胺类化合物

12胺类广泛地存在于生物界，具有极其重要的生理作用。绝大多数的药物含有胺的官能团——氨基。蛋白质、核酸、许多激素、抗生素和生物碱都含有氨基，是胺的复杂的衍生物。学习胺的性质和合成方法是学习和研究这些复杂天然化合物的基础。3本章讲授提要第一节：分类、结构与命名第二节：胺的物理性质与光谱性质第三节：胺的制备第四节：胺的化学性质第五节：芳香重氮盐的制备及其在合成中的应用第六节：重氮甲烷的制备与反应4第一节胺的分类、命名与结构一、分类胺可以看作是氨的烃基衍生物，根据氨分子中氮上氢原子被烃基取代的数目分为：NH3RNH2R2NHR3N氨伯胺仲胺叔胺NH4ClNH4OHR4N+X-R4N+OH氯化铵氢氧化铵季铵盐季铵碱5注意：CH3__C__NH2CH3CH3CH3__C__OHCH3CH3叔丁醇（叔醇）叔丁胺（伯胺）氨胺铵ananan叔醇：指官能团连接的碳原子是叔碳原子；伯胺：是指氨的氮原子上的氢只有一个被烃基取代。6二、结构RNR2R1ArNR2R1形状：棱锥形氮原子：sp3杂化形状：棱锥形氮原子：sp3~sp2杂化（更接近sp2杂化）脂肪胺芳香胺7NHHH3CNHHNHH∠HNH105.9°∠HNC112.9°∠HNH113°苯胺中氮上的孤对电子与苯环发生了p～π共轭8胺的立体化学：优先次序：R1＞R2＞R3＞孤对电子3RNR2R1R3NR2R1SR两种异构体之间通过快速翻转（103～105/秒）相互转化，因而不能分离。3RNR2R1N3RR2R1N3RR2R1SR9NNCH3CH3若限制这种翻转就能够得到两种对映体。1944年Prelog就将拆分得到其左旋体和右旋体。Troger碱Troger碱在季铵盐中若氮上连的四个基团不同时，可以拆开成对映异构体：NNCH3CH3C2H5C2H5C6H5C6H5CH2CH=CH2CH2=CHCH210三、命名简单的胺是以胺为母体，以氮上的烃基为取代基进行命名：CH3NH2(CH3CH2)2NHNH2-NH2甲胺二乙胺苯胺环己胺当氮上连接的烃基不同时：应先小后大，先烷后芳。CH3CH2NHCH3CH3CH2NCH2CH2CH3CH3NCH2CH3CH3N-甲基乙胺N-甲基-N-乙基丙胺N-甲基-N-乙基环丙胺11N,N-二甲基苯胺N,3-二甲基-N-乙基苯胺N(CH3)2CH3NCH2CH3CH3乙二胺己二胺二元胺的命名：NH2CH2CH2NH2NH2(CH2)6NH2N,N-二甲基对苯二胺N(CH3)2NH212对于结构复杂的胺是以相应的烃基作为母体，氨基作为取代基：CH3-CH-CH2-CH-CH3NH2CH3CH3CH2-CH-CH2CH2CH2CH3NHCH2CH32-氨基-4-甲基戊烷3-（N-乙氨基）庚烷胺盐和季铵化合物的命名：CH3NH2·HClCH3CH2NH2·AcOH甲胺盐酸盐乙胺醋酸盐（盐酸甲铵）（醋酸乙铵）C6H5CH2N+(C2H5)3Cl-(CH3)3N+C16H33-OH三乙基苄基氯化铵三甲基十六烷基氢氧化铵（TEBA）13第二节胺的物理性质与光谱性质甲胺、二甲胺、三甲胺和乙胺室温下为气体，其它低级胺为液体；高级胺为固体；低级胺有氨味，三甲胺有鱼腥味，腐胺（丙二胺）尸胺（丁二胺）有恶臭味；芳香胺为高沸点的液体或低熔点的固体；胺与水能形成分子间的氢键；一级胺和二级胺本身分子间也能形成氢键。一、胺的物理性质14大多数芳胺具有毒性，苯胺可以导致再生障碍性贫血，通过吸入，食入或透过皮肤吸收而致中毒，食入0.25mL就严重中毒。β–萘胺与联苯胺是能够引起恶性肿瘤的物质。(CH3)3NC2H5NHCH3CH3CH2CH2NH2bp:2.87ºC36-37ºC47.8ºC15二、光谱性质IR：胺的N－H伸缩振动吸收：R2NH:在3300~3500cm-1处出现1个峰R3N:在上述区域没有N-H吸收峰RNH2:在3400~3490cm-1处出现2个峰NMR：N-Hδ:0.5～5ppm-CH-NH2δ:2.2~2.8ppm16第三节胺的制备一、氨或胺的烃基化反应H—NH2+R—XR—NH2+HXRNH3X-RNH2+X-+H2OSN2-OHR—NH2+NH4XNH3R—XR4N+X-R—X-NH+4X-+NH3R—X-NH+4X-+NH3R—NH2R2NHR3N季胺盐伯胺伯胺伯胺仲胺叔胺卤代烷的反应活性：RIRBrRClRFRCH2XR2CHX,R3CX以消除为主17C2H5I+NH3C2H5NH2+(C2H5)2NH+(C2H5)3N41%31%17%可利用原料的配比来调节反应的产物：C6H5NH2+C6H5CH2Cl4mol1mol96%C6H5NHCH2C6H5CH3CH2CH2CH2Br+NH3CH3CH2CH2CH2NH2过量47%ClCH2CH2Cl+NH3NH2CH2CH2NH2过量18Br(CH2)nBr+NH3(CH2)nNHBr(CH2)nBr通过亲核取代反应可用来制备环状胺：(CH2)nN+(CH2)Br-n=4-6NH+Br(CH2)4BrN+Br-NBrBrBrBrBrBrNH3+3HBr19硝基对苯环亲核取代反应的影响：在苯环的亲核取代反应中，硝基对邻、对位的取代起着活化的作用：OC2H5+O2NNO2O2NNO2H2NHN+EtOH180oCNO2ClNH3NH2NO2NO2NO2NO2ClClH2ONa2CO3NO2OHCl20二、盖伯瑞尔（Gabriel)合成法利用邻苯二甲酰亚胺的烷基化反应来制备一级胺，称为盖布瑞尔合成法。OOOONHOON-K+OR——XNH3KOHON—ROCOOHCOOHNHNHOOH+或OH-H2N-NH2++R—NH2R—NH2伯胺伯胺邻苯二甲酰亚胺THF或（DMF）21反应特点：1、此法是用来制备纯的伯胺的一种好方法。2、适用于伯卤代烷、仲卤代烷，对于叔卤代烷则以消除反应为主。3、烃化反应在DMF溶液中进行更容易。当N-取代酰亚胺水解困难时，可以用水合肼进行肼解。ON—RONHNHOOH2N-NH2+R—NH222三、硝基化合物的还原主要用来制备芳香伯胺还原方式：1、酸性还原剂:酸+金属Fe+HCl、Zn+HCl、Sn+HCl、SnCl2+HCl2、催化氢化：常用的催化剂有Ni、Pt、Pd.3、碱性还原剂：Na2S、NaHS、(NH4)2S、NH4HS、LiAlH4(NaBH4和B2H6不能还原硝基）NO2NH2[H]23NO2NH21.Fe/HCl2.NaOH97%74%CH3CH(CH3)2NO2NH2Ni，压力CH(CH3)2CH3H2CH3NO2NO2NH21.Fe/HCl2.NaOHNH2CH387～90%24选择性还原：二硝基化合物可被硫化钠，硫氢化钠，硫化铵等较温和的还原剂用计算量的试剂选择还原，得到只有一个硝基被还原的产物：NO2NO2NaHSCH3OHNH2NO2NH2NO2NO2NH2NH2NO2H2S/NH4OHCH3OH25若硝基化合物中含有醛或酮羰基，用较温和的还原剂则只还原硝基：NO2COCH3NH2COCH3FeSO4—NH3H2ONO2CHONH2CHO1.Sn—HCl2.NaOH69-75%82%26碱性条件下硝基苯的双分子还原：NO2NNONNHNHNNa3AsO3FeZn2NaOH[H]NH2氧化偶氮苯偶氮苯氢化偶氮苯[H]:Fe、Zn、Sn、Sn/HCl或H2/Ni、Pt、Pd均可27定义：氢化偶氮苯在酸催化下发生重排，生成4,4’-二氨基联苯的反应称为联苯胺重排。联苯胺重排：—NH—NH——NH2H2N—H+28H2NNH2CH3CH3H2NNH2C2H5C2H5+NH-NHCH3CH3NH-NHC2H5C2H5+H+CH3NH-NHC2H5重排是分子内的反应：无交叉产物生成：29NH2HNH2H++NHNH+2H+HHNH2NH2++NH2HNH2H++NH2H2NNH2NH2-2H+重排反应历程：30四、腈、酰胺、肟的还原的还原1、腈的还原腈含有不饱和的基团氰基，可通过催化氢化或四氢铝锂还原得到伯胺：RX+NaCNR—CNR—CH2NH2LiAlLi或H2/NiCl(CH2)4ClNC(CH2)4CNNH2CH2(CH2)4CH2NH22NaCNH2/NiNH3己二腈己二胺工业上长链伯胺就是从油脂水解等一系列反应来制备油脂RCOOHRCONH2RCNRCH2NH2水解H2/NiNH3312、酰胺的还原酰胺在醚溶液中用LiAlH4还原可把羰基还原成亚甲基，用于制备伯、仲、叔胺：RCNH2O1.LiAlH4/醚2.H2OR-CH2-NH2RCNHR1O1.LiAlH4/醚2.H2OR-CH2-NH-R1RCNOR1R21.LiAlH4/醚2.H2OR-CH2-NH-R1R2叔胺仲胺伯胺323、肟的还原醛、酮与羟胺作用生成肟，肟可通过LiAlH4、B2H6、催化氢化、Na+C2H5OH还原制备伯胺：CH3(CH2)5CH=OCH3(CH2)5CH=NOHCH3(CH2)5CH2-NH2Ni/H2NH2OHCH3(CH2)4CCH3NOHCH3(CH2)4CCH3NH2Na+C2H5OHOC6H5C6H5NH2C6H5C6H5NOHC6H5C6H5NH2OH1.LiAlH4/乙醚2.H2O伯胺伯胺伯胺33五、醛、酮的还原氨化反应C=O+NH3R(R)HC=NHR(R)HR(R)HC—NH2[H]氨亚胺伯胺[H]C=O+NH2RR(R)HC=NRR(R)HR(R)HC—NHR伯胺西佛碱仲胺(Schiff)C=O+NHR2R(R)HC—NR2R(R)HOHR(R)HCH—NR2[H]仲胺醇胺叔胺-H2O-H2O1、醛、酮的还原胺化34O+NH3NH2NH2-H2OH2/Ni—CHO+NH2CH2—-H2O—CH=NCH2H2/Ni—CH2-NH-CH2H2/NiCH3CH2CH2CHO+C2H5OHCH3CH2CH2CH2NHN伯胺仲胺N-丁基六氢吡啶（叔胺）35特殊还原试剂氰基氢硼化钠：NaBH3CN～ROH溶液。它的还原能力比硼氢化钠弱，用这种还原剂还原，只还原中间产物不还原醛、酮：C6H5CHO+CH3CH2NH2C6H5CH2NHCH2CH3CH3OHNaBH3CNO+(CH3)2NHCH3OHNaBH3CNN(CH3)2N,N-二甲基环己胺N-乙基苄基胺NHCH2C6H5+HCHONCH2C6H5CH3CH3OHNaBH3CNN-甲基-N-环己基苄基胺362、路卡特（Leuckart)反应醛、酮在高温下与甲酸铵反应生成一级胺。该反应称为Leuckart反应。CCH3+OHCONH4OCHCH3+CO2NH2185oC反应历程：HCONH4HCOOH+NH3OC=O+NH3C=NH-H2OH-C-O-HO甲酸铵的作用是提供NH3和还原剂甲酸，甲酸既提供H+，又提供H-。C=+NH2H—C——O-OCH—NH2+CO2373、埃斯韦勒--克拉克（Eschweiler-Clarke)反应RNH2+HCHORNHCH3RN(CH3)2HCOOHHCOOH由伯、仲胺与甲醛和甲酸进行还原甲基化制备叔胺的反应就叫埃斯韦勒--克拉克反应。-H2OR—NH2+HCHOR—NCH2++HH—C——O-OR—NH—CH3R—NHCH2R—N(CH3)2反应历程：38六、霍夫曼（Hofmann)降解及类似反应1、霍夫曼（Hofmann)重排酰胺与卤素的氢氧化钠溶液，放出二氧化碳，生成比酰胺少一个碳原子的伯胺的反应叫霍夫曼降解。RCNH2+Br2+4NaOHRNH2+2NaBr+Na2CO3+2H2OH2OONHOOBr2/-OHH2O—C—NH2O—C—O-O—NH2—C—O-O39RC—NH—H+OHORC—NHOBr——Br-Br--H2ORC—N—BrOH-OH-H2OR—C——N—BrO-Br-O=C=N—R异氰酸酯R—N=C=O+H2OR—N=C—OHOHR—NH—C—OHO异氰酸酯反应历程：氨基甲酸质子迁移OR—NH—C—OHR—NH2+CO240CONH