第十二章胺和生物碱
本科五年制 基础 有机化学第12章 胺
N
N
N
N
OH
ONa
无偶联 能力
② 酚或胺：
OH
OH -
偶联慢
NH 2
H+
O-
偶联快
NH 3+
H+ OH-
能偶联
不能偶联
偶联的条件为：低温、弱酸或弱碱。
思考题
重氮盐稳定存在的条件是什么？为什么？ 为什么重氮盐被羟基取代要强酸条件，而偶 联反应要弱酸、弱碱？
生物碱 (Alkaloid) 一、生物碱的概念及临床应用
胺
脂肪胺 芳香胺 R-NH2 Ar-NH2
3、根据分子中氨基的数目分类
胺 一元胺 多元胺
CH3CH2NH2 H2NCH2CH2NH2
注：芳香胺为N原子 直接连在芳香环上 的胺，如果不是直 接连在芳香环上， 即使有芳香环也不 属于芳香胺。
4、季铵盐和季铵碱
氢氧化铵或铵盐分子中四个氢原子完全被烃基取代而 成的化合物分别称为季铵碱或季铵盐。
MDMA
2-(2-氯苯基)-2-(甲氨基)环己酮 氯胺酮(K粉)
苯丙胺为中枢神经兴奋剂, 是国家严格管制的精神类药品。 甲基苯丙胺俗称“冰毒”, 属于联合国规定的苯丙胺类毒品。 MDMA 属于致幻剂类毒品，是“摇头丸”的主要成分。 氯胺酮俗称K粉。临床上用作麻醉剂或麻醉诱导剂, 有精神 依赖性，其致幻作用是导致被滥用的主要原因。
R R' N H OH2 "R
R R' H OH 2 H OH 2
< <
N
<
H OH 2 R N H OH 2 H OH 2
H OH2 H2O H N H OH2 H OH2
(推荐)《胺和生物碱j》PPT课件
6
伯、仲、叔胺的区别与伯、仲、叔醇或卤代烃不同.
CH3 CH3—C—OH
CH3
CH3 CH3—C—Cl
CH3
CH3 CH3—C—NH2
CH3
叔丁醇(叔醇) 叔丁基氯(叔卤代烃) 叔丁基胺 (伯胺)
7
（二）胺的命名
1. 简单的胺 以胺为母体，先写出连于氮原子上相同二章 胺和生物碱
（amine and alkaloid）
有机化合物中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 胺和偶氮化合物的性质及生物碱的基本概念。
(CH3)2N－N＝O
N,N-二甲基亚硝胺
1
CH3 N
COOCH3
O CH O
可卡因
2
CH3 CH2CHNHCH3 N－甲基苯异丙胺
基
不同，则按“优先基团后列出”原则排列烃基。例如：
CH3NH2 PhNH2 CH3NHCH3 CH3NHC2H5
甲胺
苯胺
二甲胺
甲乙胺
CH3
C2H5 N CH(CH3)2 甲乙异丙胺
8
2．N-取代芳香胺（氨基直接连在苯环上） H
NH CH3
C NH C6H5 H
N-甲基苯胺
N-苯基苄胺
CH3 N
C2H5
[(CH3)4N]+OH氢氧化四甲基铵
10
二、胺的结构
..
..
..
N H 107.3。 H H
氨
N H 3C 112.9。 H H
甲胺
N
H3C
CH3 108。 C H 3
三甲胺
11
..
N
H (R )
H (R) H (R)
第十二章 胺和生物碱-PPT文档资料
N
H
CH3
CH3 CH3
胺具有锥形体结构。
..
..
N
N
C2H5
CH3 H
CH3 H
C2H5
18
简单的手性胺很容易发生对映体的相互转变，不 易分离得到其中的某个对映体。
..
N
C2H 5
CH3 H
.. C2H5 N CH3
HC2H5Fra bibliotekCH3
.N.
H
手性季铵盐正离子，可以被拆开成对映体。
CH3
CH3
N+
+N
C2H5
C6H5 CH2CH
CH2
C6H5 CH2 CHCH2
C2H5
19
R'
快速翻转
R
R"
N
N
R
R"
R'
N
"R
R
R'
对映关系，无旋光性
N N
无法翻转，有旋光性
R1 手性中心
N
R4
R2
R3
无法翻转，有旋光性
20
苯胺中，N为不等性的sp3杂化：
N H
H
N H
H
氨基与苯环π 共轭
NH2
21
甲胺的结构
22
苯胺的结构
23
三、胺的物理性质
低级脂肪胺如甲胺、二甲胺、三甲胺和乙胺 在常温时为气体，丙胺以上是液体，含C12以 上为固体。低级胺的气味与氨相似，有的还 有鱼腥味（三甲胺），肉腐烂时能产生极臭 而且很毒的丁二胺（腐胺）及戊二胺（尸 胺）。芳香胺的气味不象脂肪胺那样大，但 芳香胺很毒而且容易渗入皮肤，无论吸入它 的蒸汽或皮肤与之接触都能引起中毒，在使 用时应当注意防护。
第12章胺和生物碱
3.叔胺与亚硝酸的反应 脂肪叔胺的氮原子上没有氢，只能和亚
硝酸发生酸碱反应生成亚硝酸盐芳香叔胺与 亚硝酸反应生成C-亚硝基化合物。反应在强 酸条件下进行，实际产物是一个桔黄色的盐， 碱中和后才会显出翠绿色。
一、取代反应（放氮反应）
重氮盐分子中的重氮基 带有正电荷，是 强吸电子基，使C-N键的极性增强，容易 断裂而放出氮气。在不同条件下，重氮基 可以被羟基、卤素、氢原子等取代
第三节 生物碱（自学）
(四) 与亚硝酸的反应
芳香伯胺与亚硝酸反应生成重氮盐，这一 反应称为重氮化反应
脂肪伯胺的重氮盐即使在低温下也不稳定， 自行分解生成烯、醇等混合物，同时放出 氮气。
2.仲胺与亚硝酸的反应
脂肪仲胺和芳香仲胺与亚硝酸反应都生成亚硝 胺(N-亚硝基胺)，呈中性的黄色油状物或固体， 不溶于水溶于有机溶剂。亚硝胺类是强治癌物。
官能团分类: 氨基 -NH2，亚氨基 ＝NH，次 氨基 ºN。 根据与氮原子相连的烃基数目不同可分为 伯、仲、叔胺和季铵类。
2.命名 (1)脂肪胺的命名： 普通命名法：适用于简单胺，以胺为母体， 烃基作为取代基，称为“某胺”。
系统命名法：复杂的胺命名则以烃为母 体，氨基为取代基。
(2)芳香胺的命名： 以芳香胺为母体，脂肪烃基为取代基， 并在脂肪烃基名称前标上“N”，表示此 烃基是直接连在氮原子上的。
重氮盐与酚类的偶联反应在弱碱性溶液中进
行最快。因为酚在弱碱性溶液中转变成芳氧 负离子 Ar-O- ，O- 使芳环电子云密度增高， 有利于重氮正离子对芳环的进攻。
N2+Cl- +
N(CH3)2
pH(5~7) 0~50C
NN
N(CH3)2
偶联反应符合定位规则，发生在羟基或氨基 的对位，当对位被占据时则发生在邻位。如 下列各化合物中箭头所示为偶联反应发生的 位置：
第十二章 胺、酰胺和生物碱(ok)
chapter 12
3
胺
脂肪胺 伯 胺 CH3NH2 甲胺
NH2
芳香胺
(CH3)2CHNH2 异丙胺
CH2NH2
苯胺
苄胺 N attached to aryl group 芳
N attached to alkyl group 脂肪
chapter 12
4
胺的分类和命名 (伯胺 RNH2: one carbon directly attached to N) 伯胺
chapter 12
25
胺的碱性
电子效应的影响（与溶剂化效应相反） 电子效应的影响（与溶剂化效应相反） N上的电子云密度 ，接受质子的能力↑，碱性↑ 上的电子云密度↑，接受质子的能力 ，碱性 上的电子云密度 脂肪叔胺 > 仲胺 > 伯胺 > NH3 > 芳香胺 NH3 4.8 NH2－NH2 6.1 NH2－OH 8.2
叔丁醇(叔醇 叔醇) 叔丁醇 叔醇
伯胺) 叔丁基胺(伯胺 叔丁基胺 伯胺
chapter 12
8
胺的分类和命名
－NHCH3 甲氨基 －N(CH3)2 二甲氨基
1 2 3 4 5 CH3－CH－CH2－CH－CH3 － － CH3 NH2
2-甲基 氨基戊烷 甲基-4-氨基戊烷 甲基
CH3－CH－CH2CH2CH2CH3 － NHCH3
2-甲氨基己烷 甲氨基己烷
chapter 12
9
胺的分类和命名
When all four atoms attached to N are carbon, the ion is called a quaternary ammonium ion（季铵离子） and salts （季铵离子） that contain it are called quaternary ammonium salts. 季铵盐 NH4Br 溴化铵 (CH3)2N(C2H5)2Br 溴化二甲二乙铵 二甲二乙 溴化二甲二乙铵 季铵碱 NH4OH 氢氧化铵 (CH3)4NOH 氢氧化四甲 四甲铵 氢氧化四甲铵
有机化学 有机化学 胺和生物碱PPT课件
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
18
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
❖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 叔 胺 胺 ＞ 芳 香 伯 胺 ＞ 芳 香 仲 胺 ＞
➢伯胺与叔胺的碱性的比较由它们的具体结构决定
19
芳香胺的碱性
N H 3
p K b 4.76
C H 3N H 2
3.34
N H 2
9.40
请分析带不同取代基的芳香胺的碱性
20
(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。
CH3
O
H3C N+ CH2CH2O C CH3 OH-
CH3
乙酰胆碱
PhOCH2CH2
CH3 N+ C12H25 Br-
CH3
消毒宁
十二烷基-二甲基-2-苯氧乙基溴化铵 3
O
+N OH-
O
黄连素 抗菌，消炎
OCH3
CH3O CH3O
OCH3 NHCOCH3
生物碱
OCH3
O OCH3
秋水仙碱 抗肿瘤，抗痛风
H2N
COOC2CHH2N(C2H5)2 + HCl 普鲁卡因 局部麻醉药
H2N
COOC2CHH2N(C2H5)2·HCl
盐酸普鲁卡因
16
第十二章 生物碱(1)-结构
（7） α－萘菲啶类
延胡索丙素(corydalis C) 止痛作用
血根碱 (sanguinarine) 抗菌,杀虫作用
二、生物碱的结构类型
（五）喹啉类生物碱
茜草科植物金鸡纳树皮中 的抗疟有效成分。1820年 P.-J.佩尔蒂埃和J.-B.卡 芳杜首先制得纯品，1850 年开始大规模运用。
能与疟原虫的DNA结合，抑 制DNA的复制和RNA的转录， 从而抑制原虫的蛋白合成，； 能降低疟原虫氧耗量，抑制 疟原虫内的磷酸化酶而干扰 其糖代谢。
喜树碱 (camptothecin)
羟基喜树碱
(hydroxycamptothecin)
R=H R=OH
二、生物碱的结构类型
（六）吲哚生物碱
1. 长春碱和长春新碱
2. 萝芙木生物碱
长春碱 （vinblastine, VLB） R=CH3 长春新碱 （vincristine, VCR）R=CHO
抑制微管蛋白的聚合，而妨碍纺锤 体微管的形成，使核分裂停止于中 期，而具有显著地抗肿瘤作用。
OH
AcO
N
8. 甾体生物碱
H N H
H
OH
H HO
H OH
9. 有机胺类生物碱
5. 异喹啉类生物碱
二、生物碱的结构类型
（一）吡咯烷类
1.简单吡咯烷类
红古豆碱 (cuscohygrine) 中枢镇静,抑制胃液
分泌
2.双稠吡咯烷类
一叶萩碱 (securinine ) 兴奋中枢神经,用于治疗小儿麻 痹症及其后遗症、面神经麻痹
化学骨架：生物碱，糖，苷，苯丙素，蒽醌，黄酮，萜类，甾体等 黄酮：黄酮，黄酮醇，二氢黄酮等
生物合成：萜类：单萜，倍半萜，二萜，三萜 植物来源：蒽醌：大黄素型蒽醌，茜草素型蒽醌
大学有机化学第十二章胺和生物碱
因为：pH<5
—N+—CH3 X CH3 OH
-
2、重氮盐与苯酚进行偶联反应
OH 弱碱性 PH< 9 CH3 —OH OH弱碱 —O—N=N— CH3 —N2+Cl- +
黄色、5-甲基-2-羟基偶氮苯
+ H2O
在强碱性溶液pH>9,偶联反应不能进行。 因为重氮正离子存在如下平衡
—N2+ + OH—N=N—O- + H+
..
..
O —C — O —
..
..
..
—NO2
（三）磺化反应
H —SO2Cl + H2NR —S—NR
+ HCl
NaOH - + —SO2NR Na + H2O —SO2Cl + H NR 2 —SO2NR2 有一定的m.p NaOH —SO2Cl + HCl ×
+ NR3
×
（四）与亚硝酸的作用
—N=N—OH
重 氮 酸 pH9~11
重氮酸盐 pH11~13
重氮酸和重氮盐都不能进行偶联反应
应反联偶 pH5~7 pH< 9 偶联反应
(CH3 )3 N OH +
—N2+Cl-
第三节
生物碱及生源胺
一、生物碱的概念及临床应用
生物碱——是一类含氮的具有显著生理活性的有 机碱性化合物。
目前应用于临床的生物碱有一百种以上。
(CH3)2NH
CH3NHCH2CH3 CH2—NH2
乙胺
二甲胺
甲乙胺
CH2—NH2
乙二胺
(CH3CH2)2NH —NH2 —CH2NH2
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第十二章胺和生物碱
1．硝基苯和2-硝基-2-甲基戊烷能否溶解在氢氧化钠水溶液中，为什么？
2．请描述三硝基苯与苯甲醛反应生成缩合产物的反应机理。
3．下列化合物的红外光谱有何不同？
4．按伯、仲、叔分类法将下列化合物分类：
5．1，2，2-三甲基-1-氮杂环丙烷对映体之间的相互转化需要克服77.4kJ·mol-1的能量，当氮上的甲基换为苯基时，则相互转化的能量降至46.8 kJ·mol-1，为什么？
6．相对分子质量相同的伯、仲、叔三类脂肪胺的水溶度顺序和沸点顺序均为：伯胺＞仲胺＞叔胺，为什么？
7．季铵盐（R4N+Cl-）与强碱在醇溶液中反应或将季铵盐与湿的氧化银作用，均可制得季铵碱。
写出反应方程式并加以解释。
8．什么叫缩二脲反应？
9．一化合物分子式为C7H9N，有碱性。
将其盐酸盐与HNO2作用，加热后能放出N2，生成对甲苯酚。
试推出其结构简式。
10．用化学方法鉴别下列化合物：
（1）甲胺、二甲胺和三甲胺（2）N-甲基苯胺和对-甲基苯胺
11．比较下列各化合物的碱性，并按碱性由强到弱排列：
（1）甲胺、二苯胺、苯胺、苄胺
（2）N-甲基苯胺、苯胺、四甲基氢氧化铵
12．写出下列化合物的结构式：
（1）异丁基叔丁胺（2）2-甲基-5-二甲氨基己烷
（3）氢氧化四甲铵（4）苯甲酰苯胺
（5）对-硝基苯胺盐酸盐（6）反-1，4-环己二胺
（7）苄胺（8）N，N-二甲基-2，4-二乙基苯胺
13．将下列各组化合按其碱性由强到弱排序：
（1）苯胺、乙酰苯胺、邻-苯二甲酰亚胺、氢氧化四甲铵
（2）对-硝基苯胺、对-甲基苯胺、间-硝基苯胺、苯胺
14．命名下列化合物
15．完成下列化学反应：
16．用化学方法鉴别下列各组化合物：
（1）邻-甲基苯胺、N-甲基苯胺和N，N-二甲基苯胺
（2）苯胺、苯酚、苯甲酸、甲苯
（3）苄胺、N-乙基苯胺、苄醇和对-甲基苯酚
17．化合物A的分子式为C7H9N，有碱性，A的盐酸盐与亚硝酸作用生成C7H7N2Cl（B），B加热后能放出氮气而生成对-甲苯酚。
在弱碱性溶液中，B与苯酚作用生成具有颜色的化合物C13H12ON2（C）。
写出A、B、C的结构式。
18．三个化合物A、B、C，分子式均为C4H11N。
A与亚硝酸结合成盐，而B和C分别与亚硝酸作用时除了有气体放出外，在生成的其他产物中还含有四个碳原子的醇；氧化B 所得的醇生成异丁酸，氧化C所得的醇则生成一个酮。
试推测A、B、C的结构式，并写出各步反应式。
19．化合物A（C5H11O2N）有旋光性，用稀碱处理发生水解生成B和C。
B也有旋光性，且手性碳的构型为S，它既能与酸成盐，也能与碱成盐，并与HNO2反应放出N2。
C没有旋光性，能发生碘仿反应。
试写出A、B、C的结构式，并写出有关的反应方程式。
20．由指定原料合成下列化合物：
（1）由乙烯合成丙胺（2）由苯合成间二氯苯
（3）由对硝基苯胺合成连三溴苯（4）由苯合成对二甲基氨基偶氮苯
（5）由苯合成2,4-二氨基-4`-甲基偶氮苯（6）由丙烯合成2-甲基-1,4二氨基丁烷（7）由环己烷甲酸合成氨基环己烷
21．完成下列转化：
22．化合物A的分子式为C9H17N，不含双键，经霍夫曼彻底甲基化三个循环后得到一分子三甲胺和一分子烯烃。
已知每一个霍夫曼彻底甲基化循环只能吸收一分子碘甲烷，最后形成的烯烃经臭氧化反应后生成两分子的甲醛，一分子丙二醛和一分子丁二醛。
试推测A 的结构。
23．化合物A的分子式C4H6，A与重氮甲烷在紫外光下反应，可生成分子式相同的化合物B和C。
当与溴加成时，B能吸收两分子的溴而C只能吸收一分子溴；若进行臭氧化反应，则B的产物之一为甲醛，而C生成一分子戊二醛，试推测A、B、C的结构。
24．化合物（A）C22H27NO不溶于酸和碱，但能与浓盐酸加热得一清澈的溶液，冷却后有苯甲酸沉淀析出，过滤苯甲酸后的清液用碱处理，使呈碱性，有液体（B）分出。
如将在吡啶中与苯甲酰氯反应，又得回（A）。
（B）用NaNO2-HCl水溶液处理，无气体逸出；（B）用过量CH3I反应后，用Ag2O处理，再加热，得化合物（C）C9H19N和苯乙烯。
化合物（C）再与过量CH3I反应后用Ag2O处理，再加热，得一烯烃（D）。
如用环己酮与叶立得(ylid)-CH2-P+Ph3反应，也得（D）。
请推出（A）～（D）的结构。