医用化学-授课教案:第十八章 含氮有机化合物

授课题目

第十八章 含氮有机化合物

授课形式

理论课

授课时间

授课学时

4

教学目的

与 要 求

掌握胺的化学性质，氨基酸的构型、分类、命名及等电点的概念。

熟悉胺的命名，酰胺的化学性质、氨基酸的显色反应。

了解胺的物理性质，重要的酰胺衍生物。

基本内容

一、胺类

胺的构造、分类及命名；胺的性质；重要的胺及其衍生物

二、酰胺

酰胺的构造和命名；酰胺的性质；重要的酰胺及衍生物

三、氨基酸

氨基酸的构造、构型及分类、命名；氨基酸的性质

重 点

难 点

重点：胺的化学性质；个别重要的酰胺化合物。

难点：重氮化反应；合成应用

主要教学

媒 体

多媒体投影

主 要 外

语 词 汇

Amines；diazo reaction；coupling reaction；amides；biret reaction；barbitarates；

有关本内容的新进展

巴比妥类药物的研究进展。

磺胺类药物的研究进展。

氨基酸、肽链的构象。

主要参考资料或相关网站

《医用化学》游文玮主编  化学工业出版社；《有机化学》 张生勇主编  科学出版社

《医用化学学习指导及习题解答》孙晓莉主编   第四军医大学出版社http://ce.sysu.edu。cn/ChemEdu/Echemi/elaborate/wujihuaxue/

http://www.sxmu.edu。cn/jingpin/wujihuaxue/lx.htm

系、教研室

审查意见

课后体会

教 学 内 容

时间分配和媒体选择

第一节  胺 类

胺类（amines)是比较重要的含氮有机化合物。例如苯胺是合成药物、染料的重要原料；胆碱是调节脂肪代谢的物质，它的乙酰衍生物 —— 乙酰胆碱是神经传导的递质；乙二胺是合成EDTA的原料等。

一、胺的构造、分类和命名

（一)胺的构造和分类

胺可以看作氨（NH₃)分子中的氢原子被烃基取代所生成的化合物。

胺的通式为RNH₂，R₂NH或R₃N，其中R代表脂肪烃基或芳香烃基，它们分别属于伯、仲和叔胺。­

举例。

季铵化合物可看成是铵盐（NH₄^＋Cl^－)或氢氧化铵（NH₄^＋OH^－)分子中氮原子上的四个氢原子都被烃基取代生成的www.med126.com/sanji/化合物，它们分别称为季铵盐和季铵碱。

R₄N^＋X^－   R₄N⁺OH^－

季铵盐     　   季铵碱

注意的是：

伯、仲、叔的含义与醇中的不同，例如：叔丁醇是叔醇，而叔丁胺却是伯胺。

（二)命名

1．普通命名法

这种方法是按照分子中烃基的名称及数目叫做“某胺”。

  举例。（特别点明N上有取代基的命名)

2．系统命名法

烃基比较复杂的胺，以烃为母体，将氨基作为取代基命名。

二、胺的性质

（一)物理性质

除叔胺外，都能形成分子间氢键。低级脂肪胺是气体或易挥发的液体，具有难闻的臭味。高级胺为固体。低级的胺易溶于水。芳香胺为高沸点的液体或低熔点的固体，具有特殊气味，难溶于水，易溶于有机溶剂。芳香胺具有一定的毒性。

（二)化学性质（重点)

1．胺的碱性和成盐反应

二甲胺 甲胺 三甲胺 氨 苯胺

  pK_b   3.27  3.34   4.19  4.76   9.40

胺在水溶液中的碱性与诱导效应、位阻效应和水化作用有关。

讨论碱性的影响因素，得出脂肪胺碱性强弱顺序为：

仲胺  ＞  伯胺  ＞  叔胺  ＞  氨

苯胺的碱性比氨弱得多。p－π共轭

苯胺  ＞  二苯胺  ＞  三苯胺

季铵碱是有机化合物中的强碱。它们在固态时即是离子状态，故碱性最强。

2．酰化反应

伯、仲胺都能与酰化剂（如乙酰氯、乙酸酐)作用，氨基上的氢原子被酰基取代，生成酰胺，这种反应叫做胺的酰化。叔胺因氮上没有氢，故不发生酰化反应。

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教 学 内 容

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保护基团：

3．与亚硝酸反应

伯、仲、叔胺与亚硝酸反应时，产物各不相同，借此可区别三种胺。

（1)www.med126.com/zhuyuan/伯胺与亚硝酸反应

芳香族伯胺与脂肪伯胺不同，在低温和强酸存在下，与亚硝酸作用则生成芳香族重氮盐，这个反应称为重氮化反应（diazo reaction)。例如：

  氯化重氮苯

芳香重氮盐化学性质很活泼，是有机合成的重要中间体。例如，通过重氮盐的反应，可以制备许多芳香族化合物。芳香重氮盐的反应主要分为放氮反应和偶合反应两大类。

①放氮反应  重氮基（－N^＋≡N)在不同条件下，可被羟基、卤素、氰基、氢原子等取代，生成相应的芳香族衍生物，放出氮气。

  对羟基偶氮苯  

   （桔黄色)

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		弱酸性

   　对二甲氨基偶氮苯 

  　　　　　（黄色)

（2)仲胺与亚硝酸反应  脂肪仲胺和芳香族仲胺与亚硝酸作用生成N－亚硝基胺。

    N－亚硝基二甲胺  

    N－甲基－N－亚硝基苯胺

N－亚硝基胺为黄色的中性油状物质，不溶于水，可从溶液中分离出来；与稀酸共热则分解为原来的仲胺，故可利用此性质鉴别、分离或提纯仲胺。

（3)叔胺与亚硝酸反应  脂肪叔胺因氮上没有氢，与亚硝酸作用时只能生成不稳定的亚硝酸盐。

  　三甲胺亚硝酸盐

芳香族叔胺与亚硝酸作用，发生环上取代反应，在芳香环上引入亚硝基，生成对亚硝基取代物，在酸性溶液中呈黄色；若对位上已有取代基，则亚硝基取代在邻位。

对亚硝基－N，N－二甲苯胺  （黄色结晶)  

     （绿色结晶)

由于三种胺与亚硝酸的反应不同，所以可利用与亚硝酸的反应鉴别伯、仲、叔胺。

三、重要的胺及其衍生物

（一)苯胺

（二)胆碱和乙酰胆碱

胆碱

是一种季铵碱，广泛存在于生物体中，在脑组织和蛋黄中含量较多，是卵磷脂（见第二十章)的组成部分。

乙酰胆碱

是胆碱分子中醇羟基的乙酰化产物，是神经传导递质。

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三)肾上腺素和去甲肾上腺素

   肾上腺素 　　去甲肾上腺素

它们是肾上腺髓质分泌的两种激素。

第二节 酰 胺

一、酰胺的构造和命名

酰胺（amides)是羧酸的衍生物。

   命名请自己看书。

二、酰胺的性质

（－)物理性质

（二)化学性质

1．酸碱性

酰胺一般是近中性的化合物，但在一定条件下可表现出弱酸性或弱碱性。

如果氨分子中有两个氢原子被一个二元酸的酰基取代，则生成环状的亚氨基化合物（酰亚胺)。由于两个羰基的吸电子作用，使亚氨基的N－H键极性明显增加，氮上的氢原子较易变为质子，而呈弱酸性。

2．水解

酰胺在通常的情况下较难水解。在酸或碱的存在下加热时，则可加速反应，但比羧酸酯的水解慢得多。

3．与亚硝酸反应

酰胺与亚硝酸作用生成相应的羧酸，并放出氮气。

三、重要的酰胺及其衍生物

（一)尿素

尿素（urea)又称脲，是碳酸的二酰胺。

  　 碳  酸   尿  素

1．弱碱性

尿素分子中有两个氨基，其中一个氨基可与强酸成盐，故呈弱碱性。

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2．水解反应

尿素是酰胺类化合物，在酸、碱或尿素酶的作用下很易水解。例如：

3．缩二脲的生成及缩二脲反应

缩二脲是无色针状晶体，熔点190℃，难溶于水，能溶于碱液中。它在碱性溶液中与少量的硫酸铜（CuSO₄)溶液作用，即显紫红色，这个颜色反应叫做缩二脲反应（biret reaction)。

凡分子中含有两个或两个以上酰胺键（   ，肽键)的化合物，如多肽、蛋白质等都能发生这种颜色反应。

（二)丙二酰脲

尿素与丙二酰氯反应生成丙二酰脲。

巴比土酸本身没有药理作用，但它的C－5亚甲基上的两个氢原子都被烃基取代（5，5－二取代)后所得许多取代物，却是一类重要的镇静催眠药，总称为巴比妥类药物（barbitarates)。其通式为：

R = －C₂H₅ , R＇= －C₂H₅　　巴比妥

　　　　　　　　R = －C₂H₅ , R＇= －C₆H₅　  苯巴比妥（鲁米那)

　　　　　　　　R = －C₂H₅ , R＇= －C₅H₁₁　  戊巴比妥

（三)磺胺类及氯胺类药物

1．磺胺类药物

2．氯胺类药物

第三节 氨基酸

水解过程可表示如下： 蛋白质 → 多肽 → 二肽 → α-氨基酸

由蛋白质水解所得到的α-氨基酸共有20多种，各种蛋白质中所含氨基酸的种类和数量都各不相同。有些氨基酸在人体内不能合成，只能依靠食物供给，这种氨基酸叫做必需氨基酸（表18－２，*)。

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一、氨基酸的构造、构型及分类、命名

（一)氨基酸的构造和构型

天然氨基酸均为L－氨基酸。

    L－氨基酸

（二)α－氨基酸的分类和命名

氨基酸分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸。

天然存在的α－氨基酸常根据其分子中所含氨基和羧基的数目分为酸性氨基酸、碱性氨基酸和中性氨基酸。

二、氨基酸的性质

（一)物理性质

（二)化学性质

1．两性

2．等电点

若将氨基酸水溶液的酸碱度加以适当调节，可使羧基与氨基的离解程度相等，也就是氨基酸带有的正、负电荷数目恰好相同，此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点，以pI表示。

小结

重点：旋光异构的概念（旋光性、旋光性物质、手性碳、手性分子、内消旋体、外消旋体等)；旋光异构体的构型命名；羟基酸的脱水、β-酮酸的脱羧反应。

难点：旋光异构的概念。

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