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酰胺（用于有機合成中間體的化學物質(zhì)）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-23

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酰胺

用于有機合成中間體的化學物質(zhì)

酰胺是一種化學物質(zhì)，在構(gòu)造上，酰胺可看作是羧酸分子中羧基中的羥基被氨基或烴氨基（-NHR或-NR2）取代而成的化合物；也可看作是氨或胺分子中氮原子上的氫被酰基取代而成的化合物。

液體酰胺是有機物和無機物的優(yōu)良溶劑。酰胺的沸點比相應(yīng)的羧酸高。

基本信息

中文名	酰胺
外文名	acylamide
別名	酰氨
外觀	多為無色晶體
應(yīng)用	有機合成中間體，溶劑等
結(jié)構(gòu)	平面構(gòu)型
性質(zhì)	酸堿性、水解

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酰胺的分類

含有酰胺鍵的化合物稱為酰胺。酰胺既可看做羧酸的含氮衍生物，也可看做氨或胺的衍生物。酰胺可根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為：酰胺、酰亞胺、內(nèi)酰胺及N-取代酰胺。氨分子中的兩個氫原子被酰基取代的產(chǎn)物叫做酰亞胺，含有酰胺鍵的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的酰胺叫做內(nèi)酰胺；酰胺分子中氮原子上的氫原子被烴基取代的產(chǎn)物叫做N-取代酰胺。

酰胺的命名

酰胺的命名常根據(jù)酰基和氨基的名稱而稱為“某酰胺”。內(nèi)酰胺的命名常用γ、δ、ε等表示氨基和羰基的相對位置。若氮上有取代基，在取代基的名稱前冠以“N”字，表示取代基在碳原子上，例如：

酰胺

酰胺的結(jié)構(gòu)

酰胺分子中，氮原子采取sp雜化，孤對電子所在的p軌道和羰基形成P-Π共軛。共軛的結(jié)果，不但使酰胺分子中的電子云密度和鍵長趨于平均化，也使C-N單鍵的旋轉(zhuǎn)受阻，C、N以及與C、N相連的四個原子均處在同一平面上。酰胺的這種平面構(gòu)型在很大程度上影響著酰胺的理化性質(zhì)和蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。

物理性質(zhì)

除甲酰胺是液體外，其他酰胺多為無色晶體，脂肪族N一烷基取代酰胺常為液體。由于酰胺分子問氫鍵締合能力較強，且酰胺分子的極性較大，因此其熔沸點甚至比相對分子質(zhì)量相近的羧酸還高。當氨基上的氫原子被烴基取代后，由于其分子問的氫鍵締合作用減小，其熔沸點也降低。如乙酸(相對分子質(zhì)量60)的熔點16.6℃，沸點118℃；乙酰胺(相對分子質(zhì)量59)的熔點81℃，沸點222℃；N一甲基乙酰胺的熔點28℃，沸點204℃。

液體酰胺不但可以溶解有機化合物，而且也可以溶解許多無機化合物，是良好的溶劑。如N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和N，N一二甲基乙酰胺可與水和大多數(shù)有機溶劑以及許多無機液體以任意比例混合，是很好的非質(zhì)子極性溶劑。

低級的酰胺可溶于水，隨著相對分子質(zhì)量的增大，溶解度逐漸減小。一些常見酰胺的熔、沸點常數(shù)見表。

名稱	熔點/℃	沸點/℃	名稱	熔點/℃	沸點/℃
甲酰胺	2.5	195	N，N-二甲基甲酰胺	——	153
乙酰胺	82	221	苯甲酰胺	130	290
丙酰胺	79	213	丁二酰亞胺	126	288
己酰胺	101	255	臨苯二甲酰亞胺	238	——

化學性質(zhì)

酰胺是一種很弱的堿，它可與強酸發(fā)生醇解反應(yīng)，反應(yīng)所形成加合物，如CH3CONH2·HCl，很不穩(wěn)定，遇水即完全水解。酰胺也可形成金屬鹽，多數(shù)金屬鹽遇水即全部水解，但汞鹽（CH3CONH）2Hg則相當穩(wěn)定。酰胺在強酸強堿存在下長時間加熱，可水解成羧酸和氨（或胺）。酰胺在脫水劑五氧化二磷存在下小心加熱，即轉(zhuǎn)變成腈。酰胺經(jīng)催化氫化或與氫化鋁鋰反應(yīng)，可還原成胺。酰胺還可與次鹵酸鹽發(fā)生反應(yīng)，生成少一個碳原子的一級胺。

酰胺可以通過羧酸銨鹽的部分失水，或從酰鹵、酸酐、酯的氨解來制取；腈也可部分水解，停止在酰胺階段。

低分子液態(tài)酰胺如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺是優(yōu)良的非質(zhì)子極性溶劑，也可用作增塑劑、潤滑油添加劑和有機合成試劑。長鏈脂肪酸酰胺，如硬脂酸酰胺可作纖維織物的防水劑，芥酸酰胺是聚乙烯、聚丙烯擠塑時的潤滑劑。N，N-二羥乙基長鏈脂肪酸酰胺是非離子型表面活性劑，也是氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的增塑劑。N-磺烷基取代的長鏈脂肪酸酰胺是合成纖維的柔軟劑。二元羧酸與二元胺縮合聚合形成的聚酰胺是具有優(yōu)異性能的合成纖維。

酸堿性：酰胺一般是近中性的化合物，但在一定條件下可表現(xiàn)出弱酸或弱堿性。酰胺是氨或胺的酰基衍生物，分子中有氨基或烴氨基，但其堿性比氨或胺要弱得多。酰胺堿性很弱，是由于分子中氨基氮上的未共用電子對與羰基的π電子形成共軛體系，使氮上的電子云密度降低，因而接受質(zhì)子的能力減弱。這時C-N鍵出現(xiàn)一定程度的雙鍵性。然而，氮上的電子云密度降低，卻使N-H鍵的極性增加，從而表現(xiàn)出微弱的酸性。如果氨分子中有兩個氫原子被一個二元酸的酰基取代，則生成環(huán)狀的亞氨基化合物（酰亞胺）。由于兩個羰基的吸電子作用，使亞氨基的N-H鍵極性明顯增加，氮上的氫原子較易變?yōu)橘|(zhì)子，而呈弱酸性。例如：

水解：酰胺在通常情況下較難水解。在酸或堿的存在下加熱時，則可加速反應(yīng)，但比羧酸酯的水解慢得多。 N-取代酰胺同樣可以進行水解，生成羧酸和胺。

與亞硝酸反應(yīng)：酰胺與亞硝酸作用生成相應(yīng)的羧酸，并放出氮氣。

N，N-二甲基甲酰胺（DMF）是一種透明液體，能和水及大部分有機溶劑互溶。它是化學反應(yīng)的常用溶劑。純二甲基甲酰胺是沒有氣味的，但工業(yè)級或變質(zhì)的二甲基甲酰胺則有魚腥味，因其含有二甲基胺的不純物。名稱來源是由于它是甲酰胺（甲酸的酰胺）的二甲基取代物，而二個甲基都位于N（氮）原子上。二甲基甲酰胺是高沸點的極性(親水性)非質(zhì)子性溶劑，能促進SN2反應(yīng)機構(gòu)的進行。二甲基甲酰胺是利用蟻酸和二甲基胺制造的。二甲基甲酰胺在強堿如氫氧化鈉或強酸如鹽酸或硫酸的存在下是不穩(wěn)定的（尤其在高溫下），并水解為蟻酸與二甲基胺。

主要用途

主要用作工業(yè)溶劑，醫(yī)藥工業(yè)上用于生產(chǎn)維生素、激素，也用于制造殺蟲脒。在有機反應(yīng)中，二甲基甲酰胺不但廣泛用作反應(yīng)的溶劑，也是有機合成的重要中間體。農(nóng)藥工業(yè)中可用來生產(chǎn)殺蟲脒。

酰胺衍生物

（1）尿素

尿素又稱脲，是碳酸的二酰胺。尿素是哺乳動物體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的最終產(chǎn)物，存在于動物的尿中。許多含氮化合物在代謝過程中所釋放的氨是有毒的，通過轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩貜哪蛑信懦龆拱钡臐舛冉档汀Ｕ３扇嗣刻炫判沟哪蛑屑s含尿素30g。尿素為無色晶體，熔點133℃，易溶于水和乙醇，難溶于乙醚。尿素是很重要的物質(zhì)，用途廣泛。它在農(nóng)業(yè)上用作高效固體氮肥，也是有機合成的重要原料。用于合成藥物、塑料等。尿素本身也是藥物，對降低腦顱內(nèi)壓和眼內(nèi)壓有顯著療效。尿素具有酰胺的結(jié)構(gòu)，有酰胺的一般化學性質(zhì)。但因兩個氨基連在一個羰基上，所以它又表現(xiàn)出某些特殊的性質(zhì)。

a．弱堿性尿素分子中有兩個氨基，其中一個氨基可與強酸成鹽，故呈弱堿性。尿素的硝酸鹽、草酸鹽均難溶于水而易結(jié)晶。利用這種性質(zhì)，可從尿液中提取尿素。

b．水解反應(yīng) 尿素是酰胺類化合物，在酸、堿或尿素酶的作用下很易水解。

c．縮二脲的生成及縮二脲反應(yīng) 尿素是一種特殊的酰胺，它的兩個氨基連在同一個羰基上，所以它又有與一般酰胺不同的性質(zhì)。若將尿素加熱到稍高于它的熔點時，則發(fā)生雙分子縮合，兩分子尿素脫去一分子氨而生成縮二脲。縮二脲是無色針狀晶體，熔點190℃，難溶于水，能溶于堿液中。它在堿性溶液中與少量的硫酸銅（CuSO4）溶液作用，即顯紫紅色，這個顏色反應(yīng)叫做縮二脲反應(yīng)。凡分子中含有兩個或兩上以上酰胺鍵（肽鍵）合物如多肽、蛋白質(zhì)等都能發(fā)生這種顏色反應(yīng)。

（2）丙二酰脲

尿素與酰氯、酸酐或酯作用，則生成相應(yīng)的酰脲。例如，尿素與丙二酰氯反應(yīng)生成丙二酰脲。丙二酰脲是無色晶體，熔點245℃，微溶于水。它的分子中含有及的結(jié)構(gòu)，可發(fā)生酮式-烯醇式互變異構(gòu)：由于丙二酰脲中由酮式轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>烯醇式而呈酸性，所以丙二酰脲又稱巴比土酸。巴比土酸本身沒有藥理作用，但它的C-5亞甲基上的兩個氫原子都被烴基取代（5，5-二取代）后所得許多取代物，卻是一類重要的鎮(zhèn)靜催眠藥，總稱為巴比妥類藥物。其通式為：巴比妥類藥物很多，主要的有巴比妥、苯巴比妥（魯米那）、戊巴比妥、異戊巴比妥等。它們是晶體或結(jié)晶性粉末，難溶于水，能溶于一般有機溶劑中。巴比妥類催眠藥的鈉鹽，可作注射用。

（3）磺胺類及氯胺類藥物

烴分子中的氫原子被磺基（-SO3H）取代而成的化合物叫磺酸。芳香磺酸最為重要，例如苯磺酸。磺酸的化學性質(zhì)與羧酸類似，但酸性比羧酸強得多。苯磺酰氯與氨或胺作用，可生成磺酰胺。在醫(yī)藥上，重要的磺酰胺類化合物有磺胺類藥物及氯胺類藥物。

a．磺胺類藥物：磺胺類藥物是優(yōu)良的化學治療劑，開始應(yīng)用于20世紀30年代。它們能抑制多種細菌，如鏈球菌、葡萄球菌、肺炎球菌、腦膜炎球菌、痢疾桿菌等的生長和繁殖，因此常用以治療由上述細菌所引起的疾病。最簡單的磺胺類藥物是對氨基苯磺酰胺，簡稱磺胺（SN）。磺胺是無色晶體，熔點163℃，味微苦，微溶于水。磺胺能溶于強酸或強堿溶液中，這是由于它在苯環(huán)上連有氨基，因此能與酸作用生成鹽；同時。與磺胺基結(jié)合的氨基上的氫原子，因受磺酰基的影響而呈酸性，故又能與堿作用。磺胺口服時副作用很大，僅外用以治療化膿性創(chuàng)傷。為了減少磺胺的副作用，一般采用其它原子團取代磺酰氨基上的氫原子，其副作用較小，稱為磺胺類藥物。磺胺類藥物的抗菌譜廣，性質(zhì)穩(wěn)定，口服吸收良好，使用方便。表18-2是一些常見的磺胺類藥物。甲氧芐氨嘧啶（TMP），在化學結(jié)構(gòu)上不屬于磺胺類，但它能加強磺胺藥的作用，也能增強多種抗生素的療效，稱為磺胺增效劑，常與磺胺類藥物或抗生素伍用。甲氧芐氨嘧啶（TMP) 常見的磺胺類藥物

b．氯胺類藥物：苯磺酰胺分子中，氨基的氫原子被氯原子取代的化合物叫做氯胺類藥物。例如：氯胺類藥物是白色或黃色結(jié)晶性粉末，微具氯氣味。能溶于水及乙醇，難溶于乙醚等有機溶劑。氯胺類藥物都是氧化劑，它們與水反應(yīng)生成次氯酸或次氯酸鈉，而有殺菌和對化學毒劑的消毒作用，故在軍事醫(yī)學上有重要意義。

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羧酸的含氮衍生物——酰胺