酰胺官能团:性质，合成和命名

酰胺官能团的合成、命名和性质

在这篇文章中，我们将尝试提供一个广泛的概述酰胺．我们将提供酰胺命名法的简要概述，酰胺的两个重要性质有很大的不同胺，并讨论了酰胺合成的三个关键策略。

目录

1. 酰胺官能团的命名:主酰胺、仲酰胺和叔酰胺
2. 酰胺vs胺:碱性更低，酸性更强
3. 酰胺类化合物的合成(1)。酰卤化物(或酸酐)与胺的亲核酰基取代
4. 酰胺的合成，第2部分:腈类的部分水解
5. 酰胺的合成，第三部分:脱水试剂(如DCC)的使用
6. 摘要:合成酰胺类化合物的三种有效方法
7. 让我们简单地考虑第四种不太重要的方法:蛮力
8. 笔记
9. 测试你自己!
10. (高级)参考资料和进一步阅读

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1．酰胺官能团的命名:主酰胺、仲酰胺和叔酰胺

Amides就是我们所说的an胺它连着一个单键羰基组。的一个mide官能团是胺作为酯类都是酒精。

令人困惑的是，“amide”这个词也被用来指共轭碱的胺，比如钠酰胺（NaNH₂)和二锂异丙基酰胺（乔治。)．后者有时被称为“酰胺基”来区分。其他人会用稍微不同的发音来区分两者(ayyy-myde和啊-midd)。与其他同音异义词一样，关键是上下文。

与胺在美国，酰胺的命名方法取决于与氮相连的碳的数量。

初级(1°)酰胺有氮连接到一个碳;二级(2°)酰胺的氮连着两个碳;叔酰胺(3°)的氮连着3个碳。环酰胺叫做A内酰胺．

当酰胺氮有氢以外的取代基时，我们用前缀表示N -为了避免混淆。例如,N -甲基丙酸酰胺指的是氮上有一个甲基;没有N-前缀，人们可能会认为甲基连在碳上，这将是一个完全不同的分子。

2.酰胺vs胺:碱性更低，酸性更强

附加一个羰基组到胺对氮的性质有两个剧烈的影响。

• 首先，酰胺氮相当少基本比胺氮。这主要是氮孤对离域到键上的结果羰基．事实上，酰胺最基本的位置不是氮而是氧(!)［注1］
• 第二，酰胺的N-H键比酰胺的N-H键酸性强得多胺．为什么?移位了。附加的羰基组允许的孤对共轭碱通过共振而离域。的pK_一个乙酰胺(17)大约比氨(38)酸性大20个数量级。

酰胺的第三个更微妙的性质是它们通常绕碳氮键的旋转受到限制。有C-N键的共振形式对共振杂化做出了如此重大的贡献，以至于人们可以认为C-N键具有“部分双键特征”。[在这篇文章上共轭和共振，我们看到，“桥头堡酰胺”缺乏发生这种共振所需的轨道重叠，比“传统”酰胺不稳定几个数量级。

3.酰胺类化合物的合成(1)。酰卤化物(或酸酐)与胺的亲核酰基取代

酰基连着一个好离去基团如酸氯化物或酸酐可以容易地发生亲核酰基取代胺亲核试剂。

要是羧酸一开始可以使用亚硫酰氯(SOCl₂)以转换羧酸转化成酸性氯化物是转化a的良好的第一步羧酸变成酰胺。(PCl_3., PCl₅，草酰氯和许多其他试剂也可以工作)。另外，治疗羧酸与一个酰卤会产生酸酐，也很有效。

卤化物(如氯^{- - - - - -})和羧酸(RCO₂^{- - - - - -})是弱得多的碱基，因此比HO更好的离去基^{- - - - - -}．所以通过添加胺到一个酰卤或者酸酐，亲核酰基取代可以在更温和的条件下发生，产生我们想要的酰胺。

反应可以得到酰胺酯类与胺，但考虑到醇氧化合物[RO^{- - - - - -}]是比卤化物或羧酸酯差的离去基，这种方法需要更多的强迫条件。)

对于酸卤化物，需要注意的一点是，该过程会产生单一当量的盐酸作为副产品。在没有任何额外碱的情况下，该过程的最大收率为50%，因为盐酸会使任何碱质子化胺使它是非亲核的铵盐。

确保反应进行到完成的一种方法是加入第二个等量的胺．还有其他切实可行的方法来解决这个问题，我已经提到了注2．

如果你需要复习亲核酰基取代的机理悬停在这里可以看到弹出的图像或者在这里打开图片链接:
［点击这里，一个机构的图像将弹出]。

4.酰胺的合成，第2部分:腈类的部分水解

一种思考方式腈它们是被掩盖的羧酸。如果用含水的酸和大量的热处理——大锤般的条件——它们可以水解成羧酸。

这个过程中的中间产物之一是一级酰胺。

所以如果我们使用稍微温和一点的大锤技术，有时就有可能在酰胺被水解成羧酸．

下面的图像显示了如何从酰胺合成酰胺烷基卤化物前驱体，经good-ol - S_N2反应:

“温和”是什么意思?对苯乙酰胺(PhCH₂CN)到PhCH₂CONH₂给出反应条件为“HCl, H₂O, 40-50°C, 1h”。［为了做一个细致入微的实验，去这里］

5.酰胺的合成，第三部分:脱水试剂(如DCC)的使用

1957年，麻省理工学院的约翰·希恩(John Sheehan)的团队合成了青霉素V，这是战后有机化学的英雄成就之一。关键问题是环酰胺(β-)的构建内酰胺环)，在酸性条件下极不稳定。这一点非常重要，因为β-内酰胺也是青霉素作用机制的关键:干扰细菌细胞壁的合成。试图通过转化a来制造这种环酰胺羧酸到一个酰卤与SOCl会₂, PCl_3., PCl₅，以及其他许多方法都失败了。［注3］

作为回应，Sheehan的团队聪明地发明了一种非常温和的脱水试剂:N, N ' -dicyclohexylcarbodiimide (DCC)，在中性pH值的非常温和的条件下，可以形成酰胺。

今天,DCC(而且它更实用(注意4)近亲，EDC)被广泛用于在非常温和的条件下合成敏感酰胺，特别是多肽。

在该反应条件下羧酸盐氧附着在亲电碳上DCC，形成我们所说的“主动”酯——换句话说，就是an酯这实际上有一个不错的离去基团(与大多数酯类)。活动酯然后被胺在一个典型的亲核酰基取代中，它导致酰胺的形成。

看一下副产物，注意有两个氢(每个连在氮上)和一个氧(连在中心碳上)。这就是H₂啊，消失了!

因为这篇文章可能已经足够长了，悬停在这里可以看到弹出的图像或者开放像链接在这里:

由于该反应是在中性条件下发生的，因此在合成可进行外消旋化的多肽(差向异构化作用实际上)在碱性和酸性条件下。

6.摘要:合成酰胺类化合物的三种有效方法

让我们总结一下这三种重要的(但绝不是详尽的)制作酰胺的方法:

这就结束了我们关于酰胺命名、性质和合成的要点。关于酰胺合成的额外方法，请继续阅读。

7.让我们简单地考虑第四种不太重要的方法:蛮力

由于这通常在教科书中涉及，让我们通过考虑第四种可能性来结束-可以想象的最简单的一种。如果我们来个羧酸把它和胺，希望形成酰胺。会发生什么呢?

胺都是碱，羧酸是酸。把两者加在一起，就得到了一种无害的盐。

有时，人们可以通过在密封管中加热这种盐来制造酰胺，释放出相当于水的物质。这个方法被称为热解．

这种方法如果不是直接的，就没有什么，而且具有榴弹炮的所有微妙之处。

热解的问题在于HO^{- - - - - -}a组羧酸是一个可怕的离去基团．

为了从这种物质中形成酰胺，羧酸盐氧气(O^{- - - - - -})必须以某种方式离开。这不是一件容易的事情，因为共轭碱的阿^{- - - - - -}双离子是O吗^{2 -}．在任意的离去基列表中，O^{2 -}会排在“屎”和“该死的糟糕”之间。

然而，如果一个人用相当于雷神之锤的化学物质撞击这种盐:强力，高温，一系列质子从铵盐会出现。最终释放H₂然后形成碳氮键。

这个过程叫做热解（烟花消防,溶菌作用=打破)。

在某些情况下，特别是简单酰胺，以及形成简单内酰胺，该过程可以令人满意。

然而，在许多其他情况下，它会导致在烧瓶底部形成黑色焦油，从中无法获得有用的产品。

任何有机化学家都会告诉你，有许多用各种方法在烧瓶底部制造难以处理的黑焦油，而这只是一个方法。想想你还有多少东西要发现!

“雷神之锤”谷歌图片搜索与化学有关，但令人惊讶的是NSFW。

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笔记

(相关文章)

一篇有趣的相关文章:Amides:谦逊但有用(摘自《化学与工程新闻》)

注1。还有一种感应效应，即电负性氧(电负性为3.44)牵拉附着在碳上的电子，碳反过来又牵拉氮的电子。

注2．进行这种反应的一种非常常见的方法是使用所谓的，Schotten-Baumann条件，在溶剂中吸收反应物乙醚或二氯甲烷，并加入NaOH水溶液，形成双相混合物。任何铵形成的盐可以溶解在水相中，因此它们被多余的碱中和而回到有机相。胺一般都比氢氧根离子亲核性强得多，所以水解后的盐酸会生成a羧酸一般来说不是问题。

注3．

“在1957年我成功合成青霉素V的时候，我把试图用经典方法合成青霉素的问题比作试图用铁匠的铁砧、锤子和钳子修理高级手表的主发条”——约翰·c·希恩

注意4．使用的问题DCC它的副产品，DCU，处理起来非常麻烦。用柱层析法可以很容易地去除大多数副产物。都柏林城市大学不是。不考虑溶剂极性，DCU从色谱柱中缓慢出现，滴滴落落，污染了每一个馏分。EDC[1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺]是其变体DCC它有一个叔碳胺单位;因此，在检查期间进行简单的酸洗就可以去除所有的尿素，节省了大量的时间和头痛。

下图显示了希恩合成的最后一步DCC．

图片:卡门·德拉尔/化学与工程新闻

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测试你自己!

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(高级)参考资料和进一步阅读

腈水解:

1. 苯乙酰胺
   威廉•温纳
   Org合成器。1952，32, 92年
   DOI：10.15227 / orgsyn.032.0092
   这里使用的条件是水化腈对酰胺的影响相当温和-这需要40°C的温度大约1小时。
2. Halide-directed腈水解
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   这是选择性水解的有效方法腈对初级酰胺，特别是芳基氰化物(如PhCOCN)的情况。
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   #4和#5是Schotten和Baumann关于简单双相酰胺合成的原始论文。
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   简单的肖特-鲍曼反应甚至被用于要求严格的全合成——在这种情况下，它被用于制造内酰胺在4从5而且6！
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   有机加工与研究发展(“OPRD”)是一个伟大的期刊的过程或放大化学。本文展示了肖特-鲍曼反应(4来3.)是大规模反应的首选，因为它简单，稳健，容易进行，没有大的放热(不像格氏反应，例如)。
9. 尼龙绳技巧:缩聚反应的演示
   保罗·w·摩根和斯蒂芬妮·l·克劳莱克
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   DOI:1021 / ed036p182
   经典的“尼龙绳技巧”，即从六亚二胺和皮脂酰氯的双相混合物中拉出一根尼龙绳，可以被认为是肖特-鲍曼反应的一种，因为它形成了聚酰胺!这是由斯蒂芬妮·克劳莱克(Stephanie Kwolek)首先开发的，她是杜邦公司40多年的杰出化学家，负责发现凯夫拉尔，并开发芳纶化合物和其他高拉伸强度材料的化学反应。DCC：
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    原始论文的合成肽键/酰胺键使用DCC.DeTar发表了一系列论文，研究由DCC还有其他的碳二亚胺，这里是前两种
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12. 碳二亚胺的反应。2二环己基碳二亚胺与羧酸的反应胺和酚类
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13. 碳二亚胺的化学。
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    Har Gobind Khorana教授的旧评论，他后来因证明DNA和RNA中的核苷酸编码蛋白质合成而获得诺贝尔医学奖。
14. 羧酸与双环己基碳二亚胺/4-二甲氨基吡啶的酯化反应:富马酸叔丁酯乙酯
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    这是一种选择性酯化的方法DCC-这避免了在通常的费舍尔酯化条件下发生的酯交换。这个程序来自有机合成，一个可靠的来源，独立测试的合成有机反应。
15. 固相多肽合成。一、四肽的合成
    b·梅里菲尔德
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    DOI:10.1021 / ja00897a025
    这是被引用最多的论文之一江淮这是有原因的——它基本上奠定了SPPS的基础，现在是一个数十亿美元的产业。这项工作为作者R.布鲁斯·梅里菲尔德(洛克菲勒大学)教授赢得了诺贝尔化学奖。肽偶联是用DCC．
16. 注释-一种方便的水溶性碳二亚胺的合成。
    约翰·希恩，菲利普·克鲁克山克和格雷戈里·波沙特
    有机化学杂志1961年,26(7), 2525 - 2528
    DOI:1021 / jo01351a600
    它的主要缺点DCC分离这样产生的DCU(双环己脲)是很麻烦的。因此开发了其他试剂，如EDC(1‐乙基‐3‐(3’‐二甲氨基丙基)碳二亚胺尿素水溶性，易于提取。
17. 单环肽的完全合成内酯抗生素,etamycin
    John C. Sheehan和Stephen L. Ledis
    美国化学学会杂志1973年,95(3), 875 - 879
    DOI:1021 / ja00784a041
    在该肽的合成中，大部分的肽偶联都采用了EDC，这是最早的一种方法循环要合成的肽。