第七章 胺和杂环化合物
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。
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
有机化学课件12杂环化合物
N H
pyrrole 吡咯
4
五元环中含两个或两个（至少有一个氮原子）以上的 杂原子的体系称唑。
例：
43
N
5
2
N H
1
imidazole
咪唑
43
5
N2
N H
1
pyrazole
吡唑
43
N
5
2
S1
thiazole
噻唑
43
N
5
2
O1
oxazole 口恶 唑
2. 六元杂环
N
N
N
N
N
pyridine pyrimidine pyridazine
CH3 S CH3
21
4. 吡咯、呋喃和噻吩的重要衍生物
1). 糠醛 是一种无色液体,沸点162℃，在空气中易变黑。 是一种良好的溶剂。它不含α-H，性质类似于苯甲醛。
CHO + NaOH
O
O CH2OH + O COONa
KCN
O CHO 醇溶液
OHO
CHC
O
O
O
CHO +
O
CH3COONa
CH 3C
36
CH 3 CH 2CH 3
N
NaNH2
CH 2 CH 2CH 3
N
CH3I
CH 2CH 3 CH 2CH 3
N
+
O
ZnCl 2
N CH 3
HH
N CH2CH2OH
ZnCl2 的作用：
N ZnCl2
吡啶成盐后，使吡啶环2, 4, 6位烷基的α-H酸性进一步增强， 可以发生羟醛缩合和迈克尔反应：
杂环化合物
3.1 呋喃、噻吩和吡咯的结构
呋喃、噻吩和吡咯组成环的五个原子都位于 同一平面上，四个碳原子和一个杂原子都为sp2 杂化状态，彼此以σ键相连接；每个碳原子还有 一个电子在p轨道上，杂原子的未共用电子对也 是在p轨道上，这五个p轨道垂直于环所在的平面 并相互重叠形成闭合共轭体系。这个共轭体系是 由五个原子上的六个p电子组成的，其p电子数符 合休克尔4n＋2规则。因此具有芳香性。
N N 四四 puinoline S 四甲 thiazole
N N H 甲甲 imidazole N 吲吲 indole
环上有取代基的杂环化合物，命名时以杂环为母体，从杂原子开始 将环上的原子编号。当环上含有两个或两个以上相同杂原子时，应使杂原 子所在位次的数字最小。当环上的杂原子不同时，按O、S、N的次序编号。
- 封封 I 300℃ N . HI
+
CH3 N . HI
+
N
C6H5COCl
石石石 －20℃ N+
Cl
-
良好的酰 化剂
COC6H5
取代反应
氮原子的电负性比碳原子大，所以氮原子附近电子 密度较高，环上碳原子的电子密度有所降低。因此，吡 啶与硝基苯相似，亲电取代比苯困难，并且主要发生在 β位上，反应条件要求较高。另外，吡啶不能进行付氏 反应。
维生素B 维生素 6是蛋白质代谢过程中的必需物质
1 杂环化合物的分类 2 杂环化合物的命名 3 五元杂环化合物 4 六元杂环化合物 5 生物碱
1 杂环化合物的分类
杂环化合物的成环规律和碳环一样，最 稳定和最常见的也是五元环和六元环。有的 环只有一个杂原子，有的环含有多个或多种 杂原子。杂环化合物一般按环的大小分成五 元环和六元环两大类。
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)。
讲稿(PP)-杂环化合物B
5-甲基-2,4-二氧嘧啶
胸腺嘧啶（T）
(3) 维生素B1和维生素B2
维生素B1
维生素B2
7.吲哚及其衍生物
(1)吲哚 吲哚存在于煤焦油中，是无色片状 结晶，熔点52℃，沸点254℃，有粪臭味， 它与β －甲基吲哚共存于粪便中。但纯 吲哚的稀溶液却有素馨花香味，可用来 配制茉莉型香精。
(2)β －吲哚乙酸
浓碱 O
O
CHO
COOH
+ O
CH2OH
2.吡咯及其衍生物
吡咯存在于煤焦油和骨焦油中，是 无色液体，沸点131℃，难溶于水，易溶 于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂。有与苯 胺相似的气味，在空气中易被氧化而呈 黑色。 吡咯的衍生物广泛存在于自然界， 如叶绿素、血红素等。
卟啉化合物——吡咯重要的衍生物，
这类化合物有一个共同的结构，都具有 卟吩环，它具有芳香性。
C H C O OH 2
N H
植物生长调节剂
(3)β －吲哚激素
HO N H CH2CH2NH2 5 羟基色氨
动物激素，参与神经思维的物质。
CH3O N H
CH2CH2NHAc
Melatonine 脑白金
8. 喹啉及其衍生物
喹啉存在于煤焦油中，是无色油状液 体，沸点238℃，能与大多数有机溶剂混 溶，在水中溶解度小，具有弱碱性，能与 强酸作用成盐。 许多天然或合成药中都含有喹啉环， 如金鸡纳树皮中的抗疟药奎宁、合成的抗 疟药氯喹以及局部麻醉药沙夫卡因。
(2)嘧啶的衍生物
NH2 N N OH N H NH2 N O
亚胺醇型 4-氨基-2-羟基嘧啶
酰胺型 4-氨基-2-氧嘧啶
胞嘧啶（C）
OH N N OH
O N H N H O
专业基础课-《医用化学》课程教学大纲
《医用化学》课程教学大纲适用对象：临床医学专业（学分：5 学时：90）课程属性：专业基础课开课单位：华侨大学生物医学学院一、课程的性质和任务：医用化学是临床医学专业基础课之一，它是本科生在一年级的必修课程，涵盖了无机、分析、物化和有机化学的基础理论与知识。
它的教学目的是使学生掌握物质结构概念、化学平衡基本理论、常见的化学分析方法以及有机化合物的基础知识，学习与医学相关的重要化合物，并使学生逐步养成辩证唯物主义的观点、科学的工作方法，逐渐提高学生分析问题和解决问题的能力，从而为学生后续课程的学习及今后的工作和科研奠定必要的基础。
二、教学内容和要求（含每章教学目的、基本教学内容和教学要求）：医用化学是临床医学本科生的第一门专业基础课。
先讲述原子结构、分子结构、化学平衡基础理论、滴定分析以及分光光度法等基础理论。
并在此基础上讲述有机化合物的命名、性质、制备以及在医学上的用途等有关知识，具体内容如下：第二章电解质溶液 (3课时)教学目的和要求：掌握酸碱质子理论及其应用；弱电解质的电离平衡及稀释定律的概念和应用；缓冲溶液的基本概念及计算；难溶电解质的组成与溶度积常数表达式的关系，沉淀的形成与转换的计算。
熟悉影响缓冲溶液性能的因素，缓冲溶液的选择和配制；同离子效应和盐效应对难溶盐的溶解-沉淀平衡的影响。
了解正常人体体液的pH范围、缓冲溶液对稳定血液pH的作用；沉淀溶解平衡在医学上的应用。
教学内容：介绍酸碱的基本理论(电离理论、质子理论、溶剂理论、电子理论和软硬酸碱理论)；重点介绍质子理论的基本要点和应用。
介绍弱酸、弱碱以及多元弱酸的解离平衡，酸、碱溶液中H3O+、OH-浓度的计算方法；缓冲溶液的基本概念、缓冲能力、配制方法和pH的计算；物质的溶解度和难溶电解质的溶度积常数之间的区别与联系；沉淀的生成和溶解；分步沉淀和沉淀的转化。
根据溶度积规则，判断沉淀-溶解平衡的移动方向。
第四章氧化还原反应与电极电势 (3课时)教学目的和要求：掌握氧化还原反应的基本概念；原电池和电极电势的基本概念，熟练地运用标准电极电势表来判断氧化剂和还原剂的相对强弱，氧化还原反应的方向、反应次序和平衡常数的计算；能斯特方程以及各种因素对电极电势的影响及有关计算。
有机化学杂环
H
• 胞嘧啶
O HN ON
H
尿嘧啶
O HN CH3 ON
H
胸腺嘧啶
NH2 NN
NN H
•
腺嘌呤
O HN N H2N N N
H
鸟嘌呤
• 杂环化合物是指成环的原子除碳以外还有 其它元素的原子（即杂原子）的化合物， 常见的杂原子有O、S、N等。但下述化合 物容易开环，性质与脂肪族的化合物相似， 不属于杂环化合物范畴。
N NO2
（β—硝基吡啶 20 %）
N
N
发烟 H2SO4 / HgSO4
230 ℃
SO3H
（吡啶—β —磺酸 71%）
Br2 300℃
N ＋
Br
β—溴代吡啶
N
Br
Br
3，5 二溴吡啶
• 3．氧化还原反应：由于吡啶环上的电子云 密度降低（缺π电子的体系），氧化反应难 以发生，若有侧链，侧链可以被氧化。故 吡啶更适合作氧化反应的溶剂，特别是需 要碱作催化剂时。
N
N
O
S
N
H
H
O
N
第一节 杂环化合物分类和命名
• 一、分类： • 五元杂环 • 六员杂环 • 单杂环 • 稠杂环 • 见表12-1
• 二、命名（母核）
• 杂环化合物的命很复杂。主要讨论最 常用的译音法，即将杂环母核根据国 际通用英文译音，选同音汉字再加 “口”字旁命名。例如：
N
O 恶唑
oxazole
一、呋喃、噻吩、吡咯的结构
3．氧化还原反应：由于吡啶环上的电子云密度降低（缺π电子的体系），氧化反应难以发生，若有侧链，侧链可以被氧化。
第二节 含氮六元杂环
胞嘧啶
含氮及杂环化合物
2598 含氮及杂环化合物内容提要本章主要讲述含C 、H 、O 、N 、X 等原子的化合物，着重阐述硝基化合物，胺类化合物以及胺的衍生物。
一些简单实用的杂环化合物也是本章学习的重点。
从结构上理解它们的性质，且掌握这些化合物的应用价值。
有机化合物除了含C 、H 外，还可含O 、N 、X 等杂原子。
前面讨论了含O ，X 的有机化合物，本章着重介绍有机含氮及杂环化合物。
前面章节中学过了腈、酰胺等含氮化合物，本章重点讨论硝基化合物、胺、季銨盐、重氮化合物、偶氮化合物和叠氮化合物。
它们的一般结构通式为：R-NO 2(Ar-NO 2) R-NH 2(Ar-NH 2) R 4N X ArN 2X(RN 2X) Ar-N=N-Ar(Ar')硝基化合物胺季銨盐类重氮化合物偶氮化合物由结构通式可知它们是不同氧化态的含氮有机物，因此，它们的性质和制备方法既有区别又有关联。
此外，本章还讨论C 与杂原子(如O 、N 、S)组成的环状化合物，即杂环化合物。
8.1 硝基化合物8.1.1 硝基化合物的命名和结构特征分子中含有硝基－NO 2的化合物称为硝基化合物，结构通式为：R-NO 2(Ar-NO 2)。
硝基化合物从结构上可看作烃的一个或多个氢原子被硝基取代的产物，可分为脂肪族硝基化合物和芳香族硝基化合物，脂肪族硝基化合物又可分为伯、仲、叔硝基化合物。
硝基化合物的命名类似于卤代烃，即以硝基为取代基命名，例如：CH 3NO 2CH 3CHCH 3NO 2CH 3O 2N硝基甲烷 2-硝基丙烷 对硝基甲苯在硝基化合物中，N 原子为sp 2杂化态，形成三个共平面的σ键，未参加杂化的具有一孤对电子的p 轨道与两个氧原子的p 轨道形成π43共轭体系。
两个N=O 键是等价的。
但习惯上写成R N， 也有的写成R NO 。
硝基甲烷分子的键长和键角为：H 3CNO OC －N 147pm ，N －O 122pm ，∠ONO 为 127°两个N －O 键的键长相等，说明它们没有区别。
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。
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。
而且医用药物结构中的大部分化合物都含有氮杂环，其中环合反应所生成的药物主要是以五元和六元杂环为主，所以下文将会重点对五元和六元杂环的化合过程进行阐述。
下表1中列举的是常见的环合反应形成的骨架和环合键。
2.1 五元杂环的环合反应在一般的药物合成反应中，五元杂环通常含有一两个杂原子，以下就采用了不同类型的环合试剂和不同方式的环合方式来对五元杂环的环合反应进行了详细的阐述。
食品加工过程中产生的杂环胺类化合物及其预防ppt课件
DiMeIQx 1.8 5.4 0.1 0.16 0.59
9
3. 杂环胺的致癌性及其作用机制
对多种器官具有致癌性； 间接致癌物，致癌机理：N－羟基化活化后的HCAs带正 电荷与DNA形成加合物。
10
4. 杂环胺的致突变性
具有强烈的致突变作用，比PAHs的致突变作用强，间接 致突变物；代谢活化后才有致突变性。 IQ和MeIQx对细菌的致突变性较强，PhIP 对哺乳动物细 胞具有较强的致突变性。
食品加工过程中产生的杂环胺类化合物 及其预防
1
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
肌酸酐
（2） 影响因素：烹调方式、食物成份 关键因素：烹调温度和时间 温度>200 ℃；时间：最初 5 min 达最高
8
一些烹调食品中杂环胺的含量(ng/g)
食品种类 牛排 鱼 鱼 猪肉 猪肉
烹调方法 烤或煎 烤或烧烤 煎 烤或烧烤 煎
PhIP 39 69 35 6.6 4.4
MeIQx 5.9 1.7 5.2 0.63 1.3
4
5
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。
6
不同温度、时间对油炸牛排中PhIp、MelQx含量的影响
7
杂环胺的生成
（1）前体物 ：
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。
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。
含氮有机化合物和杂环6
含
氮 重氮化合物、偶氮化合物
有
机 酰胺
化
合 物
含氮杂环
生物碱
1
第一节 胺 一.胺的结构
7N 1s22s22p3
sp3 杂化
2
N
H
107.3°
H
H
氨
H3C
N H
112.9°
110.5°
H
甲胺
N
H3C
108°
CH 3 CH 3
三甲胺
3
二. 胺的分类和命名 1.分类
4
名称 伯胺 仲胺 叔胺 季铵盐 季铵碱
N2Cl + H2O
氯化重氮苯
重氮化反应
N2Cl + H2O
OH + N2↑ + HCl
22
（2）仲胺和亚硝酸反应
(CH3)2NH + HNO 2 (CH3)2N N O + H2O
黄色
23
NHCH 3 + HNO 2
NO N CH 3 + H2O
黄色
24
(3) 叔胺和亚硝酸反应
N(CH 3)2
H2O / HCl RCOOH + NH4Cl
H2O / NaOHRCOONa + NH3
36
3. 与亚硝酸反应
R-CONH2 + HNO2 RCOOH + N2
37
三.重要的酰胺及其衍生物 1. 尿素(Urea)
O H2N C NH2
尿素
38
(一)弱碱性
O H2N C NH2 + HNO3
O
巴比妥类药物的通式
43
3. 磺胺类药物
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生物碱的重要类型
• 吡啶类：主要是喹喏里西啶类（苦参所含生物碱， 如苦参碱）。 • 莨菪烷类：洋金花所含生物碱，如莨菪碱。 • 异喹啉类：主要有苄基异喹啉类（如罂粟碱） • 苄基异喹啉类（汉防己所含生物碱，如汉防己甲 素）、原小檗碱类（黄连所含生物碱，如小檗碱） 和吗啡类（如吗啡、可待因）。 • 吲哚类：主要有色胺吲哚类（如吴茱萸碱）、单萜 吲哚类（马钱子所含生物碱，如士的宁）、二聚吲 哚类（如长春碱、长春新碱）。 • 萜类：乌头所含生物碱（如乌头碱）、紫杉醇。 • 甾体：贝母碱 • 有机胺类：麻黄所含生物碱，如麻黄碱、伪麻黄碱。
适度摄入的影响 咖啡因是一个中枢神经系统兴奋剂，也是一个新陈代谢的刺激剂。 咖啡因既被作为饮品，也被作为药品，其作用都是提神及解除疲劳。 食用咖啡因并不能减少所需睡眠时间，它只能临时的减弱困的感觉。 咖啡因有时也与其他药物混合提高它们的功效。咖啡因能够使减 轻头痛的药的功效提高40%，并能使身体更快的吸收这些药品缩短起作 用的时间。因此，很多非处方治疗头痛的药品中包含有咖啡因。咖啡 因也与麦角胺一起使用，治疗偏头痛和集束性头痛，也能克服由抗组 胺剂带来的困意。 早产婴儿的呼吸问题，有时也使用柠檬酸咖啡因治疗。使用柠檬 酸咖啡因疗法后，早产婴儿的支气管发育不良明显减少。此疗法的唯 一缺点是在治疗中暂时性的体重增长变慢。柠檬酸咖啡因在很多国家 只能通过处方获得。 对人类而言，咖啡因是安全的，但是咖啡因对某些动物而言确是 有毒性的，例如狗，马和鹦鹉，因为这些动物分解咖啡因的能力比人 类弱很多。咖啡因对蜘蛛有显著的影响，远远高于其他药物。
1、聚集态
甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺，常温：气体； 其他低级胺：液体； 十一个碳原子以上的胺：固体 2、沸点：10 胺、20胺能形成分子间氢键。(N-H·N)弱于(O· · H·O)。所以沸点高于相近分子量的烷烃，低于相应分子量的 · · 醇。
CH3CH2OCH2CH3 34.5oC (CH3CH2)2NH 56oC CH3CH2CH2CH2OH 117oC
N 2↑
CH3CH2CH2NH2
HCl
CH3CH2CH2 +
N2
– H+ 重排
∴此反应在有机合成上用途不大。
（2）芳香伯胺 芳香族伯胺
NaNO2 HCl
＜5℃
重氮盐 + N≡NCl
NH2 NaNO2 HCl ＜5℃
+ NaCl + H2O 氯化重氮苯
苯胺在0℃与亚硝酸作用可以生成相对稳定的重氮盐。芳胺的重 氮盐是非常重要的有机合成中间体
二甲(基)仲丁(基)胺
CH2NH2
苄胺
2. （IUPAC）复杂的脂肪胺以烃作母体，氨基作为取 代基
NH2 CH2CH2CHCH3
CH3NHCH(CH2)4CH3 CH3
1-苯基-3-氨基丁烷
CH3 CH3 CH3CH2CH2CHN C2H5
2-甲氨基己烷
2-甲乙氨基戊烷
3. 当氮原子同时连有芳基和脂肪基时，命名时必 须在脂肪烃基名称前面加“N”。
分布规律：（1）绝大多数生物碱分布 在高等植物，尤其是双子叶植物中， 如毛茛科、罂粟科、防己科、茄科、 夹竹桃科、芸香科、豆科、小檗科等。 （2）极少数生物碱分布在低等植物中。 （3）同科同属植物可能含相同结构类 型的生物碱。（4）一种植物体内多有 数种或数十种生物碱共存，且它们的 化学结构有相似之处。
3、溶解度：伯、仲和叔胺都能与水分子 通过氢键发生缔合，因此低级胺易溶于水。
四、 胺的化学性质
（一）碱性和成盐
1、碱性
sp3 N H3C
112.9o H
105.9
o
H
孤电子对使胺具有亲核性、碱性
R–NH2 + H2O + – RNH3 + OH
pKb
甲胺 3.38
二甲胺 3.27
三甲胺 4.21
几种重要的生物碱
生物碱的数量很多，到目前为止， 以知结构的就超过了两千种，而且结 构复杂多样，生理作用千差万别，不 能详细讨论。这里只能选择几种有代 表性的作简单介绍。
1）麻黄碱&伪麻黄碱
麻黄碱： 能兴奋大脑皮层及皮 层下中枢，使精神振奋； 麻黄碱对心脏有兴奋作用。
伪麻黄碱： 减轻感冒、过敏性鼻炎、 鼻炎及鼻窦炎引起的鼻充血症 状。
芳香族伯胺 脂肪族、芳香族仲胺 脂肪族叔胺 芳香族叔胺
定性分析 定性分析 合成或定性分析
1、伯胺
（1）脂肪伯胺 NaNO2 脂肪族伯胺 HCl 脂肪族重氮盐 醇 烯 ＋ 卤代烃 氮 NaNO2 [CH3CH2CH2–N≡N︰X ] H2O X CH3CH2CH2OH CH3CH2CH2X CH3CH＝CH2 + CH3CH2CH2
2）烟碱（俗称尼古丁）
*烟碱又名尼古丁，以柠檬酸或苹果酸 盐的形式存在于烟草中。国产烟叶约含 烟碱1—4%。 *烟碱为无色油状液体，碱性，能溶于水，有挥发性，烟叶的 气味便来自烟碱。 *
N N CH
3
吸烟对人体有害！
烟碱有剧毒，少量有兴奋中枢神经、增高血压的作用，大 量则抑制中枢神经系统，使心脏麻痹致死。成人口服致死量为 40—60mg（约1滴）
4）吗啡
吗啡是鸦片中最主要的生物碱。
罂粟科植物中含有二十多种生物碱，吗啡碱的含 量很高，约占10%。
吗啡能麻痹中枢神经，镇痛效果很 快，常用于局部麻醉剂。它是成瘾药 物。
药理作用有：
（1）对中枢神经系统的作用：强烈的麻醉、镇痛作用。 吗啡的麻醉、镇痛作用是自然存在的任何一种化合物无法比 拟的。它的镇痛范围广泛，几乎适用于各种严重疼痛包括晚 期癌变的剧痛，一次给药镇痛时间可达4-5小时，并且镇痛时 能保持意识及其他感觉不受影响。此外还有明显的镇静作用。 （2）对呼吸系统的作用：吗啡能抑制大脑呼吸中枢和咳 嗽中枢的活动，使呼吸减慢并产生镇压咳作用。 （3）对心血管系统的作用：治疗量吗啡对血管和心率无 明显作用，大剂量吗啡可引起体位性低血压及心动过缓。
C6H5N+H3Cl(C2H5N+H3)2SO42-
氯化苯铵
(CH3)3N+CH2C6H5Br-
硫酸二乙铵
(CH3)3N+CH2CH3OH-
溴化三甲苄铵
氢氧化三甲乙铵
（三 ）胺的结构
在氨分子中，氮原子和饱和烃中的碳原子一样，首先发生轨 道杂化，形成4个sp3 杂化轨道，其中一个sp3 杂化轨道被孤对电 子占据，其余3个sp3 杂化轨道分别与氢原子的S轨道形成3个N– Hσ键，如图所示。胺具有与氨类似的结构，如图所示。
生物碱的物理性质有哪些？
• • • • • 液体生物碱：烟碱、槟榔碱、毒藜碱。 具挥发性的生物碱：麻黄碱、伪麻黄碱。 具升华性的生物碱：咖啡因 具甜味的生物碱：甜菜碱 有颜色的生物碱：小檗碱、蛇根碱、小檗 红碱。 另外需注意生物碱的旋光性受多种因 素的影响，如溶剂、pH值、生物碱存在状 态等。同时生物碱的旋光性影响其生理活 性，通常左旋体的生理活性强于右旋体。
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
叔胺＞仲胺＞伯胺＞氨
(伯胺)
3、按氨基数目，分为一元胺、二元胺和三元胺
CH3CH2NH2 一元胺
H2NCH2CH2NH2 二元胺
H2NCH2CHCH2NH2
NH2 三元胺
（二）命名：
1. 简单的脂肪胺以胺为母体，烃基作为取代基，在烃基 名称后面加上“胺”。
NH2
环己胺 H2N(CH2)6NH2 1,6-己二胺
(CH3)2NCHCH2CH3 CH3
（3）苯环上取代基（间位及对位）主要体现了电子效 应的影响：如硝基等吸电子基能使芳胺的碱性减弱， 甲基等给电子基则使碱性增强：
（二） 与亚硝酸的反应
样品 脂肪族伯胺 与亚硝酸反应的现象 生成不稳定的重氮盐， 定量的放出氮气 生成稳定的重氮盐 黄色的油状或固状的N亚硝基胺 不反应 亚硝化反应 用途 脂肪族伯胺的定量或定 性分析 合成
第一节 胺（à n）类
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。
许多源于植物碱性的含氮化合物(又称生物碱)具有 很强的生理活性，常被用作药物。
CH3
CHOHCHCH3 NHCH3
N
H
L-麻黄碱(1R,2S)
OOCCH
阿托品
CH2OH
[药理作用]升压， 兴奋中枢神经
主要用其硫酸盐解除 痉挛,减少分泌,缓解 疼痛,散大瞳孔
生 物 碱
• 生物碱是指一类来源于生物界（以植物 为主）的含氮有机化合物。多数生物碱 分子具有较复杂的环状结构，且氮原子 在环状结构内，大多呈碱性，一般具有 生物活性。但有些生物碱并不完全符合 上述生物碱的含义，如麻黄碱的氮原子 不在环内，咖啡不显碱性等。
胺分子是四面体结构。氮原子在四面体的中心，一对孤电子 “好像”一个基团一样处于四而位的一个顶角上,其它3个顶角分别 被烷基或氢原子占据。
芳香胺的结构有所不同，氮原子的孤对电子所在的 轨道和苯环π电子轨道重叠，孤对电子离域，使整个体 系的能量有所降低。苯胺分子的轨道结构如图所示。
三、 胺的物理性质
2、仲胺
脂肪族、芳香族仲胺
致癌！
HNO2