胺与杂环化合物(北医大)
肉制品中杂环胺的形成机制及植物提取物对其抑制作用的研究进展
MEAT RESEARCH专题论述CHINA M EAT RESEARCH CENTER肉制品中杂环胺的形成机制及植物提取物对其抑制作用的研究进展阿丽雅，温荣欣，刘馨屿，秦立刚，孔保华，刘 骞，陈 倩*(东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨 150030)摘 要：肉制品中杂环胺(heterocyclic aromatic amines ，HAAs )主要是由其中的氨基酸、葡萄糖与肌酸(肌酸酐)在高温长时间加工处理下产生的一类多环芳香族化合物，该类物质具有强致癌、致突变作用以及神经、心肌毒性 等。
本文主要介绍H A As 的分类、危害、形成机制及影响因素，并综述植物提取物对肉制品中HAAs 的抑制作用及研究进展，旨在为减控肉制品中的HAAs 提供理论依据。
关键词：肉制品；杂环胺；形成机制；植物提取物；抑制作用Formation Mechanism of Heterocyclic Amines in Meat Products and Inhibition by Plant Extracts: A ReviewA Liya, WEN Rongxin, LIU Xinyu, QIN Ligang, KONG Baohua, LIU Qian, CHEN Qian *(College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)Abstract: Heterocyclic aromatic amines (HAAs) are a series of polycyclic aromatic compounds mainly produced from amino acids, glucose and creatine (creatinine) in meat products during high-temperature processing for a long time. HAAshave strong carcinogenicity, mutagenicity, neurotoxicity, and myocardial toxicity. In this paper, the classification, harms and formation mechanism of HAAs as well as the factors influencing their formation are described, and recent progress inthe inhibition of HAAs in meat products by plant extracts is reviewed, with the aim to provide a theoretical basis for the reduction and regulation of HAAs in meat products.Keywords: meat products; heterocyclic amines; formation mechanism; plant extracts; inhibition effect DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20210309-058中图分类号：TS251.1 文献标志码：A文章编号：1001-8123 (2021) 05-0070-08引文格式：阿丽雅，温荣欣，刘馨屿，等.肉制品中杂环胺的形成机制及植物提取物对其抑制作用的研究进展[J].肉类研究,2021,35(5): 70-77. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20210309-058 . A Liya, WEN Rongxin, LIU Xinyu, et al. Formation mechanism of heterocyclic amines in meat products and inhibition by plant extracts: a review[J]. Meat Research, 2021, 35(5): 70-77. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20210309-058 . 肉和肉制品是人类获取蛋白质、必需氨基酸、多不饱和脂肪酸及维生素等重要营养成分的来源之一，但 经高温长时间加工处理会使肉中的氨基酸、葡萄糖与肌酸(肌酸酐)发生反应，生成一类具有强致癌、致突 变作用的多环芳香族化合物，称为杂环胺(heterocyclicaromatic amines ， HAAs ) ［1］。
有机化学-胺与杂环化合物
第十章：含氮有机化合物
前 言
胺和杂环化合物是两类极其重要的有机含氮化合物：
A：蛋白质的基础物质——氨基酸
B：治疗和控制精神病患者情绪的药物——胺的衍生物
C：储存和传递遗传信息、控制蛋白质合成功能的核酸
D：抗菌消炎的磺胺药物
第十四章：胺和杂环化合物
一、胺的分类和结构
第一节： 胺 类
第一节： 胺 类
四、胺的化学性质
碱性与成盐
B：成 盐：
由于胺具有碱性，不管是否易溶于水，均能定量 地与无机酸反应形成盐。
+ HCI
R — NH3CI
+
R — NH2
：
-
NaOH
R — NH2
：
利用胺的碱性与成盐的性质，可以分离、纯化胺与非碱性化合物的混合物。
NH3
..
H
H
H
112.9°
CH3NH2
..
H
CH3
H
N原子采用sp3不等性杂化成键
NH3 结 构
CH3—NH2 结 构
二、胺的命名
（1）烃基较简单，以胺为母体，烃基作为取代基
二乙胺
N，N-二甲基苯胺
对苯二胺
（2）复杂的胺以烃为母体，氨基作为取代基
2，4-二甲基-2-氨基-3-甲氨基戊烷
四、胺的化学性质
碱性与成盐
A：碱 性：
季铵碱 ＞ 脂肪胺 ＞ NH3 ＞ 芳香胺
H
H
N
H
H
：
R — NH2
+ H2O
R — NH3
+
+ OH—
：
p -π共轭体系的形成,使胺基上的N的电子云向苯环离域化,电子云的密度降低，接受H + 的能力下降 .碱性降低。
胺基合成杂环
胺基合成杂环
胺基合成杂环是一种化学合成中用于制备小分子有机化学产物的
烃基合成方法。
它与典型的催化剂结合及芳香族重排反应，在具有明
显的优势的情况下构筑有机分子的复杂结构。
通常，胺基合成涉及使
用有机酰胺这类胺基活性试剂，在活性酰胺和碱性催化剂之间进行有
机反应，从而产生具有特定框架结构的有机分子。
这种技术具有准确
控制结构及合成抗原、抗体、药物及其他可控聚集物的巨大优势。
胺基合成杂环是一种化学方法，它在化学合成中有着重要的地位，并且在有机合成中应用普遍。
典型的胺基合成杂环反应包括三个步骤：活性的胺组分的形式，与催化剂的亲和力相结合，从而能促进胺的反应；芳香族重排反应使反应产物有机分子结构；以及最终的离子识别，将能够实现反应最终产物形成有机分子框架结构。
这种反应很容易奏效，而且产物的结构可以控制得非常明确，这使得胺基合成杂环在有
机化学合成的发展中占据了重要地位。
胺基合成杂环的发展也带来了众多益处，它使得小分子有机化学
产物的制备更为容易。
它还可以用于构筑抗原、抗体、药物及其他可
控聚集物的复杂结构，也可以用于分子中括号型（Mendelsohn-Simmons）等反应。
此外，这种技术还可以用于取代烯烃偶联反应，以
及合成有机衍生物、水溶性有机多电荷体等实际应用中的各种应用领域。
总而言之，胺基合成杂环是一种以胺基活性试剂与催化剂、芳香
族重排反应相结合能够有效产生具有特定框架结构的有机分子的方法。
它在有机合成、抗原、抗体、药物及其他可控聚集物的制备方面具有
重要的工业应用价值。
中国药科大学有机化学—第十四章杂 环 化 合 物ppt课件
无 反 应 发 生 SO3H N Br N
环上有给电子基时反应相对较易进行
K N O H S O 3/ 浓 2 4 H C 3 N C H 3
o 1 1 0 C
N O 2 H C 3 B r N N H 2 N C H 3
B r O A c 2/ H N N H 2
o 2 0 C
(3) 亲核取代反应
苯并吡咯 吲哚 (indole)
六元杂环
γ 4 5 6 N 1 3β 2 α 5 6 O 1 γ 4 3β 2 α
O 5 6 O 1 4 3 2
5 6
4 3 2 O 1 O
吡啶(pyridine)
4 5 6 N 1 3 N2
吡喃(pyran)
4 5 6 N 1 N 3 2
γ-吡喃酮 (γ-pyrone)
O NH
(氮杂环丙烷) (β-丙内酰胺)
(顺丁烯二酸酐)
七元杂环
O
(氧杂 )
N H
(1H-氮杂 )
2 、芳杂环
五元杂环
O
N O
具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环
呋喃 噁唑
S
N S
噻吩 噻唑
N
N H
N N H
吡咯 咪唑
N H N
吡唑
六元杂环
N
吡啶
N
嘧啶
O
吡喃(无芳香性)
苯并杂环
N N
N H
吲哚
N N H
实例:
五元杂环
4 5
O 1
3β 2α
4 5
S 1
3β 2α
4 5 1N H
3β 2α
呋喃(furan)
噻吩(thiophene)
食品致癌物杂环胺的生物标记物的研究进展
食品致癌物杂环胺的生物标记物的研究进展彭利娟【摘要】高温烹调加工肉类食品过程中所产生的杂环胺（HAAs）是一类具有致突变,致癌作用的物质。
相关流行病研究显示,长期摄入高温烹调的、富含HAAs的肉类食物,提升了前列腺癌、乳腺癌、肠癌的患病风险。
但现有研究成果尚不能对HAAs的摄入与相关癌症风险的关系进行有效评估。
寻找长效、稳定的生物标记物并建立高选择性、高灵敏度的检测方法是该项研究的关键所在。
本综述着重讨论了可能应用于分子流行病学研究中HAAs的生物标记物,包括HAAs、HAA的代谢物、DNA加合物和蛋白质加合物。
同时也对用于HAAs生物监控的分析方法进行了讨论。
【期刊名称】《武汉轻工大学学报》【年(卷),期】2016(035)002【总页数】11页(P1-11)【关键词】杂环胺;致癌物;生物标记物;代谢物;加合物【作者】彭利娟【作者单位】武汉轻工大学食品科学与工程学院,湖北武汉430023【正文语种】中文【中图分类】TS201.2在鱼肉、红肉、禽肉的高温烹饪处理过程中所产生的杂环胺(heterocyclic aromatic amines, HAAs)是一类之于人类及锯齿类动物具有致突变、致癌变作用的多环芳香族化合物。
上世纪七十年代末，科学家Sugimura最先在熟鱼肉中发现了致突变物[1-2]。
而迄今为止已有20余种HAAs在烹制后的肉食里被发现和研究。
这些HAAs分为两大类(见图1)。
第一类HAAs是分子结构中含有N-甲基-2-氨基咪唑基团，包括喹啉类(如：2-氨基-3-甲基咪唑并[4,5-f]喹啉，IQ))，喹喔类(如:2-氨基-3-甲基咪唑并[4,5-f]喹喔啉，IQx))和2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4,5-b]吡啶(PhIP)等，被认为是氨基酸热降解产物吡啶或吡嗪与糖类及肌酸的反应产物，通常是在150―250℃的加工温度下产生[3]；第二类HAAs包括2-氨基-9H-吡啶[2，3-b]吲哚(AαC)和2-氨基3-甲基-9H-吡啶[2，3-b]吲哚(MeAαC)等,一般在250℃以上的高温下生成，是蛋白质中谷氨酸和色氨酸的热分解产物[4]。
胺和杂环化合物(北医大)
+
O CH3
OH
H3C C O CH2 CH2 N CH3 CH3
乙酰胆碱
胆碱酯酶
水解失活
增加神经末梢的乙酰胆碱浓度 引起交感神经、副交感神经广泛而持久的兴奋
新洁尔灭 —溴化二甲基十二烷剂苄胺
CH3 CH2 N C12H25 CH3
+ Br
-
消毒防腐剂
（二）肾上腺素、去肾上腺素
+
KMnO 4/H
COOH COOH
N
N
Na N
+ CH3COOH
N
或 Pt/H2
三、重要的含氮杂环化合物
（一） 嘧啶及其衍生物
N N
嘧啶本身不存在于自然界，其衍生物在自然界分布很广，脲嘧啶、 胞嘧啶、胸腺嘧啶是遗传物质核酸的重要组成部分，微生素B1也含 有嘧啶环。合成药物的磺胺嘧啶也含这种结构。
（二）酰化反应
NH H
O
O
+
CH3
Cl
CH3
NH
+
HCl
酰化剂 如 (CH3CO)2O或 RCOCl
Байду номын сангаас
叔胺无此反应
（三）与亚硝酸的反应
(1)伯胺 a.脂肪伯胺
R-NH2+ HNO2
强酸
N2+其他产物
可作定量测定 b.芳香伯胺
Ar-NH2 + HNO2 HCl 0-5 C
0
重氮盐
Ar-N2Cl + H2O
O CH3 N O N N CH3 N CH3 CH 3 N O N CH3 N O NH N HN N O N CH3 N O N CH3
杂环胺类化合物
啉(4,8-DiMeIQx)两种杂环胺类化合物。香辛料提取物对烧鸡中杂环胺类化合物 形成的影响通过测定香辛料提取物中的多酚含量以及抗氧化活性,从 12 种常用香 辛料中筛选出抗氧化能力较强的 5 种香辛料,考察它们对烧鸡中杂环胺形成的影 响。并对丁香中多酚的提取工艺进行优化,进一步探讨丁香提取物对烧鸡中杂环 胺形成的影响。结果表明,12 种常规香辛料水提取液中,丁香提取液抗氧化活性最 强,优化后丁香中多酚的提取工艺为：提取温度 70℃；提取时间 40min；料液比 1： 20；丁香提取液对烧鸡中 2-氨基-1-甲基-6-苯基-咪唑并[4,5-b]吡啶(PhIP)的形成 有一定抑制作用,而对 Norharman 和 Harman 抑制效果不明显(p>0.05)；丁香提取 液浸渍时间对烧鸡鸡肉中 PhIP 的形成有一定影响,浸渍时间为 5h 和 6h 的鸡肉中 PhIP 的抑制率分别为 44.4%和 38.9%,当浸渍时间低于 5h 时,丁香提取液对鸡肉中 PhIP 的抑制效果不显著。浸渍时间对鸡皮中 PhIP 的形成影响不显著(p>0.05)； 浸渍液中多酚浓度对烧鸡鸡肉和鸡皮中 PhIP 的形成无显著影响(p>0.05),但是对 鸡皮中 Harman 的形成有一定影响,随着浸渍液中多酚含量的增加,鸡皮中 Harman 含量呈现一定的上升趋势(p<0.05)。
食品加工过程中产生的杂环胺类化合物及其预防
2. 杂环胺的形成
食物蛋白质或某些氨基酸成分在高温下，合成HCAs，是 膳食中产生的HCAs的主要来源。 烹调时间和温度是杂环胺形成的关键因素。 PhIP在烹调的肉类食品中普遍存在，含量最高。
不同温度、时间对油炸牛排中PhIp、MelQx含量的影响
杂环胺的生成
• （1）前体物 ： 肌肉组织中肌酸 肌酸酐
增加蔬菜水果的摄入量； 尽量少采用烧、烤、煎、炸等烹调方式； 制定食品中HCAs的限量标准。
谢谢观看
温度>200 ℃；
3. 杂环胺的致癌性及其作用机制 杂环胺（Heterocyclic Amines，HCAs）是在食品加工、烹调过程中由于蛋白质、氨基酸热解产生的一类小分子有机化合物。
IQ和MeIQx对细菌的致突变性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ强，PhIP 对哺乳动物细胞具有较强的致突变性。
迄今为止，已发现的HCAs有20多种，其中对动物致癌的有10种。
食品加工过程中产生的杂环胺类化合物 及其预防
1. 杂环胺概况
杂环胺（Heterocyclic Amines，HCAs）是在食品加 工、烹调过程中由于蛋白质、氨基酸热解产生的一类 小分子有机化合物。
具有强烈的致突变作用，在多种动物的不同组织或器 官可以诱发肿瘤。
迄今为止，已发现的HCAs有20多种，其中对动物致 癌的有10种。
杂环胺种类
2大类： 氨基咪唑氮杂芳烃（amino-imidazoazaarenes, AIAs)
： 喹啉类（IQ)、喹喔啉类（IQX)、吡啶类（PhIP); 氨基咔啉 (amino-carbolines)： α-咔啉（AαC）；δ-咔啉；γ-咔啉；
杂环胺种类
5小组： 吡啶并咪唑或吲哚类:如:Trp-P-1 咪唑并喹啉 咪唑并喹啉类 咪唑并喹喔啉类 咪唑吡啶类 苯并恶嗪类
医学有机化学第十一章杂环化合物
吡啶环比苯环难氧化 ，环上连有烃基时，侧链可被氧化 吡啶还原后生成饱和的仲胺哌啶
嘧啶及其衍生物 无色固体，熔点22℃，易溶于水，有弱碱性。 胞嘧啶（C）（4-氨基-2-羟基嘧啶） 存在于DNA中
存在于RNA中 尿嘧啶（U）（2，4-二羟基嘧啶）
存在于DNA中 胸腺嘧啶（T）（5-甲基-2，4-二羟基嘧啶）
、吡咯呋喃和噻吩的性质
吡咯具有一定的酸性（pKa=17.5) 原因：N 的给电子共轭效应，使得N上的电子云密度降低，N-H键的极性增加。
、吡咯的酸碱性 吡咯是一种很弱的碱（pKb=13.6) 原因：N上的一对电子参与了共轭。
亲电取代反应的位置：主要是α位。 原因： α位的电子云密度高。
01
18
03
噻吩（thiophene)
吡咯（pyrrole)
吡唑
咪唑
噁唑
噻唑
吡啶（pyridine)
γ-吡喃
哒嗪
嘧啶
吡嗪
6
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
6
二、命名： 音译法：“口”字旁+英文译音。
喹啉
异喹啉
吲哚
嘌呤
1、当环上有取代基时：一般以杂环为“母体”。 编号原则：①含一个杂原子时：把杂原子作1号，沿着使取代基编号最小的方向用阿拉伯数字给环编号；或用希腊字母编号，与杂原子相连的碳为α-位，依次为β- ，γ-位。
尿酸难溶于水。正常人血浆中含尿酸2~6mg%。每天由尿中排出0.5~1g。
尿酸 2，6，8-三羟基嘌呤
尿酸
杂环化合物的命名结构式的写法 五元杂环和六元杂环的化学性质 生物碱的定义及用途
第十四章 要点
致突变、致癌性的 杂环胺类化合物
0.7 肝,皮肤,阴蒂腺,耳皮脂腺 11.0 肝,肺,造血系统
续表 不同杂环胺对大鼠和小鼠的致癌能力
化合物 Trp-P-1 Trp-P-2
PhIP
动物
大鼠 小鼠 大鼠 小鼠 大鼠 小鼠
致突变、致癌性的 杂环胺类化合物
在食品加工、烹调过程中，由于蛋白质、 氨基酸热解产生杂环胺类化合物，是一类 具有致突变、致癌的物质。
早在1939年Widmark就发现用烤马肉的提取 物涂布于小鼠的背部，可诱发乳腺肿瘤， 并未引起人们的注意。
20世纪70年代后，Sigimura和Nagao等发现， 直接以明火或炭火炙烤的烤鱼，有强烈的 致突变性。烧焦的肉，甚至正常“烹调的 肉也检出强烈的致突变性，才激起人们的 关注。
0.19 0.21
0.25
0.21
0.15
2.50
0.19
0.18
0.21
0.04
―
0.16
续表 一些西方国家膳食中杂环胺的含量(ng/g)
样品 烤牛肉 炸牛肉 烤羊肉 烤鸡肉 烤猪肉 烤鱼 炸鱼
8-MeIQx 喹喔啉
2.11 0.64 1.01 2.33 0.69 1.70 0.03
4,8-DiMeIQx 喹喔啉 1.80 0.12 0.67 0.81 0.16 5.40 6.44
三、杂环胺的致癌、致突变等毒性
（1）致突变 所有的杂环胺都是前致突变物，但必须经
过代谢活化才能产生致癌、致突变。经口 服，很快被吸收，通过血液分布于各组织。 肝脏是杂环胺的重要代谢器官，肠、肺、 肾等也有一定代谢能力。
杂环胺代谢活化有两个过程：
环外氨基由细胞色素P450（CYP）IA2催化，
一、食品中杂环胺的种类
杂环胺类化合物
杂环胺类化合物杂环胺类化合物概述杂环胺类化合物是一类含有杂环结构的有机化合物，其中杂环结构通常由氮、硫、氧等元素构成。
这些化合物广泛存在于自然界中，也是许多药物的重要组成部分。
结构特点杂环胺类化合物的结构特点主要表现在以下几个方面：1. 含有杂环结构：这些化合物中至少含有一个杂环结构，常见的包括吡嗪、吡唑、噻唑等。
2. 具有芳香性：由于其分子中含有苯环或其他芳香基团，因此具有一定的芳香性质。
3. 具有碱性：由于其中含有氮原子，因此具有一定的碱性质。
4. 反应活泼：由于其分子中含有多种官能团，因此具有较高的反应活性。
应用领域由于其独特的结构和多种官能团，杂环胺类化合物在医药、农药、染料等领域都得到了广泛应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 药物制剂：许多药物中都含有杂环胺类化合物，如吡唑类抗酸药、吡嗪类抗组胺药等。
2. 农药制剂：许多农药中也含有杂环胺类化合物，如噻虫嗪、吡虫啉等。
3. 染料制造：由于其分子结构中含有芳香基团，因此可用于染料的制造。
4. 光敏剂：由于其分子结构中含有杂环结构和芳香基团，因此可用于光敏剂的制造。
安全性问题由于其分子结构中含有多种官能团和反应活性较高，因此在使用过程中需要注意安全性问题。
以下是几个常见的安全性问题：1. 毒性：部分杂环胺类化合物具有一定毒性，在使用过程中需要注意控制浓度和使用量。
2. 爆炸危险：由于其反应活性较高，在处理过程中需要注意防止与其他物质发生反应而引起爆炸。
3. 环境污染：部分杂环胺类化合物会对环境产生污染，在使用过程中需要注意控制排放量和采取相应的环保措施。
结论杂环胺类化合物是一类广泛存在于自然界中的有机化合物，具有独特的结构和多种官能团，在医药、农药、染料等领域都得到了广泛应用。
在使用过程中需要注意安全性问题，以免对人体健康和环境造成危害。
杂环胺类化合物的名词解释
杂环胺类化合物的名词解释杂环胺类化合物是一类具有特殊化学结构的有机化合物，其分子中包含一个或多个杂环（即含有非碳原子的环）。
在这些化合物中，氮原子是杂环的主要成分之一，与碳原子构成稳定的环状结构。
杂环胺类化合物广泛存在于自然界和人工合成物中，具有多种生物活性和应用领域。
这些化合物可以通过不同的合成方法或天然来源得到。
下面将对一些常见的杂环胺类化合物进行解释。
1. 噻唑类化合物（thiazole）噻唑类化合物是一类含有五元杂环的杂环胺类化合物，其分子结构由一个碳原子、两个氮原子和两个硫原子组成的五元环构成。
噻唑类化合物常见的衍生物包括硫噻唑（thiazole）和苯并噻唑（benzothiazole）等。
这些化合物被广泛应用于医药、农药和染料等领域，具有抗菌、杀虫和染色等特性。
2. 唑类化合物（oxazole）唑类化合物是一类含有五元杂环的杂环胺类化合物，其分子结构由一个碳原子、一个氮原子和两个氧原子组成的五元环构成。
唑类化合物常见的衍生物包括噻唑（oxazole）和苯并唑（benzoxazole）等。
这些化合物在药物研发和有机合成领域具有重要的应用价值，常用于合成含有唑环的药物分子。
3. 哌啶类化合物（pyridine）哌啶类化合物是一类含有六元杂环的杂环胺类化合物，其分子结构由六个碳原子和一个氮原子组成的六元环构成。
哌啶类化合物在有机合成、药物研发和农药生产等领域具有广泛的应用，其特殊的环结构赋予了其在分子结构的构建和反应中的重要角色。
4. 嘧啶类化合物（pyrimidine）嘧啶类化合物是一类含有六元杂环的杂环胺类化合物，其分子结构由四个碳原子和两个氮原子组成的六元环构成。
嘧啶类化合物在生物学、医学和农业等领域的研究中具有重要的应用，嘧啶类化合物在核酸的结构和功能中扮演着重要的角色。
总结起来，杂环胺类化合物是一类具有特殊化学结构的有机化合物，其中包含了不同数量的杂环。
这些化合物具有多种生物活性和应用领域，广泛应用于医药、农药、染料和有机合成等领域。
医用化学第19章 杂环化合物和生物碱
CH 3 CH COOH NH 2
氨基酸的性质
两性
R CH COOH NH 2
R CH COO
+
NH 3
α-氨基酸在水溶液中能电离为氨基酸阳 离子(碱式电离)或阴离子(酸式电离) 离子(碱式电离)或阴离子(酸式电离)， 它们存在着以下的平衡关系： 它们存在着以下的平衡关系：
H 2O OH + R CH COOH
当某种氨基酸溶液的pH值等于它的 当某种氨基酸溶液的pH值等于它的 pI时，这种氨基酸的阴离子浓度与 pI时 其阳离子浓度相等， 其阳离子浓度相等，其偶极离子浓 度达到极大值，占三种离子总量的 度达到极大值， 百分数为99.9%以上 百分数为99.9%以上。这时氨基酸 以上。 的溶解度最小，最易从溶液中析出。 的溶解度最小，最易从溶液中析出。
酸性α 酸性α-氨基酸的酸式电离的电离度 大于碱式电离的电离度，溶液的pH 大于碱式电离的电离度，溶液的pH 值小于7 呈酸性； 值小于7，呈酸性；
碱性α 碱性α-氨基酸的碱式电离的电离度 大于酸式电离的电离度，溶液的pH 大于酸式电离的电离度，溶液的pH 值大于7 呈碱性。 值大于7，呈碱性。
黄嘌呤的酮式黄嘌呤的酮式-烯醇式互变异构现象
OH N N H N H HO N N N H N
O H N O
第二节
生物碱
生物碱
生物碱是一类存在于生物体内含氮的 碱性有机化合物。 碱性有机化合物。
生物碱一般具有特殊和显著的生理活 性。例如，罂粟中的镇痛成分吗啡； 例如，罂粟中的镇痛成分吗啡； 麻黄中的平喘成分麻黄碱；颠茄中的 麻黄中的平喘成分麻黄碱； 解痉成分莨菪碱；黄连中的抗菌消炎 解痉成分莨菪碱； 成分小檗碱；茶叶中的利尿成分茶碱。 成分小檗碱；茶叶中的利尿成分茶碱。
第十章 胺及杂环化合物
胺 amines
胺可以看作氨 (NH3) 的烃基衍生物，是生物界 最丰富的一类化合物
Viagra ®
(普鲁卡因)
胺对有机化学家来说同样是重要的一类化合物
10.1.1 胺的分类和命名
胺的分类
氨 (NH3，ammonia) 的一个或多个氢被烃基取 代所得到的化合物称为胺 (amine)
(氨)
(吗啡)
(阿托品)
大多数生物碱都是 氨基酸的代谢产物
大多数生物碱都具有显著的生物活性
(抗痉挛药)
Atroperum
(颠茄)
(罂粟)
Cinchona ledgeriana
(金鸡纳树)
(抗疟疾药)
Lycoris radiata
(石蒜)
(抗重症肌无力药)
脂肪胺 叔胺 ＞ 仲胺 ＞ 伯胺 ＞ NH3 ＞ 苯胺 酰胺
溶剂化效应
溶剂与溶解于其中的分子 或离子之间的相互作用称 为溶剂化效应
氢键
R
+
N
H H H
:OH2 :OH2 :OH2
--- 共轭酸 (铵正离子) 的稳定性
伯胺 ＞ 仲胺 ＞ 叔胺
空间效应
氮原子上连接的烃基对氮原子上孤对电子的屏蔽作用 烃基的数目越多或体积增大，胺的碱性降低
碱性
氮原子上的孤对电子 没有参与大 p 键的形 成，有一定的自由度
吡啶的碱性弱于氨/胺 (sp3)，这是因为sp2杂化 轨道上s成分较多，距核较近，因而该氮原子 孤对电子受核束缚较强 吡啶碱性强于苯胺
吡啶的反应
• 亲电取代反应
活性比苯低，较难反应
取代基多进入b位 (3位)
• 还原反应 (比苯易还原)
NH2
CH3CH2NH2
杂环胺类化合物
杂环胺类化合物1. 引言杂环胺类化合物是一类含有杂原子（如氮、氧等）的环状结构的有机化合物。
这些化合物具有广泛的应用领域，包括药物、农药、染料等。
本文将介绍杂环胺类化合物的结构特点、合成方法以及主要应用。
2. 结构特点杂环胺类化合物的结构特点主要体现在其分子中含有杂原子形成的环状结构。
这些杂环结构可以是单个杂原子与碳原子形成的五元或六元环，也可以是多个杂原子与碳原子交替形成的更复杂的多元环。
例如，噻吩（thiophene）是一种常见的含硫杂环胺，其分子由五个碳原子和一个硫原子组成。
吡咯（pyrrole）则是一种含氮杂环胺，其分子由五个碳原子和一个氮原子组成。
3. 合成方法3.1 环内反应法通过在已有分子中进行内部反应来合成杂环胺类化合物是一种常见的方法。
这种方法通常需要选择适当的反应条件和催化剂，以促使分子内的反应发生。
例如，通过在含有亲电和亲核官能团的分子中进行环内缩合反应，可以合成含有杂环结构的化合物。
3.2 环外反应法另一种常见的合成杂环胺类化合物的方法是通过环外反应来构建杂环结构。
这种方法通常需要选择适当的反应试剂和条件，以促使分子之间的反应发生。
例如，通过在含有亲电和亲核官能团的分子中进行环外缩合反应，可以将两个或多个分子连接在一起形成杂环胺类化合物。
4. 应用领域由于杂环胺类化合物具有特殊的结构特点和化学性质，因此在许多领域具有重要的应用价值。
4.1 药物许多药物中含有杂环胺类化合物作为活性部分。
这些化合物可以通过与目标生物分子相互作用来发挥治疗作用。
例如，吡咯啉（pyridoline）是一种广泛用于治疗骨质疏松症的药物，其分子中含有一个含氮杂环结构。
4.2 农药杂环胺类化合物也被广泛应用于农业领域。
它们可以作为杀虫剂、除草剂和杀菌剂等农药的活性成分。
例如，噻吩类化合物具有良好的杀虫活性和抗菌活性，被广泛用于农作物保护。
4.3 染料染料行业也是杂环胺类化合物的重要应用领域之一。
这些化合物能够吸收特定波长的光并发生色素变化，因此可以作为染料使用。
药物合成中的氨基化合物环合反应
药物合成中的氨基化合物环合反应本文首先介绍了氨基化合物的一般类型，然后以一些含氮杂环药物的环合反应作为实例，说明了氨基化合物及其它有机化合物之间的环合反应过程，进而为某些医用药物的作用机理和进一步研究提供了有效的理论依据。
标签：药物合成；氨基化合物；环合反应氨基化合物根据化学结构式的区别，在有机化合物中有很多种不一样的类别。
现将化学式结构式中含有氨基的化合物称作氨基化合物。
本文中，含氨的杂环化合物主要是由氨基化合物中的指定氨基化合物和氨基进行环合反应所生成的。
现代医学中大部分药物化合物结构中都含有氮杂环，因此研究含氨化合物的环合反应在药物合成技术中有着非常重要的意义。
药物环合的反应中大部分生成五元和六元杂环。
1 氨基化合物介绍如我们所知，在有机化合物中，氨基化合物是属于含有很多种不同类型的有机物。
我们将有机化合物分子中含有氨基或者亚氨基（-NH2或者-NH-）的化合物称作氨基化合物，其有以下几种类型：1.1 胺、铵和氨胺化合物中根据含氨基的个数可以将胺化合物分为多元胺、一元胺和二元胺；而根据含羟基种类的不同可以分为饱和脂肪胺、不饱和脂肪胺和芳香胺。
1.2 脒、脲和胍1.3 氨基酸衍生物氨基酸衍生物的一个代表实例就是肾上腺素，氨基酸衍生物是氨基酸通过一系列化学反应化合而成的。
1.4 氨基甲酸酯和酰胺1.5 烯胺、环胺和磺酰胺2 氨基化合物的环合反应各种不同的环合反应需要不同种类的试剂，而参与反应的试剂主要又分为两大类：环合反应试剂大致分为两大类：一种是羟基化合物以及具有羟基作用的非羟基化合物。
如腈、羟基酯、醛、酮酰胺等；一种是亲核试剂，比如烯醇（如苯酚）、氨基化合物等。
环合反应过程中要通过成键过程，其方式可以分为两类：一类是C-C键环合形成C-N键（C-O＼C-S键）以及形成C-N键（C-O＼C-S键）；另一类是形成C-N键环合。
在氨基的环合反应中，一般情况下含氮杂环化合物是由羟基化合物和氨基化合物环合形成环合键。
杂环胺类化合物的来源
杂环胺类化合物的来源
1概述
杂环胺类化合物包括一系列碳氢共轭环状化合物，是一类具有特殊化学结构和稳定性的有机分子。
它们通过芳香环构造而成，并且以各种化学和物理属性而闻名。
它们的主要应用包括药物、农药、染料、抗生素、精细化学和生物医学等领域。
2杂环胺类化合物的来源
当谈到杂环胺类化合物的来源时，可以分为两个主要的类别：自然来源和合成来源。
（1）自然来源
自然界中含有大量的杂环胺类化合物。
它们可以来自各种植物和动物。
许多植物提供了大量的杂环胺类化合物，其中包括类咖啡因、类似茶素的茶素、类马铃薯素的马铃薯素、类大麻素的大麻素等。
此外，动物体内也含有大量的杂环胺类化合物，特别是通过其饮食摄取的营养素，如叶酸。
（2）合成来源
杂环胺类化合物的大多数化合物都可以合成。
主要的合成方法包括以亲核取代活化和环加成为主。
亲核取代活化是一种最常用的合成方法，它是通过改变芳香环构造，在位置上实现取代反应，从而得到新的杂性环胺杂组合物。
环加成反应是一种特殊的环化反应，它能够
形成新的杂性环芳香环，它的合成原料以碳-氢共轭环的形式存在，在加成反应过程中生成杂环胺类化合物。
3总结
总之，杂环胺类化合物是一类有机分子，具有特殊的化学结构和稳定性。
它的来源大致可以分为自然来源和合成来源两种类别，自然界中大量存在，合成方法以亲核取代活化和环加反应为主。
因此，杂环胺类化合物是一类重要的有机分子，在药物、农药、染料、抗生素、精细化学和生物医学等领域有重要的应用。
第七章 胺和杂环化合物
氨分子中的氢原子部分或全部被烃基或其他非 酸性有机基取代后的化合物，统称为胺。 胺类广泛存在于生物界，具有极重要 的生理作用。因此，绝大多数药物都含 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，是胺的复杂衍生物，掌握胺的性质 是研究这些复杂天然产物的基础。
（4）对消化系统的作用：对胃肠道平滑肌、括约肌有兴 奋作用，使它的张力提高，蠕动减弱，因此有止泻和治便秘 的效果。
一、 胺的分类和命名 （一）分类 1、按烃基数目，分为伯(1º )、仲(2º )、叔(3º )胺
NH3
氨
RNH2
伯胺(1º 胺)
R R'
NH
R R' R''
N
仲胺(2º 胺)
叔胺(3º 胺)
O
CH N
3
3）咖啡因
H C N
3
O
N CH
3
N
咖啡因（Caffeine ）是从茶叶、咖啡果 中提炼出来的一种生物碱，适度地使 用有祛除疲劳、兴奋神经的作用，临 床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。
每年咖啡因的国际销量已达到 120000吨，这个数字相当于每天每 个人消耗一份咖啡饮品，这也使它 成为了世界最流行的影响精神的物 质。
氨 苯胺 对甲苯胺 4.76 9.37 8.92
Why?
N H H
NH2
氨基与苯环π共轭
2、成盐
R–NH2 + HCl + – RNH3Cl
铵盐
碱性在胺类的分离、提纯及鉴定等方面有很重要的应 用。由于结构的不同，胺类的碱性有以下的规律：
(1) 对于脂肪胺来说，在非水溶液或气相中，碱性通常是
胺基合成杂环
胺基合成杂环
胺基合成杂环是有机化学中重要的一类环结构体，它由高度稳定
的胺基构成，具有较为独特的价态及结构特征，在物理、化学的性质
方面具有多种优异的性能，因而它们在许多领域有着重要的作用，如
药物、金属有机化学、有机光电学等。
胺基合成杂环一般是以碳原子为中心，由氮、氧或者其他元素与
碳原子相关系结构布局而形成的环状结构体，其中最常见的有环氮化
合物、多环芳烃、杂环化合物、杂环烃等。
环氮化合物是最常见的胺基合成杂环，它以氮原子为中心所构成
的环状结构体，两个氮原子之间可能连接着氢原子、碳原子或芳烃环等，这些结构可以形成环氮卡宾、卤代环氮、苯并环氮、苯并三环氮
等各种类型的环氮化合物，其在有机化学、药物化学、材料化学以及
生物学等各个领域都有着重要的应用。
多环芳烃是以碳原子和氢原子，以及一些其他元素如氮、氧、硫
为中心构成的杂环结构体，它们大多具有高度的稳定酞质价态，常见
的有萘环、对二甲苯环、萘环等，多环芳烃具有丰富的生物活性，已
经被大量应用于医药、农药、染料及精细化工等领域中。
杂环化合物是一类比较特殊的胺基合成杂环，以不同的桥联环表
示的杂环，常见的杂环化合物包括硫杂环、氧杂环和氮杂环，它们比
较特殊的机构特点使它们在光电学和功能材料领域得到了广泛的应用。
杂环烃是以碳原子为中心构成的一类环结构体，它们通常是极性
或不极性的烃类分子，常见的有噻吩、噻二烷、噻吩等，它们的小体
积和高的反应性质使它们在有机合成和无机合成中受到广泛的应用。
总之，胺基合成杂环是极其重要的一类结构体，它们在有机物的
合成中占据着重要的地位，它们的功能性质也使它们受到广泛的应用，因此，它们是有机化学研究的重要研究对象。
杂环胺
杂环胺类化合物的另一个重要危害是致癌作用。杂环胺化合物对啮齿动物均具不同程度的致癌性，致癌的主 要靶器官为肝脏，其次是血管、肠道、前胃、乳腺、阴蒂腺、淋巴组织、皮肤和口腔等。最近发现IQ对灵长类也 具有致癌性 。
杂环胺化合物除了具有致突变和致癌外，一些杂环胺如IQ和PhIP在非致癌靶器官心脏形成高水平的加合物， 研究发现，8只大鼠经口摄人IQ和PhIP2周，其中有7只出现心肌组织镜下改变，包括灶性心肌细胞坏死伴慢性炎 症、肌原纤维融化和排列不齐以及T小管扩张等。另一项研究报告了对lo只做IQ慢性致癌实验的猴的心脏病理组 织学检查的结果。这些猴分别摄入IQ10或20mg/kg40～80个月而患有肝肿瘤。所有动物的心脏在外观上均无改变， 但有8只猴的心脏在镜下呈局灶性损伤。光镜下损伤表现为肌细胞坏死伴或不伴炎肌原纤维消失、肌节排列紊乱等。 心肌损伤的严重程度与IQ的累积剂量有关 。
毒理学
致癌作用
致突变作用
心肌毒作用
杂环胺类化合物的主要危害之一是具有致突变性。但杂环胺是间接致突变物，在细胞色素P450作用下代谢活 化才具有致突变性，杂环胺的活性代谢物是N一羟基化合物，后经乙酰转移酶和硫转移酶作用，将N一羟基代谢物 转变成终致突变物。Ames试验表明，杂环胺在S9代谢活化系统中有较强的致突变性，其中TA98比TAl00更敏感。 提示杂环胺是致移码突变物。除诱导细菌基因突变外，杂环胺类化合物还可经S9活化系统诱导哺乳动物细胞的 DNA损害，包括基因突变、染色体畸变、姊妹染色体交换、DNA断裂、DNA修复合成和癌基因活化。但杂环胺在哺 乳动物细胞体系中致突变性较细菌体系弱 。
(2)增加蔬菜、水果的摄入量膳食纤维有吸附杂环胺并降低其活性的作用。蔬菜、水果中的某些物质如酚类、 黄酮类等活性成分有抑制杂环胺的致突变性和致癌性的作用。因此，增加蔬菜、水果的摄人量对于防止杂环胺的 危害有积极作用。
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O
O
O
C3H N
NC3HC3HN
NH HNN NC3H
ON N C3H
ON N C3H
ON N C3H
4．腺嘌呤和鸟嘌呤 它是核蛋白中的两种重要碱基。
NH2
N
N
NN H
腺嘌呤（A）
OH
N
N
H2N
NN H
鸟嘌呤（G）
H3C N N NH2
S N+
CH3
OH Cl-
Vitamin B1
1．尿酸 存在于鸟类及爬虫类的排泄物中，含量很多，人尿中也含少量。
O
OH
HN
NH
N
N
ON NO HH
HON
N H
OH
2．黄嘌呤
存在于茶叶及动植物组织和人尿中。
O
HN
N
ON N HH
OH
N
N
HO N N H
3．咖啡碱、茶碱和可可碱 三者都是黄嘌呤的甲基衍生物，存在于茶叶、咖啡和可可中，
它们有兴奋中枢作用，其中以咖啡碱的作用最强。
NH2
O
O
N
HN
HN
CH3
ON H
ON H
ON H
胞嘧啶（C） 尿嘧啶（U） 胸腺嘧啶（T）
（二） 嘌呤衍生物
N
N
NN H
(Ⅰ) 9H 嘌呤
N
NH
NN (Ⅱ) 7H 嘌呤
嘌呤为无色晶体，m.p216~217℃，易溶于水，其水溶液呈中性， 但能与酸或碱成盐。 纯嘌呤环在自然界不存在，嘌呤的衍生物广泛存在于动植物体内。
R NH2 脂肪胺
N H 2 芳香胺
（2） NH3中被取代H的数目 伯胺 仲胺 叔胺
R NH2
R NH R
R NR R
季胺盐
4R
NH4+X-
[R4N]+X-
季胺碱 （R可以不同，X 为酸根）
4R NH4+OH-
[R4N]+OH-
2.命名 （1）伯胺： （以胺为母体，烃基为取代基）
例
H5C2 NH2
NH H +
O
Cl
CH3
O
NH
CH3
+ HCl
酰化剂 如 (CH3CO)2O或 RCOCl
叔胺无此反应
（三）与亚硝酸的反应
(1)伯胺
a.脂肪伯胺
R-NH2+ HNO2
强酸
N2+其他产物
可作定量测定 b.芳香伯胺
Ar-NH2 + HNO2
重氮盐
HCl 0-50C Ar-N2Cl +H2O
(2)仲胺 a.脂肪仲胺
乙胺
H2N CH3
甲胺
（2）仲、叔胺： a.烃基相同
例
H3CNHCH3
二甲胺
H3C N CH3 CH3
三甲胺
b.烃基不相同（先简单后复杂）
例
H3CNHC2H5
甲乙胺
H3C NCH2 C2H5 H5C2
甲乙丙胺
c.有脂肪胺和芳香胺 （以芳香胺为母体）
例
H3C
NH2
对-甲基苯胺
CH3 N
C2H5
N-甲基-N-乙基苯胺
2. 编号规则 a.以杂原子为起点，编号为1; b.如有不止一个杂原子，编号尽可能小; c.如有不同杂原子，O>S>NH>N; d.个别另定
例
3 N2 1
吡啶
N
N
1
N
OH H 5 C 6 S
1
H3C
N-甲基-2-巯基咪唑 5-苯基噻唑
二.吡咯、吡啶的化学性质
1.酸碱性:
+ KOH N
H
N + H2O
NO
桔黄色
H3C CH3 N
N OH
翠绿色
脂肪胺
伯 放出定量的N2 胺
芳香胺
在低温下（0-5℃） 生成重氮盐
仲 生成黄色油壮物或固体 先生成N-亚硝基物，
胺 的N-亚硝基胺
立即重排对亚硝基物
叔 生成亚硝酸盐，强碱作 生成C-亚硝基物 胺 用后重新变为胺
三. 重要的胺及其衍生物
（一）乙酰胆碱
O
CH3
第十三章 胺和杂环化合物
【教学目的】 1. 掌握胺的结构及化学性质 2. 熟悉胺的命名和物理性质 3. 了解胺的重要衍生物
【教学重点】 胺的化学性质
【教学难点】 胺的化学性质
【教学方法】 讲解，练习
第一节 胺
胺类是指氨分子中的氢原子被烃基取代而生成的化合物。
一.分类和命名
1.分类
（1）N所连烃基的种类
p-∏共轭
.. H
N H
（二）水解反应
产物
氨或胺和羧酸盐 铵盐和羧酸
巴比妥 苄青霉素
H 5C 2 H 5C 2
OH N O NH
O
O H2C C NH
S N
CH3 CH3
COONa
（三）与亚硝酸的反应
O
O
+ + + R C N H 2 HN 2 O R C COO N 2HH 2 O
三. 尿素
二. 胺的化学性质
（一）碱性与成盐反应
N原子的杂化状态：sp3不等性杂化（棱锥形）
.. N
H3C
CH3 CH3
pKb下降，碱性提高
H3CNHCH3 H2N CH3
H3C N CH3 CH3
pKb 二甲胺3.22
甲胺3.37
三甲胺.4.2
NH3
NH2
pKb
氨 4.76
苯胺9.40
碱性强弱顺序： 脂肪胺 > 氨 > 芳香胺
H O
CH C2 HN H 2 O H
O H
O H
主要作用是：加强心肌收缩，增加心输出量，收缩血管 ，升高血压，消除支气管平滑肌痉挛
用于治疗心源性、过敏性等休克的纠正、 支气管哮喘急性发作等症
第十三章 含氮有机化合物（二）
【教学目的】 1．掌握酰胺和吡咯、吡啶的化学性质 2．熟悉酰胺、杂环化合物的命名，尿素的性质 3．了解重要的含氮杂环化合物
H3C C O CH2 CH2 N CH3
CH3
+
OH
乙酰胆碱
胆碱酯酶
水解失活
增加神经末梢的乙酰胆碱浓度
引起交感神经、副交感神经广泛而持久的兴奋
新洁尔灭 —溴化二甲基十二烷剂苄胺
CH3 CH2 N C12H25
CH3
+Br
消毒防腐剂
（二）肾上腺素、去肾上腺素
H O
CH C2 HNH3CH
O H
常见杂原子是O、N、S等。
可分为两大类：无芳香性的如环醚、内酯、内酰胺等； 有芳香性的（称为芳杂环）
环醚、内酯、内酐和内酰胺不属于 杂环化合物。
一 . 分类和命名
（一）分类
1.单杂环(五元杂环、六元杂环) 如：呋喃、吡咯、吡啶
2.稠杂环(苯稠杂环、其它稠杂环) 如：吲哚、嘌呤、喹啉
（二） 命名
1. 命名方法 (1) 译音法 (2) 系统命名法
【教学重点】 酰胺的性质
【教学难点】 杂环化合物的命名和性质
【教学方法】 讲解，练习
第二节 酰胺
一.命名
-C O -N H -
某酰胺：
O C NH2
O
N-取代酰胺： H3C C NH
O
酰亚胺：
NH O
官能 团
苯甲酰胺
N-苯基乙酰胺
邻苯二甲酰亚胺
二. 酰胺的化学性质
（一）酸碱性
O
近于中性
RC
酰亚胺类则呈酸性
K
+ HCl
N
+
N HCl
（二）亲电取代反应
+ 乙醚 Br2
N
0oC
H
Br
Br
N H
Br
+ HBr
Br
+ HNO3
H2SO4
N
NO2 N
（三）氧化还原反应
KMnO4/H+
N
+ Na CH3COOH
或 Pt/H2
N
COOH COOH
N
N
三、重要的含氮杂环化合物
（一） 嘧啶及其衍生物
N
N
嘧啶本身不存在于自然界，其衍生物在自然界分布很广，脲嘧啶、 胞嘧啶、胸腺嘧啶是遗传物质核酸的重要组成部分，微生素B1也含 有嘧啶环。合成药物的磺胺嘧啶也含这种结构。
（ 1 ）结构:
O
H2N C NH2
（ 2 ）化学反应
a.弱碱性
b.水解反应
c.与亚硝酸反应
d.缩二பைடு நூலகம்反应
缩二脲的生成：
O
+ H2N C NH H
H
O NH C NH2
O
O
H2N C NH C NH2
第三节 含氮杂环化合物
杂环化合物是由碳原子和至少一个其它原子构成 环状骨架结构的一类有机化合物。
碱性强弱的影响因素: (1)诱导效应
e
H
R
N
N
e
Ar
N
斥电子
标准
吸电子
(2)空间效应 脂肪胺 : 仲胺 > 伯胺 > 叔胺
仲胺
R NH
R
R NH2
H+
伯胺
H+
叔胺
H+ R RN R
芳香胺与脂肪胺谁的碱性弱
N原子的未共用电子与苯环的键形成p-π共轭体系 所以芳香胺碱性最弱
pKb
.. H