1、 氨分子中的氮是接近sp3雜化的，它以3個(gè)sp3軌道與氫的s軌道形成 鍵，留下一對(duì)未成鍵電子占據(jù)另一個(gè)sp3軌道，HNH的夾角為107.3o。 脂肪胺具有類似的結(jié)構(gòu)。未成鍵電子對(duì)對(duì)于胺的化學(xué)是非常重要的，因?yàn)榘返膲A性、親核性都與它有關(guān)。 芳香胺的結(jié)構(gòu)有些不同，由于未成鍵電子對(duì)與芳環(huán)的 電子發(fā)生共軛，使原來(lái)為sp3軌道的未成鍵電子對(duì)的P性質(zhì)增加，使氮由sp3雜化趨向于sp2雜化。如苯胺分子雖仍為棱錐體，但趨向于平面化，HNH的平面與苯環(huán)平面間夾角為39.4o，HNH鍵角為113.9o。 由于胺分子呈棱錐形，若氮所連三個(gè)基團(tuán)不同，則該胺應(yīng)具有手性，但實(shí)際沒有分離得到旋光異構(gòu)體，這是因?yàn)檫@一對(duì)對(duì)映體

2、很易相互轉(zhuǎn)化。季銨鹽不能進(jìn)行氮轉(zhuǎn)化，因此可以分離得到穩(wěn)定的旋光異構(gòu)體13.2 胺的命名胺的普通命名系統(tǒng)命名13.3 胺的物理性質(zhì) 胺是中等極性的物質(zhì)。1o胺與2o胺分子間可以形成氫鍵，3o胺因氮上無(wú)氫，自身分子間不能形成氫鏈。所以，相同分子量的化合物的沸點(diǎn)是lo胺 2o膚3o胺烷烴。但胺的氮?dú)溟g的氫鍵不如醇、羧酸的氧氫間氫鍵強(qiáng)，所以，相同分子量胺的沸點(diǎn)比醇、羧酸低。 較低分子量的胺都易溶于水，因?yàn)樗鼈兌伎膳c水形成氫鍵。3o胺雖然不能提供氫鍵的氫，但可以提供形成氫鍵的氮，所以仍可與水形成氫鍵。 胺有難聞的氣味。許多脂肪胺有魚腥臭。己二胺與戊二胺有腐爛肉的臭味，所以它們又分別稱為腐胺與尸胺。 許多

3、胺有一定生理作用。氣態(tài)胺對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有輕微抑制作用。苯胺是有毒的，可引起皮膚起疹、惡心、視力不清、精神不安，使用時(shí)要小心。有些芳香胺是致癌物質(zhì)。13.4 胺的化學(xué)性質(zhì)1. 胺的堿性與弱酸性(1)胺的堿性 如醇、醚的氧上一樣，胺的氮上有末成鍵電子對(duì)，可以與質(zhì)子結(jié)合，所以顯堿性。胺的共軛酸的Ka大， pKa小，則堿性弱；否則相反。 (2) 1o胺與2o胺的酸性 1o胺與2o胺不僅是一個(gè)堿，而且也是一很弱的酸。在強(qiáng)堿作用下可失去質(zhì)子形成氮的負(fù)離子，或稱胺的共軛堿。胺的酸性強(qiáng)弱次序與胺的堿性次序正相反，為芳香胺氨脂肪胺。 2胺的烷基化 氨，1o胺，2o胺與3o胺可與1o及2o鹵代烷發(fā)生SN2反應(yīng)，得

4、到相應(yīng)的1o，2o，3o胺與4o銨鹽。若用大大過(guò)量的氨與鹵代烷反應(yīng)，可以減少多烷基化產(chǎn)物， 實(shí)質(zhì)上胺的烷基化反應(yīng)是胺作為親核試劑進(jìn)行的取代反應(yīng)，所以親核性(堿性)弱或空間位阻大都很難使反應(yīng)正常進(jìn)行。 在烷基化反應(yīng)中，鹵代烷只能用1o與2o鹵代烷，3o鹵代烷幾乎全部進(jìn)行消除反應(yīng)；一般芳基鹵化物不能反應(yīng)，但鄰、對(duì)位有強(qiáng)吸電子基的芳基鹵化物仍可反應(yīng)，如對(duì)硝基溴苯可以與胺反應(yīng)。烷基化試劑除鹵代烷外，還可用硫酸酯，如硫酸二甲酯及對(duì)甲苯磺酸酯等。 Gabriel合成方法制備1o胺，為了避免鹵代烷與氨反應(yīng)時(shí)出現(xiàn)多烷基化的麻煩， 可用Gabriel方法制備1o胺：3. 胺的磺?；c?；鞍放c醛、酮的反應(yīng) 胺與

5、酰氯、酸酐、酯、羧酸及1o胺與醛、酮的反應(yīng)己作介紹。 1o胺與2o胺可與苯磺酰氯反應(yīng)，得到N-取代與N,N-二取代苯磺酰胺。3o胺與苯磺酰氯形成鹽，它很易與KOH水溶液反應(yīng)又變回胺： 上述反應(yīng)常用來(lái)鑒別與分離1o胺，2o胺與3o胺, 此反應(yīng)稱為Hinsberg測(cè)試法。 4胺與亞硝酸的反應(yīng) (1) 1o胺與亞硝酸反應(yīng)形成重氮鹽 1o胺作為親核試劑與亞硝酸失水形成的N2O3反應(yīng)，得N-亞硝基胺，再經(jīng)互變異構(gòu)及失水，形成重氮鹽 脂肪族重氮鹽不穩(wěn)定，甚至在低溫也不能穩(wěn)定存在，易分解得到一復(fù)雜的混合物，在合成上用途不大。但是可以利用正碳離子重排的性質(zhì)，進(jìn)行擴(kuò)環(huán)或縮環(huán)的反應(yīng)，如：(2) 2o胺與亞硝酸反應(yīng)

6、生成N-亞硝基胺 它是一種黃色、中性、水不溶的油狀物?？捎眠€原方法將亞硝基除掉，得到原來(lái)的胺。 許多N-亞硝基胺具有強(qiáng)烈的致癌作用?，F(xiàn)認(rèn)為它在生物體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化成活潑的烷基化試劑并可與核酸發(fā)生反應(yīng)，這是它致癌作用的原因。 過(guò)去腌制臘肉、火腿常加少量NaNO2，以防腐并保持色澤鮮艷，但它可以產(chǎn)生亞硝胺，所以現(xiàn)己禁止使用。(3) 3o脂肪胺與亞硝酸生成3o銨鹽與N-亞硝基銨鹽的混合物 在低溫時(shí)，N-亞硝基銨鹽是穩(wěn)定的；在較高溫時(shí)，于酸性水溶液中分解成醛與N-亞硝基胺, 這些反應(yīng)沒有什么合成價(jià)值。 3o芳香胺與亞硝酸反應(yīng)可在芳香環(huán)上進(jìn)行亞硝基化，因?yàn)榘坊鞘狗辑h(huán)活化的強(qiáng)活化基團(tuán)。5胺的氧化 胺很容易被

7、氧化，也是合成上經(jīng)常防止它產(chǎn)生的一個(gè)副反應(yīng)。但是選擇適當(dāng)?shù)难趸瘎?，它又是一個(gè)可利用的反應(yīng)。1o胺的氧化反應(yīng)比較復(fù)雜，一般情況下沒有多少使用價(jià)值。若使用過(guò)三氟乙酸,可將1o胺氧化成硝基化合物, 這是制備特殊硝基化合物的一種方法：2o胺與H2O2反應(yīng)形成羥胺，有些產(chǎn)率較高，可在合成中應(yīng)用。如3o胺與H2O2或過(guò)乙酸反應(yīng), 可以得到高產(chǎn)率的N-氧化物。 6. 胺的消除反應(yīng)季銨堿與3o胺的N-氧化物可以在100oC以上溫度發(fā)生消除反應(yīng)。 季銨堿的消除反應(yīng)又稱為霍夫曼(Hofmann)消除反應(yīng), 它屬E2反應(yīng), 但消除取向不同于鹵代烷的E2反應(yīng), 即所得主要產(chǎn)物具有最少取代的烯烴。如 還有一種看法認(rèn)為季

8、銨堿的消除取向與胺的 -碳上氫的酸性大小有關(guān)。如上例中C1上的氫為甲基氫，C3上氫為亞甲基氫，受C4甲基給電子的影響，因此它的酸性比C1上氫小，所以C1上氫較易被OH-奪取，得含取代基少的烯烴。當(dāng) -碳上有吸電子基團(tuán)時(shí)， -碳上的氫酸性增加，更利于被OH-奪取，如： 此時(shí)霍夫曼規(guī)則不適用。 根據(jù)霍夫曼消除反應(yīng)的次數(shù)、生成產(chǎn)物雙鍵的位置，可以判斷原來(lái)胺的結(jié)構(gòu)，常用于生物堿結(jié)構(gòu)的測(cè)定。 3o 胺N-氧化物加熱可以消除二烷基羥胺，形成烯，稱此為Cope消除反應(yīng)： 該反應(yīng)比霍夫曼消除反應(yīng)所需溫度稍低一些，不在強(qiáng)堿條件下進(jìn)行，因此副反應(yīng)與重排少一些。消除反應(yīng)速度與 , 碳上取代基大小有關(guān)，大有利于消除。

9、該反應(yīng)可以打開含氮的5與7-10員的環(huán)，但不能打開含氮的6員環(huán)。該反應(yīng)為順式消除，現(xiàn)認(rèn)為它通過(guò)一環(huán)狀過(guò)渡狀態(tài)，與酯的消除相似。同時(shí)， -H酸性強(qiáng)的易消除。7芳香胺環(huán)上的親電取代反應(yīng) 氨基(-NH2，-NHR，-NR2)具有強(qiáng)的給電子共扼效應(yīng)，活化芳香環(huán)，使其鄰、對(duì)位電子云密度大大增加, 易進(jìn)行親電取代反應(yīng)。 (1)芳香環(huán)被活化，使親電取代反應(yīng)易于發(fā)生，如鹵代反應(yīng)不用催化劑，苯胺在稀鹽酸水溶液中用氯或溴鹵化，即可得到三鹵代苯胺。（2）胺易被氧化。為減少副產(chǎn)物，苯胺硝化前(硝酸也是氧化劑)需要先將氨基保護(hù)起來(lái)，硝化后再去保護(hù)基，得硝基苯胺。(3) 苯胺的磺化需經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)加熱可得很好產(chǎn)率的對(duì)氨基苯磺酸

10、。 (4) ?；磻?yīng)。N,N-二取代苯胺與乙酰苯胺不能進(jìn)行N-?；?，可用溫和條件進(jìn)行C-酰化。而且，N,N-二烷基苯胺可用二甲基甲酰胺與POCl3進(jìn)行?；?，在苯環(huán)上引入醛基。但此反應(yīng)在一般苯環(huán)上是不進(jìn)行的，因?yàn)樗鑿?qiáng)活化的苯環(huán)。此反應(yīng)叫Vilsmeier反應(yīng)：8烯胺的反應(yīng) 氨基可使苯環(huán)鄰對(duì)位活化。同理，它也可使烯鍵的 -碳原子活化，使其具有較強(qiáng)親核能力，可以與活潑的鹵代烷發(fā)生烷基化，與酰氯發(fā)生酰基化，與 , -不飽和酸酯、酮等發(fā)生共軛加成。將其產(chǎn)物經(jīng)酸水解可得到醛、酮的烷基化、?；斑~克爾(Michael)加成產(chǎn)物。從烯胺的共振式，可以了解其反應(yīng)的根由：烯胺是2o胺(常用環(huán)狀2o胺)與醛、酮

11、反應(yīng)脫水后得到。如： Mannich反應(yīng)： 烯胺可以起親核試劑的作用，而2o胺與甲醛在強(qiáng)酸存在下形成的亞銨離子可以起親電試劑作用，它們都可以形成碳碳鍵。 當(dāng)將2o胺、甲醛及可以烯醇化的醛或酮在濃鹽酸存在下，于水浴中加熱可以得到 -胺基酮, 該反應(yīng)稱為mannich反應(yīng)。 該反應(yīng)歷程實(shí)際是甲醛與二甲胺先形成亞銨離子，然后亞銨離子加到苯乙酮烯醇式的雙鍵上，最后得到 -氨基酮，又稱Mannich堿，是很有用的合成中間體，它經(jīng)加熱蒸餾可得乙烯基酮與2o胺： 若將酮與Mannich堿共熱，再經(jīng)酸水解可得酮與 , -不飽和酮的邁克爾加成產(chǎn)物。115 芳香族重氮鹽、重氮甲烷與疊氮化合物的反應(yīng)1. 芳香族重氮

12、鹽的反應(yīng) 芳香族重氮鹽是由1o芳香胺在強(qiáng)酸溶液中，與NaNO2(立即產(chǎn)生HNO2)在5以下低溫反應(yīng)制得。由于重氮基與芳環(huán)發(fā)生共軛，所以它比脂肪族重氮鹽穩(wěn)定。重氮鹽溶于水，并完全電離。干的重氮鹽極易爆炸，但水溶液無(wú)此危險(xiǎn)，所以在水溶液中制得的重氮鹽就不再分離，直接用于下步反應(yīng)。(1)芳香族重氮鹽的置換反應(yīng)芳香族重氮鹽的重氮基可以為一系列基團(tuán)置換，如下列反應(yīng)所示。 在這些反應(yīng)中，基本上是兩種歷程： aSN1歷程：由于N2是很好的離去基團(tuán)，因此重氮鹽很易放出N2，生成芳基正碳離子，然后與親核試劑反應(yīng)得置換產(chǎn)物，如置換OH，I, F, SH及SCN等均為此類反應(yīng)。b自由基反應(yīng)歷程：重氮鹽與亞銅離子發(fā)生

13、單電子轉(zhuǎn)移的氧化還原反應(yīng)，形成芳基自由基中間體，芳基自由基再奪取鹵化銅、氰化銅的鹵素、氰基而得到鹵代芳烴、芳甲腈。 重氮鹽與H3PO2反應(yīng)也是自由基反應(yīng)歷程。在實(shí)際應(yīng)用芳香族重氮鹽的置換反應(yīng)時(shí)，特別是按SN1歷程進(jìn)行的反應(yīng)，重氮鹽的負(fù)離子要盡可能選擇親核性弱的，這樣可以減少副反應(yīng)。如制備羥基或碘置換的重氮鹽往往用硫酸，因HSO4-負(fù)離子親核性極弱。 與氟的置換通過(guò)重氮氟硼酸鹽，加熱分解得到氟代芳烴。同樣，通過(guò)重氮氯(溴)硼酸鹽，也可制得氯(溴)代芳烴。 重氮鹽在銅作用下，還可與NaNO2，Na2SO3置換，得到硝基芳烴和芳烴磺酸鹽。 重氮鹽與氫的置換實(shí)際上是去胺化反應(yīng)，它在合成上極為重要。例如

14、，由苯合成1,3,5-三溴苯，直接溴化是得不到的。但由苯胺進(jìn)行溴化得2,4,6-三溴苯胺，再進(jìn)行去胺化，則很容易得到：(2) 重氮偶合反應(yīng) 芳香族重氮鹽是弱的親核試劑，它們可以和高度活化的芳香族化合物發(fā)生偶合得到偶氮化合物。這種反應(yīng)稱為重氮偶合反應(yīng)，最常用于合成偶氮染料。高度活化的芳香族化合物一般為酚與3o芳胺。 重氮鹽與酚的偶合在微堿性溶液中進(jìn)行較快，因?yàn)樵谶@種條件下，有相當(dāng)數(shù)量的酚轉(zhuǎn)變?yōu)锳rO-。ArO-比酚活潑，因此反應(yīng)較快。但是若溶液堿性太強(qiáng)(pH10)，重氮鹽將與OH-結(jié)合形成不能偶合的偶氮?dú)溲趸锱c偶氮酸鹽，使偶合速度反而降低，甚至不能進(jìn)行。 重氮鹽與胺的偶合在微酸性溶液中進(jìn)行較快

15、(pH 5-7)，因?yàn)樵谶@種條件下，重氮離子濃度較高、同時(shí)胺沒有全部變成不活潑的銨鹽，所以反應(yīng)速度較快。但是若溶液的酸性增加(pH5)，則胺大部變成銨鹽，偶合速度反而變慢，甚至不能進(jìn)行。偶氮芳烴有著鮮艷的顏色，所以被廣泛用來(lái)作為染料。如迎春紅： 2重氮甲烷 重氮甲烷是重氮烷系列中最低的一個(gè)，它是一種黃色、有毒、易爆炸的氣體。它的乙醚溶液比較安全，但操作時(shí)仍需小心，因?yàn)椴Ａчg的摩擦即可引起爆炸。但由于它高度專一的活性，仍廣泛應(yīng)用于合成中。 重氮甲烷是一偶極化合物，具有強(qiáng)的親核性。它可在溫和條件下與醇、酚形成醚；與羧酸形成酯；與酰氯可以得到 -重氮酮；再水解，可得比酰氯多一個(gè)碳的酸；與烯鍵可進(jìn)行環(huán)

16、加成反應(yīng)，得雜環(huán)化合物；受熱或光照，產(chǎn)生卡賓。醇 、酚、酸與CH2N2反應(yīng)歷程基本一樣。即：而與酰氯反應(yīng)則稍有不同。 重氮甲烷可由N-甲基-N-亞硝基酰胺或磺酰胺與濃的KOH水溶液在乙醚與水溶液的兩相體系中反應(yīng)得到，產(chǎn)物溶于乙醚中。 3疊氮化合物疊氮化合物RN3是具有4電子的1,3-偶極化合物，其共振結(jié)構(gòu)為: N3-是很好的親核試劑，與鹵代烷反應(yīng)經(jīng)還原可得1o胺, 放出N2。 NaN3與酰氯反應(yīng)可以得到?；B氮化物。加熱分解放出氮?dú)獠⑿纬僧惽杷狨?，加水形成胺；或直接在水中加熱分解得到胺。此反?yīng)稱為Curtius反應(yīng)。 疊氮酸與羧酸反應(yīng)可直接得到異氰酸酯，如有水存在可直接得到胺，此反應(yīng)稱為施密特

17、反應(yīng)。如：13.6 胺的制備反應(yīng)提要(1) 氨、胺的烷基化反應(yīng)。(2) 酰胺、腈的還原(3)硝基化合物的還原。常用催化氫化，強(qiáng)酸與Fe，Zn，Sn等。(4) 還原胺化。醛酮與氨或1o胺反應(yīng)后經(jīng)催化氫化或化學(xué)還原得到1o胺或2o胺。 1o胺或2o胺與甲醛和甲酸反應(yīng)可得到2o胺成3o胺。(5)酰胺的霍夫曼重排。(6) Gabriel合成法制1o胺。13.7 氨基酸 分子中含有氨基的羧酸叫做氨基酸(amino acid)。自然界中的氨基酸絕大多數(shù)是 -氨基酸。 -氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位，蛋白質(zhì)徹底水解生成 -氨基酸。因此 -氨基酸是生命的基礎(chǔ)物質(zhì)，在生命活動(dòng)中起決定性的作用。 一、 -氨基酸的

18、構(gòu)型 與核酸中的遺傳密碼相應(yīng)的組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸中，19種是 -氨基酸，一種是亞氨基酸(脯氨酸)。在這些氨基酸中，除甘氨酸外都有旋光性，并且都是L-型的。對(duì)于含有兩個(gè)手性碳原子的 -氨基酸，其構(gòu)型仍由 -碳原子決定。例如：氨基酸的構(gòu)型也可以用RS來(lái)表示，但習(xí)慣上用DL標(biāo)記法。 二. -氨基酸的分類 在 -氨基酸分子中，氨基和羧基的數(shù)目有時(shí)不是一個(gè)，氨基和羧基的數(shù)目也不一定相等。 分子中氨基和羧基數(shù)目相等的為中性氨基酸；氨基的數(shù)目多于羧基的為堿性氨基酸；氨基的數(shù)目少于羧基的為酸性氨基酸。常見的20種氨基酸的名稱、結(jié)構(gòu)和分類見下表。三. -氨基酸的物理性質(zhì) -氨基酸都是無(wú)色結(jié)晶，熔點(diǎn)較高，并

19、且多數(shù)在熔化時(shí)分解。例如甘氨酸的熔點(diǎn)為262(分解)，而相應(yīng)的乙酸的熔點(diǎn)僅165。所有的 -氨基酸均溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿中而不溶于乙醚、苯等非質(zhì)子性溶劑中。各種 -氨基酸在水中的溶解度大小不一，例如25時(shí)100克水中僅溶解0.01克胱氨酸，但能溶解162.3克脯氨酸。四、 -氨基酸的化學(xué)性質(zhì)1兩性與等電點(diǎn) -氨基酸分子中既含有堿性的氨基，又含有酸性的羧基，所以是兩性化合物。實(shí)際上，氨基酸分子本身的羧基或氨基能互相作用生成內(nèi)鹽： 內(nèi)鹽具有偶極和兩種離子的性質(zhì)，所以稱為偶極離子或兩性離子(zwitterion)。 -氨基酸在固態(tài)時(shí)主要以兩性離子的形式存在因而熔點(diǎn)較高。 -氨基酸在水溶液中有如下的平衡：

20、由于 -氨基酸中羧基離解質(zhì)子的能力和氨基接受質(zhì)子的能力并不相等，因而在上述平衡體系中，負(fù)離子、正離子和兩性離子的濃度并不相等。例如中性氨基酸在水溶液中，負(fù)離子的濃度比正離子的濃度要大一些。如調(diào)節(jié) -氨基酸溶液的酸堿性達(dá)到某pH值，使正離子和負(fù)離子的濃度相等，此時(shí) -氨基酸主要以兩性離子的形式存在，在電場(chǎng)中既不向陽(yáng)極也不向陰極移動(dòng)，這時(shí)溶液的pH值叫做該氨基酸的等電點(diǎn)(isoelectric point)，用符號(hào)p 表示。中性氨基酸的p 值在5.6-6.8之間；酸性氨基酸的值在2.8-3.2之間；堿性氨基酸的值在7.6-10.8之間。 將某 -氨基酸溶液的pH值調(diào)節(jié)到大于它的PI值時(shí)，該 -氨基

21、酸就主要以負(fù)離子的形式存在，在電場(chǎng)中，向陽(yáng)極移動(dòng)；如將它的pH值調(diào)節(jié)到小于它的pI值時(shí)，該 -氨基酸則主要以正離子的形式存在，在電場(chǎng)中向陰極移動(dòng)。 -氨基酸在等電點(diǎn)時(shí)，兩性離子的濃度最大，在水中的溶解度最小，因而用調(diào)節(jié)等電點(diǎn)的方法可以分離氨基酸的混合物。2酯化和酰化 -氨基酸具有羧酸和胺的一般反應(yīng)。例如羧基可以酯化，氨基可以?；?。3與亞硝酸的反應(yīng) -氨基酸中的氨基與亞硝酸作用時(shí)定量放出氮?dú)狻?測(cè)定放出氮?dú)獾捏w積，可計(jì)算出氨基的含量。這個(gè)方法叫做van sIyke 氨基測(cè)定法。4與甲醛的反應(yīng) -氨基酸的氨基能與甲醛迅速起反應(yīng)，釋出H+。 以酚酞作指示劑，用NaOH滴定可間接測(cè)定氨基的含量 5與水

22、合茚三酮的反應(yīng) -氨基酸的水溶液用水合茚三酮處理時(shí)呈紫色。在反應(yīng)中 -氨基酸被氧化成醛，同時(shí)脫去氨基。 -氨基酸與水合茚三酮的反應(yīng)十分靈敏，幾微克 -氨基酸就能顯色，所以常用水合茚三酮為顯色劑，定性鑒定 -氨基酸。同時(shí)由于生成的紫色溶液在570nm有強(qiáng)吸收蜂，其強(qiáng)度與參加反應(yīng)的氨基酸的量成正比，因而可以定量測(cè)定 -氨基酸的含量。6. 失羧 將 -氨基酸小心加熱或在高沸點(diǎn)溶劑中回流，可失羧生成胺。例如賴氨酸失羧后便得到戊二胺(尸胺)：細(xì)菌或動(dòng)植物體內(nèi)的脫羧酶作用于氨基酸，也能發(fā)生失羧反應(yīng)。7形成配合物 氨基酸中的羧基可與金屬成鹽，同時(shí)氨基氮原子上的未共用電子對(duì)，可與成鹽的金屬離子通過(guò)配位鍵而形成

23、配合物。例如 -氨基酸能與Cu2形成藍(lán)色配合物晶體。五、 -氨基酸的制備方法1化學(xué)合成法1) -鹵代酸的氨化 -鹵代酸和過(guò)量的氨作用可以得到 -氨基酸。 由于 -氨基酸中氨基的堿性比脂肪伯胺弱，進(jìn)一步烷基化的傾向較小，所以可得到較純的 -氨基酸。2) 斯特雷克爾(Strecker)合成 醛在氨存在下與氫氰酸加成生成 -氨基腈，后者水解可生成 -氨基酸。例如3)丙二酸酯法 鹵代丙二酸酯與鄰苯二甲酰亞胺的鹽作用生成N丙二酸酯鄰苯二甲酰亞胺，后者經(jīng)烷基化、水解脫羧可得到 -氨基酸。 上述化學(xué)合成得到的 -氨基酸都是外消旋體，必須進(jìn)行拆分才能得到光學(xué)純的。 2蛋白質(zhì)水解法 蛋白質(zhì)的酸性或堿性水解可得到

24、多種 -氨基酸的混合物，經(jīng)分離純化可得到天然的L-氨基酸。例如動(dòng)物的毛發(fā)經(jīng)30鹽酸水解得到水解液，調(diào)節(jié)其pH值到達(dá)4.8(等電點(diǎn))時(shí)，即析出L-胱氨酸的沉淀。L-胱氨酸與L-半胱氨酸可通過(guò)氧化還原而相互轉(zhuǎn)化： 3發(fā)酵法 用微生物發(fā)酵法生產(chǎn) -氨基酸，近年來(lái)獲得了迅速的發(fā)展，目前大多數(shù)常見 -氨基酸都可以用發(fā)酵法生產(chǎn)。發(fā)酵法有許多優(yōu)點(diǎn)，原料來(lái)源豐富，產(chǎn)品都是L-氨基酸，不需要拆分。例如L-谷氨酸是由淀粉的微生物發(fā)酵得到。L-谷氨酸的單鈉鹽是日常的調(diào)味品味精。12.2 多 肽 -氨基酸分子中的羧基與另一分子 -氨基酸的氨基生成的酰胺叫做肽(Peptide)，肽分子中的酰胺鍵叫做肽鍵(peptide

25、 bond)。由多個(gè) -氨基酸分子用肽鍵連接而成的化合物叫做多肽(polypeptide)。 一、肽的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 蛋白質(zhì)水解的中間產(chǎn)物為多肽，多肽進(jìn)一步水解最后生成 -氨基酸。根據(jù)組成肽分子的氨基酸的數(shù)目可分為二肽、三肽和多肽等。 書寫肽的化學(xué)構(gòu)造式時(shí)，一般把氨基的一端寫在左邊，稱為N-端，把羧基的一端寫在右邊，稱為C-端。式中R基可以相同，也可以不同。 肽的命名是以C端的氨基酸為母體，把肽鏈中其它的氨基酸中的酸字改成酰字，按順序依次寫在母體名稱之前。為了書寫方便，也常用縮寫符號(hào)代替化學(xué)名稱。例如甘氨酸和丙氨酸形成的兩種二肽的構(gòu)造式和名稱為：又例如谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸順次連接形成的三肽的構(gòu)

26、造式和名稱為： 多肽也是兩性離子，也有等電點(diǎn)，在等電點(diǎn)時(shí)溶解度最小。多肽的性質(zhì)與氨基酸極為相似。 生物體內(nèi)除了由蛋白質(zhì)部分水解生成的多肽之外，還存在一些游離的多肽，它們具有重要的生理功能。例如谷半胱甘肽是廣泛存在于生物體細(xì)胞內(nèi)的重要三肽，參與細(xì)胞的氧化還原過(guò)程。存在于垂體后葉腺中的催產(chǎn)素和增血壓素都是由九個(gè)氨基酸組成的九肽，兩者的結(jié)構(gòu)十分相似，僅3、8位上兩個(gè)氨基酸相異，但它們的生理作用完全不同。前者促進(jìn)子宮和乳腺平滑肌收縮，臨床用于引產(chǎn)和減少產(chǎn)后出血，后者增加血壓和具抗利尿作用，臨床用子治療肺咯血和尿崩癥。二、多肽的合成兩種氨基酸可以生成四種二肽。例如： 如要合成指定的二肽，如苯丙-甘，必須

27、把苯丙氨酸的氨基和甘氨酸的羧基保護(hù)起來(lái)，使肽鍵只能在指定的羧基和氨基之間生成，并且所選擇的保護(hù)基團(tuán)在肽鍵生成后應(yīng)易于除去。另一方面必須使欲反應(yīng)的羧基或氨基活化，以便肽鍵的順利生成。 此外，除甘氨酸之外的 -氨基酸都是旋光的，因而必須注意任何一個(gè)反應(yīng)條件都不可發(fā)生構(gòu)型的轉(zhuǎn)化或外消旋化。多肽的合成過(guò)程必須滿足以上的嚴(yán)格要求。1. 氨基的保護(hù) 氨基常用芐氧羰基(簡(jiǎn)寫作Z)和叔丁氧羰基(簡(jiǎn)寫作BOC)保護(hù)。 生成肽鍵后，芐氧羰基可以用催化氫解的方法除去，叔丁氧羰基可以用無(wú)水酸處理除去。2. 羧基的保護(hù)羧基常用芐酯或叔丁酯保護(hù)。例加芐酯可以用催化氫解的方法除去。叔丁酯可用溫和酸性水解除去。 3. 肽鍵的

28、生成 要使已有保護(hù)基的兩個(gè)氨基酸之間形成肽鍵，還需使欲反應(yīng)的基團(tuán)活化。常用的方法是加入羧基活化劑N,N-二環(huán)己基碳二亞胺(簡(jiǎn)寫作DCC)。 等摩爾的羧酸和胺在DCC存在下在室溫可以迅速生成酰胺： 氨基保護(hù)或羧基保護(hù)的氨基酸不再是兩性離子，它們可以溶于有機(jī)溶劑，在DCC存在下迅速反應(yīng)生成肽鍵，除去保護(hù)基后使得到二肽。例如： 適當(dāng)保護(hù)的氨基酸和二肽在DCC存在下再生成肽鍵，產(chǎn)物除去保護(hù)基后得到三肽。如此重復(fù)，可得到多肽。4多肽的固相合成 在多肽的合成中，每生成一個(gè)肽鍵，都要經(jīng)過(guò)官能團(tuán)保護(hù)、官能團(tuán)活化、形成肽鍵、去保護(hù)基等步驟，加上每一步產(chǎn)物的分離提純，操作十分復(fù)雜和費(fèi)時(shí)，且產(chǎn)率低。1962年Mer

29、rifield提出的固相合成法使多肽的合成取得重要突破。這個(gè)合成方法是在不溶性聚合物表面上進(jìn)行。所用聚合物是以對(duì)二乙烯基苯交聯(lián)的聚苯乙烯樹脂。將樹脂的部分苯環(huán)氯甲基化，然后與氨基被保護(hù)的氨基酸反應(yīng)形成氨基酸的芐酯。除去保護(hù)基Z，加入氨基被保護(hù)的氨基酸及活化劑DCC，就可生成固定在聚合物上的二肽： 重復(fù)上述過(guò)程，可得到固定在聚合物上的三肽、四肽等。最后加入F3CCOOHHBr，使合成的多肽從聚合物上脫落下來(lái)。 目前，已有計(jì)算機(jī)控制的多肽合成儀商品，每步反應(yīng)的產(chǎn)率在99以上，多肽的合成已實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，推動(dòng)了生物化學(xué)、分子生物學(xué)等學(xué)科的迅速發(fā)展。Merrifield獲得1984年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 多肽

30、和蛋白質(zhì)之間沒有明確的界限，通常把分子量大于10 000(約100個(gè)左右氨基酸單位)且不能透過(guò)天然滲析膜的多肽稱為蛋白質(zhì)。12.3 肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定 1氨基酸的分析 測(cè)定肽結(jié)構(gòu)的第一步是斷開二硫橋鍵，這個(gè)反應(yīng)可以用過(guò)氧甲酸氧化來(lái)實(shí)現(xiàn)，沒有二硫橋鍵，這一步就不需要了。過(guò)氧甲酸可將二硫橋鍵轉(zhuǎn)變成磺酸基。 第二步是測(cè)定全部氨基酸組成。一般采用6M鹽酸在100120oC水解1024h, 將肽鍵全部水解，然后用色層分離法分析。2肽鏈中氨基酸殘基序列的測(cè)定人們常用端基分析及部分水解等方法來(lái)完成。(1) N-端氨基酸的鑒定(或稱氨端)鑒定氨端的方法有兩種：a第一種由Frederick Sanger提出，稱為Sanger法.b第二種由Pehr Edman首先提出，稱為Edman降解法。(2) C-端氨基酸的鑒定(或稱羧端) 測(cè)定C-端氨基酸最成功的方法是酶催化法，而不是化學(xué)法，例如用羧肽酶可以有選擇地切下C-端氨基酸，因羧肽酶只斷裂多肽鏈中與游離的 -羧基相鄰的肽健，如下虛線所示： 降解后的肽其C-端可以繼續(xù)為羧肽酶水解，因此可以測(cè)定C-端氨基酸及其序列。 (3) 肽鍵的部分水解 用專一的化學(xué)或酶催化水解生成較小的肽(或稱碎片)，再用端基分析法鑒定，也是測(cè)定氨基酸順序的一種有效方法。如溴化氰(BrCN)試劑，它只能使蛋氨酸的羧基位置上的肽鍵斷裂；胰蛋白酶催化水解只斷裂精