱作用成盐而能溶 于水；而仲胺形成的磺酰胺因氮上没有氢原子，故 不能溶于碱液，可利用这些性质上的不同进行三种 胺的分离与鉴定。称为兴斯堡(Hinsberg)反应。
S2O NH
NaOH
Na S2 O N
不 溶 （ 白 色 固 体 ）
C3H C2H NH2C C3H H二乙胺
N2C H2C H2N H2H 乙二胺
CH 3 C2H5 N CH(C3)2H 甲乙异丙胺
NH2
苯胺
NH
二苯胺
H3C
CH3 N
CH3
N，N，4 -三甲基苯胺
NH2
环己胺
CH3 N
CH3 N，N-二甲基苯胺
NH2
-萘胺
烷基连在芳胺氮原子上，则在烷基名称前加 “N”字母，以便与苯环取代物加以区别。
例如：由苯胺制备对硝基苯胺
NH2
(CH3CO)2O
O NHC
CH 3
HNO3
H2SO4
NH 2 H 3O
O NHC CH 3
NO 2
NO 2
合物
一、芳香族硝基化合物
1、芳香族硝基化合物的定义 2、芳香族硝基化合物的化学性质
（1） 还原反应
N2O Fe,稀 H C l,△
~100%
N2H + 3F O 4e
CH3 NO2 Fe,稀HCl
CH3OH△ ，
NO2
CH3 NH2
~75%
NH2
还原剂:
Fe + 稀HCl; Zn + 稀HCl; SnCl2 + 稀HCl.
由伯胺生成的磺酰胺，氮原子上留下的氢因受磺酰 基的影响，而具有弱酸性，能与碱作用成盐而能溶 于水；而仲胺形成的磺酰胺因氮上没有氢原子，故 不能溶于碱液，可利用这些性质上的不同进行三种 胺的分离与鉴定。称为兴斯堡(Hinsberg)反应。
S2O NH
NaOH
Na S2 O N
不 溶 （ 白 色 固 体 ）
C3H C2H NH2C C3H H二乙胺
N2C H2C H2N H2H 乙二胺
CH 3 C2H5 N CH(C3)2H 甲乙异丙胺
NH2
苯胺
NH
二苯胺
H3C
CH3 N
CH3
N，N，4 -三甲基苯胺
NH2
环己胺
CH3 N
CH3 N，N-二甲基苯胺
NH2
-萘胺
烷基连在芳胺氮原子上，则在烷基名称前加 “N”字母，以便与苯环取代物加以区别。
例如：由苯胺制备对硝基苯胺
NH2
(CH3CO)2O
O NHC
CH 3
HNO3
H2SO4
NH 2 H 3O
O NHC CH 3
NO 2
NO 2
有机化学~10.含氮化合物
N(CH3)2
NaNO2, HCl
NaNO2, HCl
成盐(无现象)
ON
N(CH3)2
绿色固体
小结: 小结
①脂肪胺 RNH2 R2NH R3N
HNO2
RN2+ClR2N-N=O
R+ + N2 + Cl-
N-亚硝基化合物（黄色油状或固体） 亚硝基化合物（黄色油状或固体） 亚硝基化合物
R3N 不反应 用于鉴别三种不同结构的脂肪胺
氯化苯铵 氯化苯铵
2-
(C2H5NH3)2SO4
硫酸二乙铵 硫酸二乙铵 氢氧化三甲乙铵 氢氧化三甲乙铵
(CH3)3NCH2CH3OH
10.1.2 胺的结构
N原子: 1s22s22px12py12pz1 原子: 原子 氨或脂肪胺分子： 氨或脂肪胺分子： • 氮原子 sp3 杂化 • N－H 或 N－C σ–键的形成 － － 键的形成 • 孤对电子占有 一个 3 轨道 一个sp • 氨或胺分子的几何构型为 三角棱锥形，键角约为109.5° 三角棱锥形，键角约为 °
伯胺和仲胺结合一个质子后可分别形成3根 伯胺和仲胺结合一个质子后可分别形成 根和2根氢键 根氢键
•溶剂化程度与 溶剂化程度与 稳定性： 稳定性： R2NH + H2O R2N+H2 + OH•从电子效应考虑：烷基越多碱性越强； 从电子效应考虑：烷基越多碱性越强； 从电子效应考虑 •从溶剂化效应考虑：烷基越多碱性越弱。 从溶剂化效应考虑： 从溶剂化效应考虑 烷基越多碱性越弱。
N CH3
CHOHCHCH3 NHCH3
H OOCCH
l-麻黄碱 麻黄碱(1R,2S) 麻黄碱
阿托品
CH2OH
10.1.1 胺的分类和命名
NaNO2, HCl
NaNO2, HCl
成盐(无现象)
ON
N(CH3)2
绿色固体
小结: 小结
①脂肪胺 RNH2 R2NH R3N
HNO2
RN2+ClR2N-N=O
R+ + N2 + Cl-
N-亚硝基化合物（黄色油状或固体） 亚硝基化合物（黄色油状或固体） 亚硝基化合物
R3N 不反应 用于鉴别三种不同结构的脂肪胺
氯化苯铵 氯化苯铵
2-
(C2H5NH3)2SO4
硫酸二乙铵 硫酸二乙铵 氢氧化三甲乙铵 氢氧化三甲乙铵
(CH3)3NCH2CH3OH
10.1.2 胺的结构
N原子: 1s22s22px12py12pz1 原子: 原子 氨或脂肪胺分子： 氨或脂肪胺分子： • 氮原子 sp3 杂化 • N－H 或 N－C σ–键的形成 － － 键的形成 • 孤对电子占有 一个 3 轨道 一个sp • 氨或胺分子的几何构型为 三角棱锥形，键角约为109.5° 三角棱锥形，键角约为 °
伯胺和仲胺结合一个质子后可分别形成3根 伯胺和仲胺结合一个质子后可分别形成 根和2根氢键 根氢键
•溶剂化程度与 溶剂化程度与 稳定性： 稳定性： R2NH + H2O R2N+H2 + OH•从电子效应考虑：烷基越多碱性越强； 从电子效应考虑：烷基越多碱性越强； 从电子效应考虑 •从溶剂化效应考虑：烷基越多碱性越弱。 从溶剂化效应考虑： 从溶剂化效应考虑 烷基越多碱性越弱。
N CH3
CHOHCHCH3 NHCH3
H OOCCH
l-麻黄碱 麻黄碱(1R,2S) 麻黄碱
阿托品
CH2OH
10.1.1 胺的分类和命名
第10章含氮有机化合物
19:46
2．偶联反应 ． 重氮盐与芳伯胺或酚类化合物作用， 生成颜色鲜艳的偶氮化合物的反应称为偶 联反应。
偶联反应总是优先发生在对位，若对位被占，则 在邻位上反应，间位不能发生偶联反应。
19:46
但碱性不能太大（pH不能大于10），因碱性太 强，重氮盐会转变为不活泼的苯基重氮酸或重 氮酸盐离子。而苯基重氮酸或重氮酸盐离子都 不能发生偶联反应。
NH O
O S
苄青霉素
H2 C
C
NH N
CH3 CH3 COONa
19:46
（三） 尿素
结构: （ 1 ）结构
O H2N C NH2
（ 2 ）化学反应 a.弱碱性 弱碱性 c.与亚硝酸反应 与亚硝酸反应 b.水解反应 水解反应 d.缩二脲反应 缩二脲反应
19:46
缩二脲的生成： 缩二脲的生成： 的生成
b.芳香仲胺 芳香仲胺
N a N O 2+ H C l
H 3C N
H
NHCH3
ON
NO
NHCH3
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(3)叔胺 (3)叔胺
a.脂肪叔胺 a.脂肪叔胺
R R N + HO NO R NaOH
H
R R N H ONO R
+
亚硝酸盐
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b.芳香叔胺 b.芳香叔胺
H3C N CH3
+ HO-NO H
伯 胺 仲 胺 叔 胺
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季铵盐
• 氢氧化铵NH4OH分子中的四个氢全被 氢氧化铵NH OH分子中的四个氢全被 烃基取代所成的化合物叫做季铵盐
例1：新洁尔灭（溴化二甲基十二烷剂苄胺） ：新洁尔灭（溴化二甲基十二烷剂苄胺）
第十章 氮代谢
（天津大学2004 （天津大学2004 年） 人类嘌呤分解代谢的最终产物是＿。 A ．尿酸 B ．氨 C ．尿素 D ．β-氨基异丁 酸
9 ．嘌呤核苷酸代谢 合成代谢（从头合成、补救合成）；分解代谢 ( 1 ）从头合成分为两个阶段 ① 第一阶段生成次黄嘌呤核苷酸。 合成原料：天冬氨酸、谷氨酸胺、甘氨酸、CO2和一碳单位。 重要的中间产物：磷酸核糖焦磷两个酶可受代谢物反馈调节。 抗代谢物：反应过程中凡有谷氨酰胺和一碳单位参与的反应，均可分 别被抗代谢物氨基酸类似物氮杂丝氨酸和叶酸类似物甲氨蝶呤所阻断。 嘌呤核苷的从头合成一开始就在磷酸核糖的分子上逐步合成嘌呤核 苷酸。 ② 第二阶段生成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。
( 2 ）脱氧核苷酸的生成 ① 一般是在二磷酸核苷的水平上生成，此特点既适于脱 氧嘌呤核苷酸，也适于脱氧嘧啶核苷酸( dUDP 和 dCDP ）。 ② 脱氧胸苷酸的生成例外，它是在一磷酸核苷水平上由 dUMP 转变生成dTMP 的，以后再经磷酸化生成dTDP 和 dTTP 。
（西南农业大学基础化学2002 （西南农业大学基础化学2002 年）核糖核苷酸还 原为脱氧核糖苷酸是在① 完成的，而脱氧尿苷酸 转化为脱氧胸苷酸是在② 完成的。 A ．核苷一磷酸水平上 B ．核苷二磷酸水平上 C ．核苷三磷酸水平上 D ．核苷水平上
（中国科学院2000 （中国科学院2000 年） 尿素合成中间物氨基甲酰磷酸是在什么中 合成的？ A ．胞液 B ．内质网 C ．线粒体 D ．细 胞核
( 4 ）尿素生成过程中的第二个氨基是由天冬氨酸提供。 ( 5 ）两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较：体内催化氨基甲酰磷酸生 成的酶有两种，一种是氨基甲酰磷酶合成酶1，存在于肝线粒体 中，最终反应产物是尿素；另一种是氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ，存 在于各种细胞的胞液中，反应最终产物是嘧啶。两种酶的比较见 下表：
有机化学11酰胺
出现黄色 油状物
出现绿色 晶体
b.芳 香族 重氮 盐在 有机 合成 中有 广泛 应用
芳香3O胺
对位占据，则进邻位
绿色晶体
重氮盐是一个非常活泼的化合物，可发生多种 反应，生成多种化合物，在有机合成上基为活化苯环的邻对位定位基，苯胺与溴 水作用，立即生成2,4,6-三溴苯胺白色沉淀。
（3）芳胺：phNH2 > ph2NH > ph3N
（ 4）取代胺：对取代芳胺，苯环上连供
电子基时，碱性略有增强；取代基 为吸电子基，碱性减弱，如 (F3C)3N 几乎无碱性。
2、烷基化反应
胺 + 卤代烃 RNH2 伯胺
R’X SN2 R’X
铵盐 RR’2N 叔胺
R’X
RNHR’ 仲胺
RR’3N+X季铵盐
§2.3 酰胺的化学性质
1、酰胺的酸碱性 •氨，胺显碱性 •酰胺中性
•酰亚胺显弱酸性
O NH O + NaOH
O N Na O + H2O
2、水解
3、与亚硝酸反应
酰胺与亚硝酸作用生成相应的羧酸，并 放出氮气。
O R-C-NH2 + HONO O R-C-OH + N2↑ + H2O
难水解酰胺可用此法水解。N-取代酰胺无此反应。
NH3 HCl H2O H2O H2O H2O
RCOOH
RCOONH 4
RCONH
RCN
§2.4 碳酸的酰胺
尿素
尿素又称脲，是碳酸的二酰胺。有酰胺的 一般化学性质。但因两个氨基连在一个羰基上， 所以它又表现出某些特殊的性质。
工业上生产尿素
1、水解反应
尿素在酸、碱或尿素酶的作用下易水解成氨。 —— 氮肥
10含氮化合物
甲 胺 （ 31 ） 乙烷（30） 沸点（℃） -7 -88 甲醇（32） 64
正 丙 胺 （ 伯 ） 甲乙胺（仲） 三甲胺（叔） 沸点（℃） 49 35 3
⒉ 水溶性：低级易溶于水，随烃基的增大，水溶解度降低。 ⒊ 气味：有氨的刺激性气味及腥臭味。 ⒋ 毒性：芳胺的毒性很大 ⒌ 状态：甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺是气体。 低级胺是液体。高级胺是固体。 ⒍ 芳胺是高沸点液体或低熔点固体
23
胺的碱性比较： 1、脂肪族胺：
在气体状态:
(CH3)3N: (CH3)2NH CH3NH2 NH3
(CH3)2NH CH3NH2 (CH3)3N NH3
与甲基是供电子基一致 在溶液中:
电子效应, 溶剂化效应和立体效应共同影响的结果. 2、芳胺： 碱性比脂肪胺弱得多, 氮原子上的未共用电子对离域: C6H5NH2 (C6H5)2NH (C6H5)3N
的为仲胺的磺酰胺,而叔胺可以水蒸气蒸馏分离,余液酸化后,可得伯
胺的磺酰胺,磺酰胺在酸作用下水解分别得到原来的胺,
这个方法称为兴斯堡法,可用来鉴别和分离三种胺.
30
4.5 与亚硝酸反应 一、脂肪胺与亚硝酸作用 伯胺与亚硝酸作用,生成很不稳定的重氮盐,立即分解成N2和一个碳 正离子, 碳正离子发生各种反应,生成醇,烯烃及卤代烃等化合物,在合 成上意义不大,但由于放出的氮气是定量的,可用于氨基的定量测定. 仲胺与亚硝酸作用,生成黄色油状或固体的N-亚硝基化合物,例如: R2NH + HNO2 R2N-N=O + H2O 生成的N-亚硝基化合物与稀酸共热，分解成原来的仲胺，用于精制 仲胺. RNH2 N2↑ 测伯胺的含量 。 HNO2 + 黄色油状或固体 稀H R2 NH R2 NH 精制仲胺
正 丙 胺 （ 伯 ） 甲乙胺（仲） 三甲胺（叔） 沸点（℃） 49 35 3
⒉ 水溶性：低级易溶于水，随烃基的增大，水溶解度降低。 ⒊ 气味：有氨的刺激性气味及腥臭味。 ⒋ 毒性：芳胺的毒性很大 ⒌ 状态：甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺是气体。 低级胺是液体。高级胺是固体。 ⒍ 芳胺是高沸点液体或低熔点固体
23
胺的碱性比较： 1、脂肪族胺：
在气体状态:
(CH3)3N: (CH3)2NH CH3NH2 NH3
(CH3)2NH CH3NH2 (CH3)3N NH3
与甲基是供电子基一致 在溶液中:
电子效应, 溶剂化效应和立体效应共同影响的结果. 2、芳胺： 碱性比脂肪胺弱得多, 氮原子上的未共用电子对离域: C6H5NH2 (C6H5)2NH (C6H5)3N
的为仲胺的磺酰胺,而叔胺可以水蒸气蒸馏分离,余液酸化后,可得伯
胺的磺酰胺,磺酰胺在酸作用下水解分别得到原来的胺,
这个方法称为兴斯堡法,可用来鉴别和分离三种胺.
30
4.5 与亚硝酸反应 一、脂肪胺与亚硝酸作用 伯胺与亚硝酸作用,生成很不稳定的重氮盐,立即分解成N2和一个碳 正离子, 碳正离子发生各种反应,生成醇,烯烃及卤代烃等化合物,在合 成上意义不大,但由于放出的氮气是定量的,可用于氨基的定量测定. 仲胺与亚硝酸作用,生成黄色油状或固体的N-亚硝基化合物,例如: R2NH + HNO2 R2N-N=O + H2O 生成的N-亚硝基化合物与稀酸共热，分解成原来的仲胺，用于精制 仲胺. RNH2 N2↑ 测伯胺的含量 。 HNO2 + 黄色油状或固体 稀H R2 NH R2 NH 精制仲胺
医学有机化学第十章含氮有机化合物
甲乙异丁胺
二苯胺
β-萘胺
4-甲基-3-乙基苯胺
N，N-二甲基-对-硝基苯胺
乙基-N-异丙基苯胺
氮原子上连有脂肪烃基的芳胺： 以芳胺作母体，把氮上的脂肪烃基作取代基，前面加“N”，表示脂肪烃基连在氮上，而不是芳环上。
甲基-N-乙基丙胺
对于脂肪族仲胺和叔胺也可按此方法命名
2-甲基-4-氨基己烷 （3）复杂的胺： 以烃基或其它官能团作母体，把氨基作取代基。 4-二甲氨基苯甲醛 2-甲基-1-氨基-5-甲氨基己烷
（1) 麻黄碱（麻黄素）
麻黄
中麻黄
木贼麻黄
草麻黄
1.用于预防支气管哮喘发作和缓解轻度哮喘发作，对急性重度哮喘发作疗效不佳。 2.用于蛛网膜下腔麻醉或硬膜外麻醉引起的低血压及慢性低血压症。 3.治疗各种原因引起的鼻粘膜充血、肿胀引起的鼻塞。
存在：麻黄
冰毒和摇头丸（苯丙胺类） 是一类具有致幻和成瘾作用的毒品。 冰毒：N-甲基苯异丙胺（去氧麻黄素） 摇头丸（蓝精灵）：
存在：烟草。烟草中含2~8%，香烟中含1.5%。 烟碱（尼古丁）（吡啶环） 作用：量少兴奋中枢神经，增高血压；量大抑制中枢神经，麻痹心脏，甚至死亡。 据报道，一支香烟中的尼古丁可毒死10只小白鼠，25支香烟中的尼古丁能毒死一头牛，40～60毫克尼古丁可使人致死
可卡因（哌啶环）： 存在： 古柯树(灌木，是美洲大陆的传统种植作物)。 可卡因俗称“可可精” ，其盐类呈白色晶体状，无气味，味略苦而麻，易溶于水和酒精。可卡因是最强的天然中枢神经兴奋剂。毒贩出售呈块状的可卡因，称“滚石”。吸毒者则把可卡因称作“自由垒”或“快乐客”。 作用：中枢神经兴奋剂 局部麻醉
5、芳香胺的亲电取代反应
卤代 硝化
由苯胺合成对硝基苯胺 想一想 （3）磺化 白色结晶 对氨基苯磺酸为白色结晶，是合成燃料的中间体，对氨基苯磺酰胺是合成磺胺类药物的中间体
二苯胺
β-萘胺
4-甲基-3-乙基苯胺
N，N-二甲基-对-硝基苯胺
乙基-N-异丙基苯胺
氮原子上连有脂肪烃基的芳胺： 以芳胺作母体，把氮上的脂肪烃基作取代基，前面加“N”，表示脂肪烃基连在氮上，而不是芳环上。
甲基-N-乙基丙胺
对于脂肪族仲胺和叔胺也可按此方法命名
2-甲基-4-氨基己烷 （3）复杂的胺： 以烃基或其它官能团作母体，把氨基作取代基。 4-二甲氨基苯甲醛 2-甲基-1-氨基-5-甲氨基己烷
（1) 麻黄碱（麻黄素）
麻黄
中麻黄
木贼麻黄
草麻黄
1.用于预防支气管哮喘发作和缓解轻度哮喘发作，对急性重度哮喘发作疗效不佳。 2.用于蛛网膜下腔麻醉或硬膜外麻醉引起的低血压及慢性低血压症。 3.治疗各种原因引起的鼻粘膜充血、肿胀引起的鼻塞。
存在：麻黄
冰毒和摇头丸（苯丙胺类） 是一类具有致幻和成瘾作用的毒品。 冰毒：N-甲基苯异丙胺（去氧麻黄素） 摇头丸（蓝精灵）：
存在：烟草。烟草中含2~8%，香烟中含1.5%。 烟碱（尼古丁）（吡啶环） 作用：量少兴奋中枢神经，增高血压；量大抑制中枢神经，麻痹心脏，甚至死亡。 据报道，一支香烟中的尼古丁可毒死10只小白鼠，25支香烟中的尼古丁能毒死一头牛，40～60毫克尼古丁可使人致死
可卡因（哌啶环）： 存在： 古柯树(灌木，是美洲大陆的传统种植作物)。 可卡因俗称“可可精” ，其盐类呈白色晶体状，无气味，味略苦而麻，易溶于水和酒精。可卡因是最强的天然中枢神经兴奋剂。毒贩出售呈块状的可卡因，称“滚石”。吸毒者则把可卡因称作“自由垒”或“快乐客”。 作用：中枢神经兴奋剂 局部麻醉
5、芳香胺的亲电取代反应
卤代 硝化
由苯胺合成对硝基苯胺 想一想 （3）磺化 白色结晶 对氨基苯磺酸为白色结晶，是合成燃料的中间体，对氨基苯磺酰胺是合成磺胺类药物的中间体
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第十章主要含氮化合物代谢
第十章主要含氮化合物代谢
第二节: AA的降解与转化
第十章主要含氮化合物代谢
一、脱氨基作用:
1. 氧化脱氨基作用:
AA在酶的催化下脱去NH3生成相应的酮酸 的作用。 有两类酶催化这种作用于： AA氧化酶，一般以FAD和FMN为辅基，这 个酶在脱氨作用中不是主要的。
第十章主要含氮化合物代谢
第十章主要含氮化合物代谢
6、尿素的形成和尿素循环:
高等动植物均具有保留并重新利 用NH3的能力,但对动物而言,有一部 分氨是以尿素的形式将分解的氨基氮 排出体外,通过尿素循环可将氨转变 为尿素。
第十章主要含氮化合物代谢
在植物体内也有尿素的形成, 它可在脲酶的作用下分解:
H2N
脲酶
C=O+H2O-----→CO2+2NH3
1、直接脱羧作用
(1) Glu脱羧:
COOH
CH2NH2
CHNH2 Glu脱羧酶 (CH2)2 + CO2
(CH2)2 -------→ COOH
COOH
r-氨基丁酸
r-氨基丁酸是抑制性神经递质,在水稻 抗虫品种中,Glu脱羧酶活性很高,产生较多的 r-氨基丁酸,它对昆虫神经系统的传导有阻滞 作用,抗虫。
• Damaged proteins are usually quickly removed by controlled degradation;
• Enzymes important in metabolic regulation usually have short lives;
• Proteins are degraded by ATP-dependent cytosolic systems in all cells;
第十章主要含氮化合物代谢
方式一
第十章主要含氮化合物代谢
方式二
第十章主要含氮化合物代谢
5、脱酰胺作用
第十章主要含氮化合物代谢
二、脱羧基作用
• 脱羧酶催化，氨基酸发生脱羧基反应， 形成胺类化合物的作用叫脱羧基作用。
• 此反应脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛， 生成的胺具有重要的生理作用。
第十章主要含氮化合物代谢
• Ubiquitin, a extremely well conserved 76-residue protein, tags proteins for destruction in eukaryotic cells by the action of three enzymes (E1, E2 and E3);
第十章主要含氮化合物代谢
第十章主要含氮化合物代谢
• 1)在ATP存在下，泛素活化酶(ubiquitinactivating enzyme)E1催化泛素羧基末端腺苷 酸化，然后这个活化的泛素以羧基端的甘氨酸 (G)与E1上的一个半胱氨酸之间形成硫酯键，这 是一个高能键。2)在E1和泛素偶联酶 (ubiquitin-confugating enzyme)EZS家族之 一的催化下，将泛素仍以硫酯键连接于E2上， 接着，在E2和泛素－蛋白连接酶(ubiquitinprotein ligase)E3的催化下，泛素从E2转移到 降解的蛋白质的赖氨酸上形成酰胺键。这种泛 素与蛋白质的复合物是一个蛋白酶复合体的作 用目标，这个蛋白酶复合体由多条肽链组成， 降解泛素－蛋白酶复合物为多肽，降解过程可 能需要ATP供能，最后由泛素水解酶水解时放
第十章主要含氮化合物代谢
2、 Trp的脱羧
第十章主要含氮化合物代谢
3、Ser脱羧:
第十章主要含氮化合物代谢
4、Lys、Arg
尸体腐烂发出的恶臭气味 就是产生尸胺和腐胺引起的。
第十章主要含氮化合物代谢
5、羟化脱羧基作用
Tyr在酪氨酸酶的作用下发生羟化生成多 巴氧化成黑色素。多巴脱羧生成多巴 胺,在植物体内可以由这二个化合物 转变成生物碱、吗啡、秋水仙碱植物 加倍,抑制细胞的有丝分裂。
H2N
生成的NH3可以重新利用
第十章主要含氮化合物代谢
三、氨基酸分解产物的去向:
1.NH3的代谢转变 AA脱羧产生的CO2呼出胺的去路已经
讲过，而脱氨基生成的NH3和a-酮酸(AA的 碳架)必须参与其他的代谢，才能转变成可 以被排出的物质或合成体内有用的物质。 e.g.生成尿素，合成其它含N化合物。
水解肽键的酶可分为两类: • 肽链外切酶：氨肽酶和羧肽酶 • 肽链内切酶：蛋白酶
第十章主要含氮化合物代谢
蛋白酶的种类:作用特征e.g.
• 3.4.21Ser蛋白酶类:活性中心含His、 Ser胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、凝血酶
• 3.4.22硫醇蛋白酶类:活性中心含Cys木 瓜蛋白酶等
• 3.4.23羧基(酸性)蛋白酶类:最适pH在5 以下胃蛋白酶、凝乳酶
第十章主要含氮化合物代谢
• 2004年诺贝尔化学奖 得主
第十章主要含氮化合物代谢
哺乳动物泛肽的结构与特征
MQIVFKTLTGKTITLEPSDTIENVKAK IQDKEGIPPDQQRLIFAGKQLEDGRTL
SDYNIQKESTLHLVIRLRGG泛 素 － 蛋 白 酶 作 用 过 程
脱氢酶催化
第十章主要含氮化合物代谢
2.直接脱氨基作用: (PAL苯丙氨酸解氨酶)
第十章主要含氮化合物代谢
3、转氨作用
第十章主要含氮化合物代谢
第十章主要含氮化合物代谢
4、联合脱氨:
• 氨基酸的转氨作用虽然在生物体 内普遍存在，但并不能最终脱掉 氨基，机体往往借助联合脱氨基 作用即可迅速使各种不同的氨基 酸脱掉氨基，在转氨酶和Glu脱 HE的共同作用下进行的联合脱 NH3。
• 3.4.24金属蛋白酶类:含有必需的金属离 子,枯草杆菌中性蛋白酶
第十章主要含氮化合物代谢
主动的蛋白质降解： 泛肽－蛋白酶系统
第十章主要含氮化合物代谢
Proteins differ markedly in their half lives and are targeted for destruction
第一节:蛋白质的酶促降解 和氨基酸代谢
• 在生物体新陈代谢过程中，动物和 人从食中摄取的蛋白质被消化道的 各种酶水解分解成AA，然后被吸 收利用，植物种子在萌发时种子中 的贮藏蛋白也被水解成AA。AA被 生物体用来形成新的蛋白质或转化 成其它的化合物，参与代谢。
第十章主要含氮化合物代谢
蛋白质的酶促降解
第十章主要含氮化合物代谢
第二节: AA的降解与转化
第十章主要含氮化合物代谢
一、脱氨基作用:
1. 氧化脱氨基作用:
AA在酶的催化下脱去NH3生成相应的酮酸 的作用。 有两类酶催化这种作用于： AA氧化酶，一般以FAD和FMN为辅基，这 个酶在脱氨作用中不是主要的。
第十章主要含氮化合物代谢
第十章主要含氮化合物代谢
6、尿素的形成和尿素循环:
高等动植物均具有保留并重新利 用NH3的能力,但对动物而言,有一部 分氨是以尿素的形式将分解的氨基氮 排出体外,通过尿素循环可将氨转变 为尿素。
第十章主要含氮化合物代谢
在植物体内也有尿素的形成, 它可在脲酶的作用下分解:
H2N
脲酶
C=O+H2O-----→CO2+2NH3
1、直接脱羧作用
(1) Glu脱羧:
COOH
CH2NH2
CHNH2 Glu脱羧酶 (CH2)2 + CO2
(CH2)2 -------→ COOH
COOH
r-氨基丁酸
r-氨基丁酸是抑制性神经递质,在水稻 抗虫品种中,Glu脱羧酶活性很高,产生较多的 r-氨基丁酸,它对昆虫神经系统的传导有阻滞 作用,抗虫。
• Damaged proteins are usually quickly removed by controlled degradation;
• Enzymes important in metabolic regulation usually have short lives;
• Proteins are degraded by ATP-dependent cytosolic systems in all cells;
第十章主要含氮化合物代谢
方式一
第十章主要含氮化合物代谢
方式二
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5、脱酰胺作用
第十章主要含氮化合物代谢
二、脱羧基作用
• 脱羧酶催化，氨基酸发生脱羧基反应， 形成胺类化合物的作用叫脱羧基作用。
• 此反应脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛， 生成的胺具有重要的生理作用。
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• Ubiquitin, a extremely well conserved 76-residue protein, tags proteins for destruction in eukaryotic cells by the action of three enzymes (E1, E2 and E3);
第十章主要含氮化合物代谢
第十章主要含氮化合物代谢
• 1)在ATP存在下，泛素活化酶(ubiquitinactivating enzyme)E1催化泛素羧基末端腺苷 酸化，然后这个活化的泛素以羧基端的甘氨酸 (G)与E1上的一个半胱氨酸之间形成硫酯键，这 是一个高能键。2)在E1和泛素偶联酶 (ubiquitin-confugating enzyme)EZS家族之 一的催化下，将泛素仍以硫酯键连接于E2上， 接着，在E2和泛素－蛋白连接酶(ubiquitinprotein ligase)E3的催化下，泛素从E2转移到 降解的蛋白质的赖氨酸上形成酰胺键。这种泛 素与蛋白质的复合物是一个蛋白酶复合体的作 用目标，这个蛋白酶复合体由多条肽链组成， 降解泛素－蛋白酶复合物为多肽，降解过程可 能需要ATP供能，最后由泛素水解酶水解时放
第十章主要含氮化合物代谢
2、 Trp的脱羧
第十章主要含氮化合物代谢
3、Ser脱羧:
第十章主要含氮化合物代谢
4、Lys、Arg
尸体腐烂发出的恶臭气味 就是产生尸胺和腐胺引起的。
第十章主要含氮化合物代谢
5、羟化脱羧基作用
Tyr在酪氨酸酶的作用下发生羟化生成多 巴氧化成黑色素。多巴脱羧生成多巴 胺,在植物体内可以由这二个化合物 转变成生物碱、吗啡、秋水仙碱植物 加倍,抑制细胞的有丝分裂。
H2N
生成的NH3可以重新利用
第十章主要含氮化合物代谢
三、氨基酸分解产物的去向:
1.NH3的代谢转变 AA脱羧产生的CO2呼出胺的去路已经
讲过，而脱氨基生成的NH3和a-酮酸(AA的 碳架)必须参与其他的代谢，才能转变成可 以被排出的物质或合成体内有用的物质。 e.g.生成尿素，合成其它含N化合物。
水解肽键的酶可分为两类: • 肽链外切酶：氨肽酶和羧肽酶 • 肽链内切酶：蛋白酶
第十章主要含氮化合物代谢
蛋白酶的种类:作用特征e.g.
• 3.4.21Ser蛋白酶类:活性中心含His、 Ser胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、凝血酶
• 3.4.22硫醇蛋白酶类:活性中心含Cys木 瓜蛋白酶等
• 3.4.23羧基(酸性)蛋白酶类:最适pH在5 以下胃蛋白酶、凝乳酶
第十章主要含氮化合物代谢
• 2004年诺贝尔化学奖 得主
第十章主要含氮化合物代谢
哺乳动物泛肽的结构与特征
MQIVFKTLTGKTITLEPSDTIENVKAK IQDKEGIPPDQQRLIFAGKQLEDGRTL
SDYNIQKESTLHLVIRLRGG泛 素 － 蛋 白 酶 作 用 过 程
脱氢酶催化
第十章主要含氮化合物代谢
2.直接脱氨基作用: (PAL苯丙氨酸解氨酶)
第十章主要含氮化合物代谢
3、转氨作用
第十章主要含氮化合物代谢
第十章主要含氮化合物代谢
4、联合脱氨:
• 氨基酸的转氨作用虽然在生物体 内普遍存在，但并不能最终脱掉 氨基，机体往往借助联合脱氨基 作用即可迅速使各种不同的氨基 酸脱掉氨基，在转氨酶和Glu脱 HE的共同作用下进行的联合脱 NH3。
• 3.4.24金属蛋白酶类:含有必需的金属离 子,枯草杆菌中性蛋白酶
第十章主要含氮化合物代谢
主动的蛋白质降解： 泛肽－蛋白酶系统
第十章主要含氮化合物代谢
Proteins differ markedly in their half lives and are targeted for destruction
第一节:蛋白质的酶促降解 和氨基酸代谢
• 在生物体新陈代谢过程中，动物和 人从食中摄取的蛋白质被消化道的 各种酶水解分解成AA，然后被吸 收利用，植物种子在萌发时种子中 的贮藏蛋白也被水解成AA。AA被 生物体用来形成新的蛋白质或转化 成其它的化合物，参与代谢。
第十章主要含氮化合物代谢
蛋白质的酶促降解