胺与含氮化合物
胺的亲核性
使胺呈碱性的那对孤对电子,同样使它成为良好的亲核试剂——一种富电子、急于进攻缺电子碳的物种。碱性讲的是抓质子(H+);亲核性讲的是进攻碳。两者相关却不相同,而胺恰好在两方面都很强,这正是为什么氮会出现在有机和生物分子的各处与碳成键。
想象一个胺遇到像 CH3-I 这样的卤代烷。氮的孤对电子伸进去,从背面进攻那个碳,把碘离子顶出去:这是一个 SN2 取代,于是形成了新的 C-N 键。同一对孤对电子也会加到羰基(C=O)那个亲电的碳上,开始生成亚胺、烯胺或酰胺。中性胺本身就是不错的亲核试剂;如果把氮去质子化或以其他方式富集电子,它会更活泼。它们的亲核性,正是胺在如此多成键反应中担当进攻者的原因。
用胺做亲核试剂进行烷基化时有个陷阱:进攻卤代烷得到的产物本身就是取代更多、更亲核的胺,于是它会继续反应(过度烷基化),给出 1°、2°、3° 乃至季铵产物的混杂物。化学家用加布里埃尔合成或还原胺化等手段来绕开这一点。还要注意,亲核性与碱性可以分道扬镳:一个庞大的叔胺可以是强碱却是差的亲核试剂,因为它的体积挡住了对碳的接近——这正是为什么人们专挑位阻大的胺碱去做 E2 消除而非取代。
氨或胺通过 SN2 进攻溴乙烷(CH3CH2-Br),形成 C-N 键并把溴离子踢出,生成乙胺——但新生成的胺同样亲核,会继续进攻更多溴乙烷,这就是过度烷基化问题。
氮的孤对电子在做背面进攻——几乎所有 C-N 成键的起点。
亲核性(进攻碳)与碱性(抓质子)是不同的性质:一个庞大的胺可以很碱却是弱亲核试剂,因为位阻挡得住碳、却挡不住小小的质子。
又称
另见