醛和酮:羰基加成

亚胺

/ IM-een /

把羰基的氧换成氮,就得到亚胺(imine):一个碳氮双键 C=N,其中氮上还带一个氢或一个碳基团。由伯胺与醛或酮生成的亚胺也叫席夫碱(Schiff base)。这是自然界把羰基与胺连接起来的方式,它出现在视觉、代谢以及无数合成中。

生成是一种缩合:伯胺(R'-NH2)作为亲核试剂加到羰基上,给出一个叫氨基醇(carbinolamine,半胺醛)的四面体中间体,随后脱水形成 C=N 双键。整个过程对 pH 极为敏感。太酸,胺被质子化成 -NH3+ 而无法进攻;太碱,脱水步骤(需要酸把离去的 OH 质子化)就变慢。最佳点在弱酸性、约 pH 4 到 6,那里既有足够的游离胺、又有足够的酸。

亚胺是可逆的,水很容易把它水解回羰基和胺——这正是它在还原胺化(先抓住亚胺,再把 C=N 还原成稳定的胺)和酶化学(视紫红质中一个席夫碱锚住视黄醛,磷酸吡哆醛用亚胺来转运氨基)中居于核心的原因。一个近亲由仲胺生成,仲胺无法形成 C=N,转而给出烯胺。

在你的眼睛里,视黄醛的醛基与视蛋白中一个赖氨酸的氨基形成席夫碱(亚胺);光改变这个视黄醛的形状,从而触发视觉。

亚胺(C=N)由胺加到羰基上、随后脱水而成。

pH 窗口很关键:亚胺生成在 pH 4-6 附近最快,强酸(杀死亲核的胺)和强碱(拖慢脱水)都不行。这是两个相反需求之间的拔河。

又称
Schiff base席夫碱薛夫碱