9.3 酰胺 课件(共16张PPT) 《有机化学》同步教学(北京理工出版社)

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9.3 酰胺 课件(共16张PPT) 《有机化学》同步教学(北京理工出版社)

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9.3 酰胺
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一、酰胺的命名
酰胺可以根据其分子中所含的酰基命名,称为“某酰胺”,例如:
若酰胺的氮原子上连有简单的取代基,用“N-某基”来表示。例如:
9.3 酰胺
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若氨基的氮原子上连有两个酰基时,则称为“某酰亚胺”。例如:
二、酰胺的结构
由于酰胺分子中氮原子上的孤对电子和羰基之间可以形成p-π共轭,因此碳氧键和碳氮键的键长趋于平均化,其结构可以表示如下:
第3节 酰胺
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三、酰胺的物理性质
常温下,除甲酰胺外,绝大多数酰胺都是固体,这是由于酰胺分子间可以形成氢键,若氮上氢原子逐步被烃基取代,氢键的缔合作用减小或消失,因此N-取代酰胺的熔点和沸点比较低。例如甲酰胺的熔点为2℃,而N,N-二甲基甲酰胺的熔点为-61℃。
低级的酰胺能溶于水,例如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和N,N-二甲基乙酰胺是很好的非质子极性溶剂,可以与水以任何比例混合。高级酰胺在水中的溶解度较小。
第3节 酰胺
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四、酰胺的化学性质
1.酸碱性
氨基中氮原子上有一对孤电子,易与氢质子结合而显示碱性。但在酰胺分子中,氨基与羰基的碳原子相连,氮原子上的孤电子对与羰基之间形成p-π共轭体系,使得氮原子上的电子云密度降低,其结合质子的能力减弱,所以酰胺一般接近中性。而在酰亚胺分子中,氮原子与两个羰基相连,氮原子上的电子云密度更低,使得氮原子上所连的氢原子活性增强,从而表现出一定的酸性。例如:
2.水解和脱水反应
酰胺是一种羧酸衍生物,能发生与酰卤、酸酐和酯相类似的反应。但酰胺的反应活性低于其他羧酸衍生物。酰胺的水解反应必须在酶、强酸或强碱的催化下,长时间回流才能进行。例如:
第3节 酰胺
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酰胺在P2O5,SOCl2等强脱水剂存在下加热也可以发生脱水反应,产物为腈,这也是制备腈的一种方法。此方法尤其适用于用卤代烃和NACN的亲核取代反应所难以制备的腈。例如:
3.霍夫曼降解反应
酰胺与溴或氯的碱性溶液作用时,酰胺分子中的羰基被脱去,生成比原来的酰胺少一个碳原子的伯胺,该反应是霍夫曼首先发现的,故称为霍夫曼降解反应,也称为霍夫曼重排反应。此反应可以用来制备高纯度的伯胺,且产率较高。例如:
RCONH2+Br2+NaOH→RNH2+Na2CO3+H2O+NaBr
第3节 酰胺
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4.与亚硝酸反应
与伯胺相同,具有伯氨基的酰胺(氮原子上的两个氢原子未被取代的酰胺,也称为伯酰胺)也可以与亚硝酸反应,放出氮气,同时生成羧酸:
RCONH2+NaNO2+HCl→RCOOH+N2↑
五、碳酸的酰胺
碳酸从结构上看,是一个双羟基化合物,可以看做是羟基甲酸,也可以看做是共用一个羰基的二元酸。碳酸本身不稳定,但它的许多重要衍生物是稳定的。碳酸中一个羟基或者两个羟基被氨基取代,分别可以形成氨基甲酸和尿素两种酰胺。氨基甲酸本身很不稳定,易分解为CO2和NH3。
第3节 酰胺
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1.氨基甲酸酯
碳酸中的两个羟基分别被氨基和烷氧基取代即形成氨基甲酸酯,与氨基甲酸不同,氨基甲酸酯是稳定的。氨基甲酸酯可以由氯代甲酸酯和氨反应制备。它是一类具有特殊生化性能的重要化合物,已被广泛应用在医药和农业领域。如下面两种氨基甲酸酯可用做镇静剂:
第3节 酰胺
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还有许多氨基甲酸酯类化合物作为农药使用,具有专一性强、易分解、残毒小等特点。如作为杀虫剂的西维因,作为除草剂的灭草灵等。
2.尿素
尿素是碳酸的全酰胺,也称脲,它是碳酸的重要的衍生物,也是多数动物和人类体内蛋白质代谢的最终产物。尿素是人工合成的第一个有机化合物,在有机化学发展史上占有重要的地位。工业上由NH3和CO2在高温高压下制得。
第3节 酰胺
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尿素为白色结晶,熔点为135℃,易溶于水和乙醇。尿素主要用做肥料,一部分用来制备尿素甲醛树脂,少量用来制备一种重要的安眠剂——巴比妥酸。
尿素除了具有一般酰胺的化学性质外,还有一些特殊性质,其主要的化学性质如下:
(1)成盐 与一般的酰胺相比,尿素分子结构中羰基碳原子与两个氨基相连,其碱性稍强,但其碱性还不足以用石蕊试纸检验。尿素可以与硝酸、醋酸形成不溶性的盐,这一性质可以用来从尿液中分离提取尿素。
第3节 酰胺
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第3节 酰胺
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(4)二缩脲反应 当缓慢加热尿素至其熔点以上时,在两分子尿素之间可以脱去一分子氨,缩合生成二缩脲。
二缩脲是一种难溶于水的无色针状结晶,熔点为160℃。二缩脲在碱性溶液中与硫酸铜作用呈现紫红色,称为二缩脲反应,该反应可以用来鉴定尿素。除二缩脲外,凡是分子中含有两个或两个以上酰胺键的化合物,如多肽、蛋白质等都可以用这个反应来鉴定。
第3节 酰胺
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表9-1
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表9-2
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