芳香胺的碱性_
胺的碱性强弱首要体现为带孤对电子的N与质子结合才能的巨细。假如 N上衔接的基团越多越大,空间位阻就越大,与质子的结合就越不易, 碱性就越弱。从空间效应考虑,叔胺位阻最大,其碱性应最小。
N上结合的H越多,铵正离子与水构成氢键的时机就越多,即铵正离子 的溶剂化程度越大,这样使得正电荷越涣散,铵正离子越安稳。因为 铵正离子越安稳,OH-的浓度就越高,即碱性越强。因而伯胺氮上的氢 最多,其铵正离子最安稳:
偶氮化合物具有各种艳丽的色彩。常用作染料称偶氮染料,也作为酸碱 指示剂。
生物碱(alkaloid)是生物体内一类含氮的具有十分显着生理活性的有机 碱性物质。 生物碱的分子结构多归于仲胺、叔胺或季铵类,少量为伯胺类,常含有 含氮杂环。
生物碱在植物中散布广泛,故又称植物碱。我国中草药中含许多生物碱, 中草药的效果大多是由所含的生物碱而来。
(2)芳香胺的命名: 以芳香胺为母体,脂肪烃基为替代基,并在脂肪烃基称号前标上“N”, 表明此烃基是直接连在氮原子上的。
留意1:“氨”、“胺”、“铵”的用法:表明基团用“氨”(amino),如氨 甲氨基(CH3NH-)等;表明氨的烃基衍生物用“胺”(amine); 表明季铵类化合物或胺的盐用“铵” (ammonium)。
因为重氮盐中重氮正离子的N与苯环共轭,N上的正电荷向苯环涣散,故 重氮正离子是较弱的亲电试剂,它只能进攻芳胺和酚这样的活性较高的芳 环,发生亲电替代反响,这种重氮盐与生动芳香化合物(芳胺或酚类)效果 生成偶氮化合物。
重氮盐与肪胺的反响最佳pH为5~7,酸性强时氨基质子化使芳环上的电子 云密度下降,不利于重氮正离子的进攻。
可是,孤对电子的体积究竟太小,起不到一个基团的效果,这两个对 映体可通过一个平面构成过渡态彼此改变,并且改变速度极快,室温 下无法别离这对对映体。
可是,杂环三级胺的N原子处在刚性环上时,翻转受到限制,能够拆解 成安稳的对映异构体。
别的,在季铵类化合物中氮的四个sp3杂化轨迹都成键,翻转受到限制, 当四个基团互不相一起,能别离出安稳的、具有光学活性的对映体。
苯胺分子的N原子虽仍然是棱源自文库形结构,但因为受N原子与苯环共轭的 影响,H-N-H所在平面与苯环平面之间的夹角仅有39.4°; H-N-H的键角为113.9°。
1、沸点:因为构成氢键数目和才能不同,分子量附近时的沸点次序为: 伯胺仲胺叔胺;醇胺烷烃。
2、溶解度:胺是极性分子,能与水发生氢键,因而初级脂肪胺(六个碳 原子以下)能溶于水,高档胺则难溶于水。
胺与亚硝酸的反响很重要的。因为亚硝酸不安稳,反响中一般用亚硝 酸钠和盐酸或硫酸效果发生。不同胺与亚硝酸反响产品不同,现象明 显,常用以差异胺。
1、伯胺与亚硝酸的反响 芳香伯胺与亚硝酸反响生成重氮盐,这一反响称为重氮化反响。
因而,有以下碱性次序: 季铵碱脂肪胺NH3芳香胺。
除季铵碱以外的胺,一般均为弱碱,可与酸成盐,但一遇强碱又从头 游离分出。
苯胺类化合物不安稳,这是因为致活基团氨基的存在,使得苯环上电子云 密度添加,导致苯环活性增高。为便于保存,可将其制成安稳的盐酸盐, 运用时用强碱将其游离出来。胺的这一性质在医药上有广泛使用。
脂肪叔胺的氮原子上没有氢,只能和亚硝酸发生酸碱反响生成亚硝酸盐, 它不安稳易水解,用强碱处理从头游离出叔胺。
芳香叔胺与亚硝酸反响生成C-亚硝基化合物。反响在强酸条件下进行, 实践产品是一个桔黄色的盐,碱中和后才会显出翠绿色。
芳香伯胺与亚硝酸在低温下(0~5℃)发生重氮化反响,生成重氮盐。 重氮盐是离子型化合物,具有盐的性质,易溶于水而不溶于一般有机 溶剂。枯燥的重氮盐关于热和轰动都很灵敏,制备时一般不从溶液中 分去,而直接用于下步反响。 重氮正离子具有线形结构,如苯重氮正离子:
重氮盐与酚类的偶联反响在弱碱性溶液中进行最快。因为酚在弱碱性溶液 中改变成芳氧负离子 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。
在强碱性溶液中(pH10),偶联反响不能够进行。因重氮正离子存在如下 平衡,重氮酸和重氮酸盐都不能够进行偶联反响。
偶联反响契合定位规矩,发生在羟基或氨基的对位,当对位被占有时则 发生在邻位。如下列各化合物中箭头所示为偶联反响发生的方位:
是阿片中含量最多的有效成分,有强的止痛功能,但简略成瘾, 一般只为免除晚期癌症病人的苦楚而运用。
可待因成瘾倾向小,被广泛用作部分麻醉剂,但它在阿片中的含量 (0.5%)比(7~15%)低得多,一般它是由甲基化制得。
即二乙酰基,自然界不存在,其成瘾性为的3~5倍, 从不作为药用,是对人类损害最大的毒品之一。
2、游离生物碱极性较小,一般不溶或难溶于水,能溶于有机溶剂。它们 的盐类大多易溶于水及醇。
4、生物碱遇一些试剂能发生沉积,或发生不同的色彩,可利用这些试剂 来检测生物碱。常用的沉积剂有苦味酸、磷钨酸、磷钼酸、鞣酸、碘 化铋钾、I2-KI溶液等。常用的显色试剂有浓硫酸、浓硝酸、甲醛-浓硫 酸和浓氨水等。
因为生物碱在植物中常以有机酸盐如苹果酸盐琥珀酸盐草酸盐柠檬酸盐等方式存在因而从植物中提取生物碱时常用稀盐酸或稀硫酸溶液使它们从有机酸盐游离成为盐酸盐或硫酸盐转移到提取液中然后用naoh或caoh2处理水溶性很小的生物碱就沉积下来最后用有机溶剂将游离的生物碱萃取出来
麻黄是我国特产的一种中药,其首要成分是生物碱,其间麻黄碱占60% 以上,其次为伪麻黄碱等。
麻黄碱有类似肾上腺素的效果,能扩张支气管、缩短粘膜血管、增高血 压等。临床上常用其盐酸盐医治支气管哮喘、过敏性反响和低血压等。
罂粟是一种一年或两年生的草本植物,其带籽的蒴果含有一种浆液, 在空气中枯燥后构成棕黑色粘性团块,这便是中药阿片(opium), 旧称。 阿片中含20种以上的生物碱,其间最重要的是、可待因和罂粟碱等, 尤其是前两者在临床上使用较多。
留意2:季铵盐与铵盐的区别:N上连有四个烃基的盐是季铵盐; N上除了烃基外,还连有H的盐是胺的盐。
假如将孤对电子所占有的轨迹看作一个基团,当N上连有三个不同的 基团时,此N原子具有手性,该胺分子能够有一对对映体(如下图)。
3、芳香胺为高沸点液体或低熔点固体,具有特别的气味,具有较大的 毒性。一般芳胺较难溶于水。
(一) 碱性与成盐反响 因为N上的孤对电子易与质子结合,故胺和氨类似呈碱性。胺的碱性 用Kb表明:
1、脂肪胺的碱性: 比较胺的碱性,即比较N结合质子才能的巨细。首要有三个要素: ①电子效应 脂肪胺中烃基的I效应,使N上的电子云密度增高,碱性增强,N上的 烃基越多,碱性越强;因而从电子效应考虑,碱性次序为: 叔胺仲胺伯胺NH3 。但实在的状况并非如此,例如:
仲胺的碱性最强,伯胺和叔胺次之,为什么?因为N结合H的才能不只 只由电子效应决议,还决议于空间效应和溶剂化效应。
重氮盐的化学性质很生动,其首要反响分为两大类。 一、替代反响(放氮反响) 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, 简略开裂而放出氮气。在不同条件下,重氮基能够被羟基、卤素、氢原子 等替代。
莨菪碱散布在颠茄、莨菪、曼陀罗、洋金花等茄科植物中,属颠茄族 生物碱。莨菪碱为左旋体,在碱性条件下或受热易消旋化,消旋化的 莨菪碱便是阿托品(atropine)。
临床上阿托品用于平滑肌痉挛、胃及十二指肠溃疡、散瞳、盗汗等。 还可用作麻醉前给药、有机磷农药引起的中毒等。阿托品的毒性比 莨菪碱小,但效果强度也只要莨菪碱的一半。
胺的酰化反响便是羧酸衍生物的氨解反响,产品是酰胺。 叔胺氮上无氢原子,不能起酰化反响。
该反响在组成上大多数都用在维护氨基,如苯胺不安稳,能够先酰化成 安稳的酰胺,将氨基维护起来,反响后再将酰基水解下来康复氨基。
(三) 磺酰化反响 伯胺和仲胺可与苯磺酰氯反响,生成相应的苯磺酰胺,这便是兴斯堡 (Hinsberg)反响。
1、分类 依据胺分子中与氮原子直接相连的烃基的品种不同,可分为脂肪胺和 芳香胺。依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: 一般命名法:适用于简略胺,以胺为母体,烃基作为替代基,称为“某胺”。
综上所述,胺碱性的强弱是这三种要素归纳效果的成果,脂肪胺的碱性 一般是仲胺最强,伯胺和叔胺次之。它们的碱性都比氨强。
芳胺中因为N上孤对电子所占有的轨迹与苯环的p轨迹共轭,N上的电子 云密度向苯环涣散,使N结合质子的才能下降,即碱性削弱。因而芳香 胺的碱性小于氨。
3、季铵碱的碱性 季铵碱是强碱性物质,其碱性与氢氧化钠附近。 R4N与OH-之间是典型的离子键。季铵碱与酸效果生成季铵盐。
R4NCl-是强碱强酸生成的盐,与强碱效果后不会置换出游离的季铵碱, 而是树立如下平衡:
因为生物碱在植物中常以有机酸盐(如苹果酸盐、琥珀酸盐、草酸盐、 柠檬酸盐等)方式存在,因而从植物中提取生物碱时,常用稀盐酸或 稀硫酸溶液使它们从有机酸盐游离成为盐酸盐或硫酸盐转移到提取 液中,然后用NaOH或Ca(OH)2处理,水溶性很小的生物碱就沉积下 来,最后用有机溶剂将游离的生物碱萃取出来。
把握:胺的结构特色,脂肪胺、芳香胺与氨的结构比较; 胺的碱性;胺的反响(酰化、磺酰化、与亚硝酸的反响); 重氮盐的放氮反响和偶联反响。
氨的烃基替代物称为胺。 许多胺类化合物在生命过程中起着重要的效果,如:氨基酸 是构成多种蛋白质的根本结构单元;胆碱是调理脂肪代谢的 物质等等。别的,胺类在医药范畴占有很重要的位置,如 磺胺类药物,生物碱类药物。
芳香重氮盐只要在水溶液和低温时才安稳,枯燥时易爆破。在酸性条件 下稍加热即分化,一起定量放出氮气,此反响可用作伯氨基(-NH2)的定 量测定。
脂肪伯胺的重氮盐即便在低温下也不安稳,自行分化生成烯、醇等混 合物,一起放出氮气。
2、仲胺与亚硝酸的反响 脂肪仲胺和芳香仲胺与亚硝酸反响都生成亚硝胺(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。