,最简单的酰胺]]
是一种含有酰胺结构(标记区)的氨基酸]]
胺{{noteTag|台湾沿用清末译名“-{醯}-”,取读音-{zh-cn:xī;zh-hk:hei1;zh-tw:ㄒㄧ;}-;中国大陆和香港为区别古籍用字(“-{醯}-”原意指醋)和化学术语,新造字“-{酰}-”,取声旁“先”读作-{zh-cn:xiān;zh-hk:sin1;zh-tw:ㄒㄧㄢ;}-。}}()是酰基碳与胺类相连的,或是氨中的氢被酰基取代的一类有机化合物;化学通式可记为 R1C(=O)NR2R3,其中R1、R2和R3可以是氢原子或有机基团。
酰胺也可视为由羧酸与氨或胺缩合形成(酸中的-OH基被-NR2基置换)的有机化合物,是羧酸衍生物的一类,简单的酰胺有:甲酰胺、乙酰胺、苯甲酰胺和N,N-二甲基甲酰胺。
酰胺在自然界中广泛存在,也常由化工合成,并在科学技术中有重要应用:
- 蛋白质中的肽键便以酰胺结构相连接。
- 许多药物也都包含酰胺结构,它帮助维持刚性结构并抵抗水解,如对乙酰氨基酚、青霉素、LSD等。
- 工业上重要的化工材料,如尼龙、芳纶、克维拉、等都是含酰胺结构单体聚合成的合成纤维。
- 一些低分子量的酰胺,是常用的有机溶剂或工业溶剂,如DMF和DMAc。
命名
酰胺可以看作羧酸被氨基或胺取代后衍生的产物,因此可以将酸字改为酰胺来命名,英文命名时将-ic acid改为-amide,例如:
当酰胺中的氮上连有多个烃基时,则需要将氮上取代基写在某酰之前,并用N-来表示其位置(在没有歧义时可省略),例如:
二元羧酸被氨(或胺)基取代时,称为“某二酰胺”,英文命名时将词尾-dioic acid改为-diamide;当两个羧基被同一个氨(或胺)基取代得到环状化合物时,称为“某二酰亚胺”,英文命名时将词尾改为-imide;当胺上的烃基与酰胺的碳原子首尾相连形成环状化合物时,称为“某内酰胺”,英文命名时将词尾改为-lactam,例如:
酰胺根据其N上取代程度,可分为伯(一级)酰胺、仲(二级)酰胺和叔(三级)酰胺。
结构
醯胺中的C-N鍵較胺中的C-N鍵要短,一方面是因爲醯胺中C-O鍵的碳是用sp2混成軌域與氮成鍵,而胺中C-N鍵的碳是用sp3混成軌域與氮成鍵,s成分較少;另一方面是因为氮上孤对电子在羰基上离域,在碳、氮和氧间形成共轭体系,从而使C-N键具有某些双键性质。因此,酰胺中的N、O、C位于同一平面,限制了围绕酰基的旋转。
酰胺结构有以下的共振式:
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性质
除甲酰胺外,大部分具有RCONH2结构的酰胺为白色固体,这是因为分子间形成了氢键。在羧酸衍生物中,酰胺具有最强的稳定性,其水解最难发生,一般需要在强酸性或碱性条件下回流。相较于胺类,酰胺表现出较弱的碱性,低级的酰胺可溶于水,例如DMF和DMAc便是很好的非质子极性溶剂,且可以与水混溶。能与酸反应成盐,其质子化发生在氧原子上,酰胺的碱性要弱于胺,但强于酯、酮和羧酸,酰亚胺上的氢原子有弱酸性。
蛋白质和肽是含有酰胺键的重要生物分子。一些生物碱中也含有酰胺结构。
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合成
酰胺可以通过羧酸与胺偶联制备,直接反应需要高温将水赶出体系:
酰胺可以通过酯、酸酐()或酰氯(肖滕-鲍曼反应)与胺反应来合成。多肽合成中通过偶联剂(如HATU、HOBt、)来合成酰胺。一些试剂,如Sheppard酰胺化试剂,被用来构建酰胺和亚胺结构。
其他反应
有机钌化合物催化胺的脱氢酰化,该反应通过醇脱氢产生的醛,与胺形成,随后二次脱氢得到酰胺,该反应的副产物为氢气
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酰胺与胺反应生成新的酰胺的反应称为,该反应进行地非常缓慢,需要路易斯酸 和有机金属催化剂催化:
:RC(O)NR'2 + HNR"2 → RC(O)NR"2 + HNR'2
反应
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酰胺会发生与酯相似的反应,但其反应性弱于酯。酰胺在热碱或强酸条件下会发生水解,酸性水解会产生对应羧酸和铵离子,碱性水解会产生对应胺和羧酸根离子。由于酰胺的水解条件相较于酯、酰卤更强烈,因此该反应不需要催化,也不可逆。
注释
参见
- 肽
- N-溴代丁二酰亚胺 - N,N-二甲基甲酰胺
- 聚酰胺
参阅书籍
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参考文献
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