第十六章 含氮有機化合物

1、第十六章 有機含氮化合物 分子結(jié)構(gòu)中含有碳氮鍵(C－N)的一類化合物。廣泛分布于自然界中，與日常生活及生命過程密切相關(guān)，在生命科學(xué)中占有及其重要的地位 。第一節(jié) 胺 一、胺的結(jié)構(gòu)、分類和命名 氨分子中的氫原子被烴基所取代的衍生物稱為胺。,(一) 分類 按烴基種類的不同分為:脂肪胺和芳香胺。 按氨基個數(shù)的不同分為:一元胺(含一個氨基)、二元胺(含兩個氨基)和多元胺(含兩個以上的氨基)。,伯胺、仲

2、胺、叔胺（分別用1º胺、2º胺、3º胺來表示）,伯胺、仲胺、叔胺與伯醇、仲醇、叔醇不同。,伯胺 仲醇,季銨堿或季銨鹽,(二) 命名 簡單胺的命名是以胺為母體。CH3NH2 CH3CH2NHCH2CH3 H3NHCH2CH3 甲胺 二乙胺

3、 甲乙胺,苯胺,芐胺,?-萘胺,Note:當(dāng)?shù)由贤瑫r連有芳香烴基和脂肪烴基時，則以芳香胺作為母體，脂肪烴基作為取代基寫在母體名稱前，并冠以“N” 字：,N-甲基苯胺,N,N-二甲基苯胺,N-甲基-N-乙基苯胺,比較復(fù)雜的胺，則以烴等為母體，氨基作為取代基。,2-甲基-3-氨基戊烷,2-二乙氨基丁烷,季銨類化合物的命名與無機銨鹽和氫氧化銨的命名相似。例如：[(CH3)4N] + Cl－ [(CH3

4、)3NCH2CH3]+OH－ 氯化四甲銨 氫氧化三甲基乙基銨注意“氨”、“胺”和“銨”的區(qū)別,2-氨基乙醇,S,O,3,H,H,2,N,,,,,,,,,,,,對氨基苯磺酸,二、胺的結(jié)構(gòu) N采取sp3雜化，脂肪胺具有類似氨的結(jié)構(gòu)，是一個棱錐體結(jié)構(gòu)，胺的孤對電子位于棱錐體的頂端，決定了胺的某些化學(xué)性質(zhì)，例如堿性和親核性。,氨、甲胺和三甲胺的結(jié)構(gòu),三、胺的性質(zhì)

5、1．胺的堿性和成鹽反應(yīng),Note:胺的堿性較弱，由I效應(yīng)、空間效應(yīng)和溶劑化效應(yīng)共同影響，結(jié)果：脂肪胺>氨>芳胺,氯化苯銨 苯胺鹽酸鹽,2．?；磻?yīng) 伯胺和仲胺可與酰氯及酸酐反應(yīng)，氮上氫被?；〈?，叔胺氮原子上無氫原子，所以不能發(fā)生?；磻?yīng)。,酰化對于藥物的修飾具有重要的意義。藥物分子中引進酰基后，常可增加藥物的脂溶性，有利于體內(nèi)的吸收，提高或延長其療效，并可降低藥物毒性。,撲熱息痛,對羥基苯胺,氨

6、基易于被氧化，在有機合成及藥物制備中常用?；磻?yīng)來保護氨基。,3．與亞硝酸反應(yīng) (1) 伯胺與亞硝酸的反應(yīng),,,(2) 仲胺與亞硝酸反應(yīng),N-亞硝基化合物為黃色油狀液體或固體，可用于鑒別，毒性很強，它可以破壞生物體內(nèi)的細(xì)胞蛋白，是引起人類癌癥的主要致癌物，在近300種N-亞硝基化合物中約90％具有致癌作用。,(3) 叔胺與亞硝酸的反應(yīng) 生成鹽，無明顯變化，可用于與伯、仲胺的區(qū)別。,芳香叔胺與亞硝酸反應(yīng)，發(fā)生芳環(huán)上的親

7、電取代反應(yīng)，生成C-亞硝基化合物，這是在強酸條件下發(fā)生的反應(yīng)，實際產(chǎn)物是紅色鹽酸鹽，可用于鑒別 。,N,N-二甲基苯胺,N,N-二甲基對亞硝基苯胺,4．芳胺苯環(huán)的親電取代反應(yīng),5. 重氮化及重氮鹽的偶聯(lián)反應(yīng),Note：重氮鹽在低溫水溶液中較穩(wěn)定，溫度升高時分解，放出氮氣生成酚。,低溫條件下，芳香伯胺在強酸性溶液中與亞硝酸反應(yīng)，生成芳香重氮鹽，該反應(yīng)稱為重氮化反應(yīng),白,用于鑒別,對二甲氨基偶氮苯(黃色),在適當(dāng)?shù)臈l件下，重氮鹽可與芳胺或酚

8、類化合物作用，生成一類有顏色的偶氮化合物。這類反應(yīng)稱為偶聯(lián)反應(yīng)。,對羥基偶氮苯(桔黃色),第二節(jié) 酰胺一、酰胺的結(jié)構(gòu)和命名 羧酸分子中羧羥基被氨基或烴氨基取代后的化合物稱為酰胺，通式為：,酰胺氮上連有取代基時，將取代基的名稱寫在酰胺名稱之前，并加詞首“N-”或“N,N-”，以表示該取代基是直接與氮原子相連接的。例如：,N-甲基乙酰胺,N,N-二甲基苯甲酰胺,N-甲基-N-乙基丙酰胺,二、酰胺的化學(xué)性質(zhì) 1. 酸

9、堿性 酰胺是近似中性的化合物，不能使石蕊試紙變色。,2．水解 在通常情況下酰胺水解較慢，但在酸或堿的催化下能加速反應(yīng)進行，生成羧酸或羧酸鹽。,青霉素分子中有酰胺鍵，需采用粉針劑，在臨用時配制，當(dāng)日用完。,三、重要的酰胺及其衍生物 (一) 尿素[CO(NH2)2] 尿素又叫脲，它可以看成是碳酸的酰二胺。,1．弱堿性,硝酸脲(白色沉淀),2．水解反應(yīng),縮二脲反應(yīng)：在縮二脲的稀堿溶液中滴加微量稀硫酸銅

10、溶液時則產(chǎn)生紫紅色的顏色反應(yīng)。凡是分子中含有兩個或兩個以上相鄰酰胺鍵(肽鍵)的化合物都能顯示這種顏色反應(yīng)，故可用于多肽、蛋白質(zhì)等的分析鑒定。,二、胍 胍可以看成是尿素分子中的氧被亞氨基取代后的化合物，故又稱為亞氨基脲。,許多胍的衍生物都具有良好的藥理作用，如鏈霉素、精氨酸、嗎啉呱(病毒靈)等。,,酰脲,三、丙二酰脲 脲與?；瘎┳饔蒙甚ｋ?。丙二酰脲是脲與丙二酰氯或丙二酸酯作用生成的化合物。,丙二酰氯,丙二酰脲

11、,丙二酰脲又叫巴比妥酸(Barbituric acid).      酮型 烯醇型 丙二酰脲本身無醫(yī)療作用，但它的亞甲基上的兩個氫原子被烴基取代后的化合物在臨床上具有鎮(zhèn)定和催眠的作用，是一類對中樞神經(jīng)系統(tǒng)起抑制作用的鎮(zhèn)靜劑和安眠藥，總稱為巴比妥類藥。

12、,巴比妥 戊巴比妥    苯巴比妥(魯米那) 異戊巴比妥,四、磺胺及磺胺類藥物 磺胺類藥物是一類重要的抗菌藥物，自上世紀(jì)三十年代開始使用，至今仍為臨床所采用。,磺胺的鹽酸鹽,磺胺的鈉鹽,常見的磺胺類藥物有磺胺嘧啶(SD)、磺胺甲基異噁唑(SMZ)和磺胺鄰二甲氧嘧啶(SDM)

13、等。另一種三甲氧基芐氨嘧啶(TMP)本身不屬于磺胺類藥物，但它與磺胺類藥物合用能增強磺胺藥物的殺菌作用。,磺胺嘧啶(SD),三甲氧基芐氨嘧啶(TMP),磺胺甲基異噁唑(SMZ),第三節(jié) 雜環(huán)化合物 由碳原子和其它原子構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)稱為雜環(huán)。 碳以外的原子稱雜原子，常見的雜原子為氮、氧、硫等。,一、雜環(huán)化合物的分類和命名 分為單雜環(huán)和稠雜環(huán)。 單雜環(huán)按環(huán)的大小分為五元雜環(huán)和六元雜環(huán)。 稠

14、雜環(huán)通常由苯環(huán)與單雜環(huán)稠合而成或單雜環(huán)互相稠合而成。,雜環(huán)化合物的命名根據(jù)國際通用英文名稱譯音，選用同音漢字加“口”字旁的專用字作為雜環(huán)名稱。表內(nèi)所列名稱已經(jīng)規(guī)范，不得以其它諧音代替。,4-甲基咪唑 4-氨基嘧啶,5-甲基噻唑,二、重要的雜環(huán)衍生物 (一) 呋喃及其衍生物 硝基呋喃類藥物。,硝呋丙腙,自學(xué),(二) 吡咯及其衍生物 吡咯的衍生物廣泛存在于自然界。 血

15、紅素的基本骨架稱為卟吩(Porphin)。 卟吩 血紅素,自學(xué),(三) 噻唑、吡唑和咪唑衍生物 噻唑衍生物主要有維生素Ｂ1和抗生素青霉素類。     芐青霉素的效用較好，其鈉或鉀鹽為治療革蘭氏陽性菌感染的首選藥物。,自學(xué),(四) 吡啶及其衍生物

16、 吡啶及其衍生物廣泛存在于自然界中。 維生素B6包括下列三個組分：     吡哆醇 吡哆醛 吡哆胺 維生素B6是蛋白質(zhì)代謝的必要物質(zhì)，缺乏它蛋白質(zhì)代謝就不能正常進行。 維生素PP。  

17、; ?-吡啶甲酸(煙酸) ?-吡啶甲酰胺(煙酰胺) 雷米封，是一種有效的抗結(jié)核病的藥物。    異煙肼,自學(xué),（五）咪唑和組胺 含咪唑環(huán)的物質(zhì)廣泛存在于自然界中，如組氨酸，它是蛋白質(zhì)

18、的組成成分之一。組氨酸經(jīng)細(xì)菌腐敗作用或在人體內(nèi)分解，可以脫羧變成組胺。組胺有收縮血管的作用，人體內(nèi)如果組胺含量過多，往往發(fā)生過敏反應(yīng)。,組氨酸,組胺,自學(xué),(六) 嘧啶及其衍生物 嘧啶的衍生物廣泛存在于自然界，其重要的衍生物胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶是核酸的組成部分。     

19、 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶(T) (4-氨基-2-氧嘧啶) (2,4-二氧嘧啶) (5-甲基- 2,4-二氧嘧啶),自學(xué),(七) 吲哚及其衍生物 吲哚與?-甲基吲哚都具有糞臭味，共存于糞中。純的吲哚在極稀時有花的香氣，可用作香料。 ?-吲哚乙酸是一種植物生長調(diào)節(jié)劑。色氨酸是人體必需的一種

20、氨基酸。      ?-吲哚乙酸 色氨酸,(八) 喹啉和異喹啉衍生物 喹啉和異喹啉是由苯環(huán)和吡啶環(huán)在不同位置上稠合而成，都存在于煤焦油中。它們是許多生物堿的母體?？鼘幨莻鹘y(tǒng)的抗瘧藥，存在于金雞納樹皮中。,自學(xué),奎寧

21、 氯喹 異喹啉族生物堿包括嗎啡生物堿，如罌粟堿。,許多合成的抗瘧藥就是以奎寧的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)計和篩選出來的，如氯喹。,罌粟堿,自學(xué),(九) 嘌呤及其衍生物 嘌呤是由咪唑和嘧啶兩個雜環(huán)稠合而成。    9H-嘌呤 7H-嘌呤,自學(xué),嘌呤本身不存在于自然界中，但它的衍生物卻分布很廣。嘌呤的衍生物腺嘌

22、呤、鳥嘌呤為核酸的組成部分。    腺嘌呤(A) 鳥嘌呤(G) (6-氨基嘌呤) (2-氨基-6-羥基嘌呤),自學(xué),第四節(jié) 生物堿 生物堿是一類天然的堿性含氮化合物，廣泛地分布于植物界，故又稱植物堿。 生物堿的分子結(jié)構(gòu)多數(shù)屬于仲胺、叔胺或季

23、銨類，少數(shù)為伯胺類，常含有含氮雜環(huán)。 生物堿具有多種多樣的生物活性。 生物堿都具有堿性。    生物堿的溶解度性質(zhì)十分重要，在提取分離、精制生物堿時，都要應(yīng)用這些性質(zhì)。,自學(xué),常見的生物堿(一) 麻黃堿 (麻黃素) 麻黃是我國特產(chǎn)，4000年前即已入藥。它含有多種生物堿，其中主要存在的是兩種麻黃堿，其含量達(dá)1.5%。即 D-(－)-麻黃堿(占 80%左右)和

24、L-(＋)-偽麻黃堿(約20%) (麻黃堿有兩個不相同的*Ｃ，應(yīng)有4個旋光異構(gòu)體)。    D-(－)-麻黃堿 L-(＋)-偽麻黃堿 m.p. 38℃ ＝－6.3? m.p. 118℃ ＝＋51?,自學(xué),將麻黃堿脫氧制得的脫氧麻黃堿，是一種無味透明晶體

25、，形狀像冰糖又似冰，故又稱“冰”毒。是目前國際、國內(nèi)嚴(yán)禁的毒品，是諸多毒品中最強的一種，對人體損害程度遠(yuǎn)強于海洛因。近年來又有其衍生物如MDMA，以“搖頭丸”、“藍(lán)精靈”等商品名出現(xiàn)在青少年中，造成極大的危害。   N-甲基苯異丙胺(脫氧麻黃素) MDMA,自學(xué),(二) 煙堿 煙草中含有十多種生物堿，其中最重要的(2%～8%)是煙堿和新煙堿，結(jié)構(gòu)如

26、下：    煙堿 新煙堿 b.p. 246℃ b.p. 272℃ =－169?

27、 =－83.1?,自學(xué),(三) 小蘗堿 小蘗堿又名黃連素，是一種季銨類化合物。      小檗堿(黃連素),自學(xué),(四) 喜樹堿(五) 莨菪堿莨菪堿存在于茄科植物內(nèi)。其外消旋體即“阿托品”。   

28、 莨菪堿,(六) 嗎啡堿阿片是罌粟未成熟的漿汁，其中至少含有25種生物堿，而嗎啡(Morphine)是阿片中的主要生物堿，含量一般為7~14%，其結(jié)構(gòu)中含有一個被還原了的異喹啉環(huán)。,自學(xué),嗎啡 R＝R'＝H 　　　　 m.p. 254～256℃ ＝－132?當(dāng)

29、嗎啡中的R為—CH3所取代，得到能供藥用的衍生物可待因，它的鎮(zhèn)痛作用低，僅為嗎啡的1/6～1/2，但鎮(zhèn)咳效用好，成癮性也小。,自學(xué),將嗎啡二個羥基均乙?；珊Ｂ逡?Heroin)，鎮(zhèn)痛和麻醉作用均較嗎啡強，但毒性也較嗎啡大5～10倍，成癮性更為嚴(yán)重，終被列為禁用的麻醉藥。是對人類危害最大的三大毒品(海洛因、可卡因、大麻)之一。海洛因的合成，不僅沒有成為藥品造福人類，反而成了危害人類的“白色瘟疫”。  

30、60;   海洛因 杜冷丁 杜冷丁是人工合成的嗎啡代用品，具有一定成癮性，被列入國家麻醉藥品予以管制。,自學(xué),(七) 古柯堿 古柯堿又叫可卡因(Cocaine)，是南美洲產(chǎn)的古柯葉中的主要成分，其結(jié)構(gòu)與莨菪堿相似?？煽ㄒ蛩酌翱煽删?，屬中樞神經(jīng)興奮劑，毒性大，易成