第十二章 有机含氮化合物（课件）- 《有机化学》同步教学（华中科技大学版）

第十二章 有机含氮化合物 ·· 十 目录 第 一 节胺 第二节季铵盐和季铵碱 第三节重氮化合物和偶氮化合物 第四节含氮化合物在医药上的应用 学习目标 胺的命名，胺的结构以及其主要化学性质。 季铵类化合物和重氮、偶氮类化合物的基本结构和有关性质。 有机含氮类化合物在医药方面的应用。 熟悉 了解 掌握 第一节胺 一、结构、分类和命名 二、物理性质 三、化学性质 第 一 节胺 一 、结构、分类和命名 1.结构 胺(amine)是氨分子中的氢原子被烃基取代的产物，氨和胺分子中的氮原子均为 不等性sp³杂化，其中3个sp³杂化轨道分别与3个氢或碳原子形成3个σ键，氮原子的 另外1个sp³杂化轨道被一对孤对电子占据，位于棱锥形的顶端，类似第4个基团。这 样，胺的空间结构与甲烷分子的正四面体结构相类似，但不是正四面体(图12-1)。 图12-1氨、甲胺和三甲胺的结构 苯胺分子中，氨基的结构虽然与氨的结构相似，但未共用电子对所占杂化轨道的p成分要比氨 多 ，H—N—H 键角113.9°,较氨中H-N-H 键角(107.3°)大，H-N-H 平面与苯环平面的夹角为 39.4°(图12-2(a)), 苯胺分子中氮原子仍稍现棱锥形结构。苯胺氮原子上的未共用电子对所在的 轨道与苯环上的p轨道虽不完全平行，但仍可与苯环的π轨道形成一定程度的重叠，使氮上的孤对电 子与苯环大π键形成离域共轭体系(图12-2(b))。 图12-2 苯胺的结构 (a) (b) 当胺分子中的氮原子上连有3个不同的原子或基团时，此氮原子称为手性氮原子，胺分子即为手性 分子。如甲乙胺为手性分子，理论上应存在一对对映体(图12-3)。然而，这一对对映体，可通过一个平 面过渡态相互转变，这种转变所需的能量较低(约25kJ·mol-1),室温下就可以很快的转化，目前的 分离技术尚未将对映体拆分出来。 图12-3 甲乙胺对映体及其转化 当胺分子中氮原子的4个sp³杂化轨道都用于成键，且氮上的4个基团不同，则 该分子具有手性，并能分离出比较稳定的、具有光学活性的对映体。例如，碘化甲 基乙基烯丙基苯基铵(图12-4)已被拆分。 图12-4 季铵盐正离子的对映体 2. 分类 胺可以看作是氨分子中的氢原子被烃基取代的衍生物。根据氨分子中1个、2个或3个氢原子 被烃基取代的情况，将胺分为伯胺(primary amine)、仲胺(secondary amine)、叔胺(tertiary amine)和季铵盐(quaternary ammonium)。前三种胺亦可简写为1°胺、2°胺、3°胺。 NH3 氨 RNH2 伯胺 R2 NH 仲胺 R3 N 叔胺 季铵盐 应该注意：伯、仲、叔胺中的伯、仲、叔的含义与卤代烃和醇中的 不同。这里伯、仲、叔是指氮原子上取代烃基的个数，例如： 叔丁胺(伯胺) tert-butylamine 叔丁醇(叔醇) tert-butanol 胺也可以根据分子中氮原子所连接烃基的种类不同，将胺分为脂肪胺 (aliphatic amine)和芳香胺(aromatic amine)。氮原子直接与脂肪烃相连的胺 称为脂肪胺，氮原子直接与芳环相连的胺称为芳香胺。胺还可以根据分子中所 含氨基(—NH₂ ) 的数目不同而将胺分为一元胺、二元胺、多元胺。例如： H₂NCH₂CH₂NH₂ 二元胺 CH₃CH₂NH₂ 一元胺 多元胺 3. 命 名 胺的命名有两种：简单的胺是以胺作母体，烃基作为取代基，命名时将烃基的名称 和数目写在母体胺的前面， “基”字一般可以省略；当胺中氮原子所连烃基不同时，按 顺序规则中的较优基团后列出原则，英文名称用 “amine” 写在烃基名称后面，烃基按 第一个字母顺序列出。例如： CH₃CH₂NH₂ CH₃NHCH₃ CH₃CH₂NHCH₃ 乙胺 二甲胺 甲乙胺 苯胺 Ethanamine dimethylamine N-methylethanamine aniline 当氮原子上同时连有芳香基和脂肪烃基时则以芳香胺作为母体，命名时在脂肪烃基前 加上字母 “N”, 表示该脂肪烃基是直接连在氮原子上。例如： N-甲基-N-乙基苯胺 N-ethyl-N-methylaniline 对甲基-N-乙基苯胺 N-ethyl-4-methylaniline 比较复杂的胺，是以烃作为母体，氨基作为取代