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中药化学辅导:生物碱结构测定中常用的化学方法——N-C键裂解反应

来源:233网校 2006年10月30日
    ·霍夫曼(Hoffmann)降解
   通过此降解反应,可以了解氮原子在分子中的结合状态,是早年测定生物碱结构的一种非常重要的手段。
  机理:羟基离子(常来源于Ag2O)向氮原子的β-质子进攻,脱水而形成烯键,同时伴随N-C键的断裂。因此霍夫曼降解的必要条件是氮的β位应有质子。对于伯胺、仲胺或叔胺则应先用碘甲烷和氧化银进行彻底甲基化,生成季铵碱后再进行霍夫曼降解。
          
  步骤:季铵碱在碱性溶液中加热,产生裂解,脱水产生烯键和三甲胺。
  判断:氮原子在侧链上的生物碱——需通过一次霍夫曼降解(断裂一个N-C键)即可得到三甲胺。
     氮原子在环中的生物碱——需通过2~3次霍夫曼降解才能得到三甲胺。

                  ┌ 烷基取代多           ┐
          ┌β碳上烃基取代┤                │
          │       └ 有芳烃或吸电子基取代      ├β-质子易消除
影响霍夫曼降解的因素┤                        │
          └β-质子与季氮的相对构型——β-质子与季氮处在反式┘

  有副反应或不能产生霍夫曼降解的结构:四氢喹啉、吡啶、喹啉、异喹啉类。
  ·埃姆特(Emde)降解 改进了霍夫曼降解。
  将季铵碱卤化物的溶液或水溶液用钠汞齐处理,使N-C键裂解,得到脱胺化合物和三甲胺。

  ·布朗(Braun)反应 以溴化氰为试剂直接使N-C键断裂,不要求β-质子的存在,故可用于无β-质子的含氮化合物的降解。
  机理:叔胺和氰发生亲和取代,溴离子与烷基再发生亲核取代,使N-C键断裂,生成二取代氨基氰化物,再进一步水解生成羧酸,脱羧即成仲胺。
  N-C键断裂的一般规律:
  当氮原子在环中处于不对称位置时,一般溴和碳链较短的一侧相连。
  当N-C键中碳原子在苯环中,则不发生裂解。
  当N-C键中碳原子在交叉结构中,则不易发生裂解。
  用羟基溶剂,N-C键裂解,同时碳原子上引入羟基或烷基。
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