胺的分类和命名

胺快速概览

胺在自然界中很丰富，它们是蛋白质、核酸、酶和药物的主要组成部分。胺是一类含有碱性氮原子和孤对电子的有机化合物。它们实际上是氨的衍生物，通过用碳基团取代氨的一个或多个现有氢原子而形成。它们的特点是具有 sp3 杂化的氮原子。

胺的分子式：R_3-xNH_x

结构表示

胺的分类

根据连接到氮原子的取代基数量对胺进行分类

胺根据连接到中心氮原子的碳基团数量被分类为伯胺（1°）、仲胺（2°）或叔胺（3°）。这种分类如下：

1. 伯胺：它是通过用烷基或芳基取代氨中的一个氢原子形成的，因此伯胺中的氮原子只连接一个碳基团。

例如，伯烷基胺的例子是甲胺，而芳基胺的例子是苯胺。

化学结构式：RNH₂

伯胺的分子结构

2. 仲胺：它是通过用烷基或芳基取代氨中的两个氢原子形成的，因此仲胺中的氮原子连接两个碳基团。

例如，一个常见的例子包括二甲胺。

化学结构式：R₂NH

仲胺的分子结构

3. 叔胺：它是通过用烷基或芳基取代氨中的三个氢原子形成的，因此叔胺中的氮原子连接三个碳基团。

例如，这类胺的例子有三甲胺和 EDTA。

化学结构式：R₃N

叔胺的分子结构

4. 季铵盐：除了 1°、2° 和 3° 胺的盐之外，还可以有胺阳离子，这些阳离子含有连接到中心氮原子的四个烷基，无论周围溶液的 pH 值如何，它们总是带正电荷。这些盐称为季铵盐。

这一类称为季铵化合物的第四类胺，是通过取代铵离子所有四个氢原子而制备的。在这类胺中，中心氮原子有四个有机取代基并带有正电荷。

化学结构式：R₄ N+X-

季铵盐的分子结构

根据连接到氮的取代基类型对胺进行分类

根据取代基的类型，胺被分为脂肪胺和芳香胺。

• 脂肪胺是只有脂肪族基团连接到其上的胺。
• 芳香胺是有一个或多个芳基连接到其上的胺。

根据链结构对胺进行分类

胺也可以是开链或环状结构。

开链是指氮不属于环的一部分，而环状胺是指氮是环的成员，这意味着氮本身是脂肪族性质的。

例如，苯胺（环状），乙胺（开链）。

胺的命名

简单伯胺、仲胺和叔胺的命名

最古老、最常用的烷烃系列命名系统通常被称为俗名命名系统。在此系统中，胺的常用名称是通过按字母顺序排列氮原子上烷基取代基的名称首字母，然后在后面加上后缀“-胺”来获得的。

例如，甲胺、乙胺、丁胺等。

使用 IUPAC 系统的胺命名

还有一种替代的胺命名方法，这种方法用后缀“-胺”取代碳氢化合物名称的末尾“-e”来表示官能团 ?NH2。请始终记住，连接到 NH2 的最大基团被选作仲胺和叔胺的母体，其余的基团被指定为取代基。

简而言之，首先识别给定化合物结构中最长的烷烃链，然后用“-胺”替换最长链的烷烃名称的“e”结尾。取代基通过其位置编号来定位。连接到氮原子的基团使用“N”作为其位置编号来定位。更复杂的伯胺以 ?NH₂ 作为氨基取代基进行命名。

例如，N-乙基-N-丙胺，CH₃ CH₂NHCH₂CH₂CH₃

芳香胺的命名

环状胺以母体环状化合物苯胺的衍生物命名。连接到氮原子的取代基使用“N-”作为其位置编号来指示。

例如，N,N-二甲基苯胺。

胺盐的命名

胺的盐通过将“胺”改为“铵”并在单词末尾添加负离子的名称来命名（例如，氯作为负离子，在以下示例的名称末尾写为氯化物）。

例如，甲基氯化铵

伯胺、仲胺和叔胺之间的区别

胺类型的鉴定

有许多测试用于鉴定胺的类型及其结构排列，其中一些如下所示：

区分伯胺、仲胺和叔胺的鉴定测试如下：

Hinsberg 试验

Hinsberg 试验用于鉴定伯胺、仲胺和叔胺。磺酰氯用作 Hinsberg 试验的试剂。在此试验中，胺作为亲核试剂攻击亲电试剂（磺酰氯）。该反应在中性介质中进行。观察如下：

1. 伯胺与苯磺酰氯反应生成取代的磺酰胺，该磺酰胺可溶于碱性介质。
2. 仲胺形成不溶于碱的取代磺酰胺。
3. 叔胺不与苯磺酰氯反应。

区分芳香胺和脂肪胺的鉴定测试如下：

亚硝酸试验

胺与亚硝酸（HNO2）的反应是另一种测试，不仅可以区分胺是伯胺、仲胺还是叔胺，还可以区分脂肪胺或芳香胺。在进行此测试之前需要注意的几点：

1. 伯芳香胺和伯脂肪胺与亚硝酸反应生成中间重氮盐。
2. 脂肪族重氮盐自发分解，通过快速失氮，特别是当原始氨基连接到仲碳或叔碳时，而大多数芳香族重氮盐在 0°C 时稳定，但在升温至室温时会缓慢失氮。
3. 仲脂肪胺与亚硝酸反应生成 N-亚硝胺，它们通常是黄色油状物或固体。这些是致癌化合物；因此，建议学生不要对仲胺进行亚硝酸测试。
4. 叔脂肪胺不与亚硝酸反应，但会形成可溶性盐。
5. 叔芳香胺与亚硝酸反应生成 C-亚硝胺的橙色盐酸盐。用碱处理会释放出蓝色或绿色的 C-亚硝胺。

实验室进行亚硝酸试验的步骤

1. 将 0.5 g 胺溶解在 5 mL 浓盐酸和 2.5 mL 水的混合物中，在试管中制备 0.5 mL 胺溶液。
2. 然后将其在冰浴中冷却至 0°C。
3. 在另一个试管中，将 0.5 g 亚硝酸钠溶解在 2.5 mL 水中。
4. 将该溶液滴加到胺盐酸盐的冷溶液中，同时不断摇动。
5. 从中取出 2 mL 最终溶液到另一个试管中，轻轻加热，并准备检查气体的产生。

使用上述亚硝酸试验鉴定胺的具体观察结果如下：

1. 在 0°C 加入水性亚硝酸钠溶液时出现快速起泡或冒泡的迹象表明存在伯脂肪胺。
2. 升温至室温时出现气体（看起来像起泡）表明胺是伯芳香胺，溶液应进行偶联反应。
3. 如果生成淡黄色油状物或低熔点固体，且没有气体逸出，则原始胺是仲胺。
4. 如果生成深橙色溶液或橙色晶体固体，即 C-亚硝胺的盐酸盐，则该胺是叔芳香胺。用几滴 10% 氢氧化钠或碳酸钠溶液处理 2 mL 此溶液会产生亮绿色或蓝色亚硝胺碱。

仲脂肪胺的鉴定试验

二硫化碳试剂试验（用于仲脂肪胺）

1. 在试管中，将 50 mg（1-2 滴）胺溶解在 5 mL 蒸馏水中（如果需要，可加入 1-2 滴浓盐酸）。
2. 在另一个试管中，将 0.5-1 mL 浓氨水与 1 mL 氯化镍在二硫化碳试剂（NiCl2/CS2）存在下混合。
3. 将第一个试管中的 0.5-1 mL 加入第二个试管中。
4. 明显的沉淀表明未知胺是仲脂肪胺。轻微的浑浊表明存在痕量的仲胺作为杂质。