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含氮有機(jī)化合物 胺類 酰胺 氨基酸

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胺類是比較重要的含氮有機(jī)化合物。例如苯胺是合成藥物、染料等的重要原料；膽堿是調(diào)節(jié)脂肪代謝的物質(zhì)，它的乙酰衍生物——乙酰膽堿是神經(jīng)傳導(dǎo)的遞質(zhì)；乙二胺是制造EDTA的原料等。

一、胺的構(gòu)造、分類和命名

（一）胺的構(gòu)造和分類

胺可以看作是氨（NH3）分子中的氫原子被烴基取代所生成的化合物。通式為RNH2，R2NH或R3N，其中R代表脂肪烴基或芳香烴基，它們分別屬于伯、仲和叔胺。

但要注意，這里的伯、仲、叔的含義與醇中的不同，它們分別是指氮原子上連有一個(gè)、兩個(gè)或是三個(gè)烴基，而與連接氨基的碳是伯、仲還是叔碳原子沒有關(guān)系。例如，叔丁醇是叔醇，而叔丁胺卻是伯胺。

季胺化合物可看作是銨鹽（NH₄⁺X^-）或氧氧化銨（NH₄OH）分子中氮原子上的四個(gè)氫原子都被烴基取代生成的化合物，它們分別稱為季銨鹽和季銨堿。

仲、叔胺或季銨化合物分子中的烴基可以是相同的，也可以是不同的。

在這里，應(yīng)注意“氨”、“胺”及“銨”的含義。在表示基（如氨基、亞氨基等）時(shí)，用“氨”；表示NH3的烴基衍生物時(shí)，用“胺”；而銨鹽或季銨類化合物則用“銨”。

胺也可以根據(jù)NH3分子中的氫原子被不同種類的烴基取代而分為脂肪胺和芳香胺。氨基與脂肪烴基相連的是脂肪胺，與芳香環(huán)直接相連的叫芳香胺。

R-NH₂Ar-NH₂

脂肪胺 芳香胺

胺還可以根據(jù)分子中所含氨基數(shù)目的不同而分為一元胺、二元胺和多元胺。

（二）命名

1．普通命名法

這種方法是按照分子中烴基的名稱及數(shù)目叫做“某胺”。

當(dāng)胺分子中氮原子上所連的烴基不同時(shí)，則按次序規(guī)則列出，小者在前，“較優(yōu)”者在后。

CH₃-NH-C₂H₅

甲乙胺

若原子上連有兩個(gè)或三個(gè)相同的烴基時(shí)，則須表示出烴基的數(shù)目。

氮原子上同時(shí)連有芳香烴基和脂肪烴基的仲胺和叔胺的命名，則以芳香胺為母體，脂肪烴基作為芳胺氮原子上的取代基，將名稱和數(shù)目寫在前面，并在基前冠以“N”字（每個(gè)“N”只能指示一個(gè)取代基的位置），以表示這個(gè)脂肪烴基是連在氮原子上，而不是連在芳香環(huán)上。

2．系統(tǒng)命名法

烴基比較復(fù)雜的胺，以烴為母體，將氨基作為取代基命名。

季銨化合物的命名與無機(jī)銨的命名相似。

二、胺的性質(zhì)

（一）物理性質(zhì)

胺與氨的性質(zhì)很相似。低級脂肪胺是氣體或易揮發(fā)的液體，具有難聞的臭味。高級胺為固體。芳香胺為高沸點(diǎn)的液體或低熔點(diǎn)的固體，具有特殊氣味，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。芳香胺具有一定的毒性，如苯胺可以通過消化道、呼吸道或經(jīng)皮膚吸收而引起中毒；聯(lián)苯胺等有致癌作用。因此，在處理這些化合物時(shí)應(yīng)加以注意。

同氨一樣，胺是極性化合物。除叔胺外，都能形成分子間氫鍵

。胺的沸點(diǎn)比相對分子質(zhì)量相近的烴類高，但比相對分子質(zhì)量相近的醇或羧酸的沸點(diǎn)低。叔胺氮原子上無氫原子，分子間不能形成氫鍵，因此沸點(diǎn)比其異構(gòu)體的伯、仲胺低。

伯、仲、叔胺都能與水分子形成氫鍵 ，因此低級的胺

易溶于水。胺的溶解度隨相對分子質(zhì)量的增加而迅速降低，從6個(gè)碳原子的胺開始就難溶于水。一般胺能溶于醚、醇、苯等有機(jī)溶劑。

（二）化學(xué)性質(zhì)

1．胺的堿性和成鹽反應(yīng)

胺中的氮原子和氨中一樣，有一對未共用電子對。能接受質(zhì)子，因此胺具有堿性。

胺的堿性以堿式離解常數(shù)Kb或其負(fù)對數(shù)pKb值表示。Kb值愈大或pKb值愈小則堿性愈強(qiáng)；Kb值愈小或pKb值愈大則堿性愈弱。胺的堿性也可用其共軛酸銨離子的離解常數(shù)Ka或pKa來表示。Ka值愈小或pKa值愈大，則胺的堿性愈強(qiáng)。

在水溶液中，脂肪胺一般以仲胺的堿性最強(qiáng)。但是，無論伯、仲或叔胺，其堿性都比氨強(qiáng)。芳香胺的堿性則比氨弱。氨、甲胺、二甲胺、三甲胺和苯胺的堿性強(qiáng)弱次序?yàn)椋?/p>

（1）脂肪胺的堿性 影響脂肪胺堿性的因素有三個(gè)。①誘導(dǎo)效應(yīng)——胺分子中與氮原子相連的烷基具有斥電子誘導(dǎo)效應(yīng)（+I,

，使氮上的電子云密度增加，從而增強(qiáng)了對質(zhì)子的吸引能力，而生成的銨離子也因正電荷得到分散而比較穩(wěn)定。因此，氮上烷基數(shù)增多，堿性要增強(qiáng)。②水化作用——在水溶液中，胺的堿性還決定于與質(zhì)子結(jié)合后形成的銨離子水化的難易。氮原子上所連的氫愈多，則與水形成氫鍵的機(jī)會就愈多，水化程度亦愈大，銨離子就更穩(wěn)定，胺的堿性也就增強(qiáng)。③位阻效應(yīng)——胺分子中的烷基愈多、愈大，則占據(jù)空間的位置就愈大，使質(zhì)子不易靠近氮原子，因而胺的堿性就降低。

因此，脂肪伯、仲、叔胺堿性的強(qiáng)弱是上述三個(gè)因素共同影響的結(jié)果。

（2）芳香胺的堿性　芳香胺的堿性比脂肪胺弱得多。例如苯胺的pKb=9.40，這是因?yàn)楸桨分械拥奈垂灿秒娮訉εc苯環(huán)的π電子相互作用，形成一個(gè)均勻的共軛體系而變得穩(wěn)定，氮原子上的電子云部分地轉(zhuǎn)向苯環(huán)，因此氮原子與質(zhì)子的結(jié)合能力降低，故苯胺的堿性比氨弱得多。

芳香胺氮原子上所連的苯環(huán)愈多，共軛程度愈大，堿性也就愈弱。?

■［此處缺少一些內(nèi)容］■

季銨鹽是有機(jī)化合物中的強(qiáng)堿。它們在固態(tài)時(shí)即是離子狀態(tài)，例如（CH3）4N＋O－H易溶于水，其堿性與氫氧化鈉或氫氧化鉀相當(dāng)。

季銨鹽和銨鹽不同，前者是強(qiáng)堿的鹽，與氫氧化鈉等不發(fā)生反應(yīng)。鹵化季銨鹽的水溶液用氧化銀處理時(shí)則生成季銨堿。

2．酯化反應(yīng)

伯、仲胺都能與酰化劑（如乙酰氯、乙酸酐）作用，氨基上的氧原子被酰基取代，生成酰胺，這種反應(yīng)叫做胺的酰化。叔胺因氮上沒有氫，故不發(fā)生酰化反應(yīng)。

酰胺是晶形很好的固體，有一定的熔點(diǎn)，所以利用酰化反應(yīng)可以鑒定伯胺和仲胺。叔胺不起酰化反應(yīng)，故此性質(zhì)可用來區(qū)別叔胺，并可以從伯、仲、叔胺的混合物中把叔胺分離出來。此外，酰胺在酸或堿的催化下，可水解游離出原來的胺。由于氨基活潑，且易被氧化，因此在有機(jī)合成中可以用酰化的方法來保護(hù)芳胺的氨基。例如：

3．與亞硝酸反應(yīng)

伯、仲、叔胺與亞硝酸反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)物各不相同，借此可區(qū)別三種胺。

由于亞硝酸（HNO2）是一種很不穩(wěn)定的酸，所以通常用亞硝酸鈉和強(qiáng)酸作用產(chǎn)生。

NaNO₂+HCl→HNO₂+NaCl

（1）伯胺與亞硝酸反應(yīng)脂肪伯胺與亞硝酸反應(yīng)，放出氮?dú)猓⑸纱肌⑾N等的混合物。其反應(yīng)式可簡單地用下式表示：

R-NH₂+HONO→ROH+N₂↑+H₂O

CH₃-NH₂+HONO→CH₃OH+N₂↑+H₂O

由于此反應(yīng)能定量地放出氮?dú)猓士捎糜诓芳?a href="/index.php?title=%E6%B0%A8%E5%9F%BA%E5%8C%96&action=edit&redlink=1" class="new" title="氨基化（尚未撰寫）" rel="nofollow">氨基化合物的分析。

芳香族伯胺與脂肪伯胺不同，在低溫和強(qiáng)酸存在下，與亞硝酸作用則生成芳香族重氮鹽，這個(gè)反應(yīng)稱為重氮化反應(yīng)。例如：

芳香重氮鹽比脂肪重氮鹽穩(wěn)定，如在5℃以下，氯化重氮苯在水溶液中不會分解但溫度升高，使分解放出氮?dú)猓瑫r(shí)生成酚類化合物。

芳香重氮鹽化學(xué)性質(zhì)很活潑，是有機(jī)合成的重要中間體。例如，通過重氮鹽的反應(yīng)，可以制備許多芳香族化合物。芳香重氮鹽的反應(yīng)主要分為放氮反應(yīng)和偶合反應(yīng)兩大類。

放氮反應(yīng)：重氮基（ ）在不同條件下，可被羥基、鹵素、氰

基、氫原子等取代，生成相應(yīng)的芳香族衍生物，放出氮?dú)狻Ｒ虼耍眠@些反應(yīng)可以從芳香烴開始合成一系列芳香族化合物。

偶合反應(yīng)：重氮鹽與酚類或芳香叔胺作用，生成有顏色的偶氮化合物，這個(gè)反應(yīng)稱為偶合反應(yīng)。

重氮鹽與酚或芳香胺偶合時(shí)，如果羥基或氨基的對位有其它原子或原子團(tuán)，則可在鄰位偶合；如果對位及鄰位都有取代基時(shí)，則不發(fā)生反應(yīng)。

偶氮化合物都有顏色。許多偶氮化合物可用作染料，稱為偶氮染料，有些偶氮化合物的顏色能隨溶液PH值的不同而變化，這些化合物可用作酸堿指示劑。例如甲基橙。

（2）仲胺與亞硝酸反應(yīng)脂肪仲胺和芳香族仲胺與亞硝酸作用生成N-亞硝基胺。

N-亞硝基胺為黃色的中性油狀物質(zhì)，不溶于水，可從溶液中分離出來；與稀酸共熱則分解為原來的仲胺，故可利用此性質(zhì)鑒別、分離或提純仲胺。

N-亞硝基胺是較強(qiáng)的致癌物質(zhì)。

（3）叔胺與亞硝酸反應(yīng)脂肪叔胺因氮上沒有氫，與亞硝酸作用時(shí)只能生成不穩(wěn)定的亞硝酸鹽。

芳香族叔胺與亞硝酸作用，發(fā)生環(huán)上取代反應(yīng)，在芳香環(huán)上引入亞硝基，生成對亞硝基取代物，在酸性溶液中呈黃色，若對位上已有取代基，則亞硝基取代在鄰位。

由于三種胺與亞硝酸的反應(yīng)不同，所以可利用與亞硝酸的反應(yīng)鑒別伯、仲、叔胺。

三、重要的胺及其衍生物

（一）苯胺

苯胺是最簡單也是最重要的芳香伯胺，是合成藥物，染料等的重要原料。苯胺為油狀液體，沸點(diǎn)184℃，微溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。新蒸餾的苯胺無色，但久置會因氧化而顏色變深。苯胺有毒，能透過皮膚或吸入蒸氣使人中毒。因此，接觸苯胺時(shí)應(yīng)加注意。

（二）膽堿

膽堿［（CH₃）₃N^＋CH₂CH₂OH］OH^-是一種季銨堿，廣泛存在于生物體中，在腦組織和蛋黃中含量較多，是卵磷脂（見第二十章）的組成部分。膽堿為白色結(jié)晶，吸濕性強(qiáng)，易溶于水和乙醇，而不溶于乙醚和氯仿等。它在體內(nèi)參與脂肪代謝，有抗脂肪肝的作用。

膽堿分子中醇羥基的氫原子被乙酰基取代所生成的酯叫做乙酰膽堿［CH₃COOCH₂CH₂N^＋（CH3)₃］OH^-，是神經(jīng)傳導(dǎo)的遞質(zhì)。

（三）新潔爾滅

新潔爾滅（溴化二甲基十二烷基芐基銨）

在常溫下，新潔爾滅為微黃色的粘稠液，吸濕性強(qiáng)，易溶于水和醇。水溶液呈堿性。新潔爾滅是具有長鏈烷基的季銨鹽，屬陽離子型表面活性劑，也是消毒劑。臨床上上用于皮膚、器皿及手術(shù)前的消毒。

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