医用化学-电子教材:第十八章含氮有机化合物

来源：南方医科大学精品课程网精品课程网

医用化学:电子教材第十八章含氮有机化合物:第十八章含氮有机化合物含氮有机化合物（nitrogenorganiccompounds)主要是指分子中氮原子和碳原子直接相连的一类化合物，其范围广，种类多，与生命活动和人类日常生活关系非常密切。常见的比较简单的含氮有机化合物如表18－1。表18－1常见的含氮有机化合物化合物类型官能团举例硝基化合物亚硝基化合物腈胺

第十八章 含氮有机化合物

含氮有机化合物（nitrogen organic compounds)主要是指分子中氮原子和碳原子直接相连的一类化合物，其范围广，种类多，与生命活动和人类日常生活关系非常密切。常见的比较简单的含氮有机化合物如表18－1。

表18－1 常见的含氮有机化合物

化合物类型

官能团

举例

硝基化合物

亚硝基化合物

腈

胺

酰胺

季铵化合物

氨基酸

重氮化合物

偶氮化合物

硝基－NO₂

亚硝基－NO

氰基－CN

氨基－NH₂

亚氨基

次氨基

酰胺基

季铵基

氨基－NH₂，羧基－COOH

重氮基－N^＋≡N

偶氮基－N＝N－

CH₃－CH₂－CH₂NO

CH₃－NH₂

CH₃－NH－CH₃

（CH₃)₃N

（CH₃)₃N⁺OH^-

含氮杂环化合物、生物碱也是为数众多的含氮有机化合物，将在第十九章中讨论。本章主要讨论胺、酰胺、氨基酸等。

第一节 胺类

胺类（amines)是比较重要的含氮有机化合物。例如苯胺是合成药物、染料的重要原料；胆碱是调节脂肪代谢的物质，它的乙酰衍生物—— 乙酰胆碱是神经传导的递质；乙二胺是合成EDTA的原料等。

一、胺的构造、分类和命名

（一) 胺的构造和分类

胺可以看作氨（NH₃)分子中的氢原子被烃基取代所生成的化合物。因此，胺和氨一样，分子中氮原子为sp³杂化，四个sp³杂化轨道中，有一个轨道被一对孤对电子占据，其他三个轨道则与氢或碳原子中的轨道组成σ键。

胺的通式为RNH₂，R₂NH或R₃N，其中R代表脂肪烃基或芳香烃基，它们分别属于伯、仲和叔胺。

伯胺（1°胺) 　仲胺（2°胺) 　　叔胺（3°胺)

官能团：　氨基－NH₂ 　亚氨基　　　　　　　次氨基

季铵化合物可看成是铵盐（NH₄^＋Cl^－)或氢氧化铵（NH₄^＋OH^－)分子中氮原子上的四个氢原子都被烃基取代生成的化合物，它们分别称为季铵盐和季铵碱。

R₄N^＋X^－ R₄N⁺OH^－

季铵盐　季铵碱

仲、叔胺或季铵化合物分子中的烃基可以是相同的，也可以是不同的。

应该注意的是：

① 伯、仲、叔的含义与醇中的不同，它们分别是指氮原子连有一个、两个或三个烃基，而与连接氨基的碳是伯、仲、叔没有关系。例如：叔丁醇是叔醇，而叔丁胺却是伯胺。

　叔丁醇（3°醇) 　叔丁胺（1°胺)

② 氨、胺及铵字的用法不同。表示气态氨（NH₃)或基，如氨基、亚氨基、次氨基，用“氨”；表示NH₃的烃基衍生物时，用“胺”；而铵盐或季铵类化合物则用“铵”。

胺也可以根据NH₃分子中的氢原子被不同种类的烃基取代而分为脂肪胺和芳香胺。氨基与脂肪烃基相连的是脂肪胺，与芳香环直接相连的叫芳香胺。

R－NH₂ Ar－NH₂

脂肪胺　芳香胺

胺还可以根据分子中所含氨基数目的不同而分为一元国家医学考试网胺、二元胺和多元胺。

（二)命名

1．普通命名法

这种方法是按照分子中烃基的名称及数目叫做“某胺”。

乙胺　　苯胺

对甲苯胺　　乙二胺

当胺分子中氮原子上所连的烃基不同时，则按次序规则列出，小者在前，“较优”者在后。

甲乙胺　　甲乙丙胺

若氮原子上连有两个或三个相同的烃基时，则须表示出烃基的数目。

二甲胺　　三甲胺　　二苯胺

氮原子上同时连有芳香烃基和脂肪烃基的仲胺和叔胺的命名，则以芳香胺为母体，脂肪烃基作为芳胺氮原子上的取代基，将名称和数目写在前面，并在基前冠以“N”字（每个“N”只能指示一个取代基的位置)，以表示这个脂肪烃基是连在氮原子上，而不是连在芳香环上。

　 N－甲基苯胺　N，N－二甲基苯胺　　　 N－甲基－N－乙基苯胺

2．系统命名法

烃基比较复杂的胺，以烃为母体，将氨基作为取代基命名。

2－甲基－4－氨基戊烷 3－二乙氨基戊烷

季铵化合物的命名与无机铵的命名相似。

碘化四乙铵氧氢氧化四甲铵

二、胺的性质

（一)物理性质

胺与氨的性质很相似。低级脂肪胺是气体或易挥发的液体，具有难闻的臭味。高级胺为固体。芳香胺为高沸点的液体或低熔点的固体，具有特殊气味，难溶于水，易溶于有机溶剂。芳香胺具有一定的毒性，如苯胺可以通过消化道、呼吸道或皮肤吸收而引起中毒；联苯胺等有致癌作用。因此，在处理这些化合物时应加以注意。

同氨一样，胺是极性化合物。除叔胺外，都能形成分子间氢键（ )。胺的

沸点比相对分子质量相近的烃类高，但比相对分子质量相近的醇或羧酸的沸点低。叔胺氮原子上无氢原子，分子间不能形成氢键，因此沸点比其异构体的伯、仲胺低。

伯、仲、叔胺都能与水分子形成氢键（)，因此低级的胺易溶于水。胺的溶

解度随相对分子质量的增加而迅速降低，从6个碳原子的胺开始就难溶或不溶于水。一般胺能溶于醚、醇、苯等有机溶剂。

（二)化学性质

1．胺的碱性和成盐反应

胺中的氮原子有一对未共用电子对，因此胺具有碱性。

胺的碱性以碱式离解常数K_b或其负对数pK_b值表示。K_b值愈大或pK_b值愈小则碱性愈强；K_b值愈小或pK_b值愈大则碱性愈弱。胺的碱性也可用其共轭酸铵离子的离解常数K_a或其负对数pK_a值表示。K_a值愈小或pK_a值愈大，则胺的碱性愈强。例如：

二甲胺甲胺三甲胺氨苯胺

pK_b 3.27 3.34 4.19 4.76 9.40

在水溶液中，脂肪胺一般以仲胺的碱性最强。但是，无论伯、仲或叔胺，其碱性都比氨强，芳香胺的碱性则比氨弱。胺在水溶液中的碱性与诱导效应、位阻效应和水化作用有关。

（1)脂肪胺的碱性影响脂肪胺碱性的因素有三个。①诱导效应—— 胺分子中与氮原

子相连的烷基具有斥电子诱导效应（＋I， )，使氮上的电子云密度增加，从而增强了

对质子的吸引能力，而生成的铵离子也因正电荷得到分散而比较稳定。因此，氮上烷基数增多，碱性要增强。②位阻效应—— 胺分子中的烃基愈多、愈大，则占据空间的位置就愈大，使质子不易靠近氮原子，因而胺的碱性就降低。③水化作用—— 在水溶液中，胺的碱性还决定于与质子结合后形成的铵离子水化的难易。氮原子上所连接的氢愈多，则与水形成氢键的机会就愈多，水化程度亦愈大，铵离子就更稳定，胺的碱性也就增强。

因此，脂肪伯、仲、叔胺碱性的强弱是上述三个因素共同影响的结果。脂肪胺碱性强弱顺序为：

仲胺＞伯胺＞叔胺＞氨

（2)芳香胺的碱性芳香胺的碱性比脂肪胺弱得多。例如苯胺的pK_b＝9.40，这是因为苯胺中氮原子的未共用电子对与苯环的π电子相互作用，形成一个p－π共轭体系而变得稳定，氮原子上的电子云部分地转向苯环，因此氮原子与质子的结合能力降低，故苯胺的碱性比氨弱得多。

芳香胺氮原子上所连的苯环愈多，共轭程度愈大，碱性也就愈弱。所以，苯胺、二苯胺、三苯胺的碱性强弱次序是：

苯胺＞二苯胺＞三苯胺

胺能与许多酸作用生成盐。例如：

（或写成 )

氯化甲铵甲胺盐酸盐

或盐酸甲胺

（或写成 )

氯化苯铵苯胺盐酸盐

或盐酸苯胺

铵盐的命名与无机铵盐相似，也可直接叫做“某胺某酸盐”或“某酸某胺”。铵盐多为结晶形固体，易溶于水。胺的成盐性质在医学上有实用价值。有些胺类药物在成盐后，不但水溶性增加，而且比较稳定。例如，www.lindalemus.com/shiti/局部麻醉药普鲁卡因，在水中溶解度小且不稳定，常将其制成盐酸盐。

普鲁卡因盐酸普鲁卡因

胺类是一类弱碱，它们的盐与强碱（如NaOH等)作用时，能使胺游离出来。这说明强碱接受质子的能力比胺强。例如：

利用胺的碱性及胺与铵盐在不同溶剂中的溶解性，可以分离和提纯胺。例如，在含有杂质的胺（液体或固体)中加入无机强酸溶液使其呈强酸性，则胺就转变为铵盐溶解，这样就有可能与不溶的杂质分离。将铵盐的水溶液分离出来，再加以碱化，使游离胺析出。然后过滤或用水蒸气蒸馏，则可得纯净的胺。

季铵碱是有机化合物中的强碱。它们在固态时即是离子状态，例如（CH₃)₄N⁺OH^－易溶于水，其碱性与氢氧化钠或氢氧化钾相当。

季铵盐和铵盐不同，前者是强碱的盐，与氢氧化钠等不发生反应。卤化季铵盐的水溶液用氧化银处理时则生成季铵碱。

2．酰化反应

伯、仲胺都能与酰化剂（如乙酰氯、乙酸酐)作用，氨基上的氢原子被酰基取代，生成酰胺，这种反应叫做胺的酰化。叔胺因氮上没有氢，故不发生酰化反应。

酰胺是晶形很好的固体，有一定的熔点，所以利用酰化反应可以鉴定伯胺和仲胺。叔胺不起酰化反应，故此性质可用来区别叔胺，并可从伯、仲、叔胺的混合物中把叔胺分离出来。此外，酰胺在酸或碱的催化下，可水解游离出原来的胺。由于氨基活泼，且易被氧化，因此在有机合成中可以用酰化的方法来保护芳胺的氨基。例如：

3．与亚硝酸反应

伯、仲、叔胺与亚硝酸反应时，产物各不相同，借此可区别三种胺。

由于亚硝酸（HNO₂)是一种很不稳定的弱酸，所以通常用亚硝酸钠和强酸作用产生。

（1)伯胺与亚硝酸反应脂肪伯胺与亚硝酸反应，放出氮气，并生成醇、烯烃等的混合物。其反应式可简单地用下式表示：

由于此反应能定量地放出氮气，故可用于伯胺及氨基化合物的分析。

芳香族伯胺与脂肪伯胺不同，在低温和强酸存在下，与亚硝酸作用则生成芳香族重氮盐，这个反应称为重氮化反应（diazo reaction)。例如：

氯化重氮苯

芳香重氮盐比脂肪重氮盐稳定，如在5℃以下，氯化重氮苯在水溶液中不会分解；但温度升高，便分解放出氮气，同时生成酚类化合物。

芳香重氮盐化学性质很活泼，是有机合成的重要中间体。例如，通过重氮盐的反应，可以制备许多芳香族化合物。芳香重氮盐的反应主要分为放氮反应和偶合反应两大类。

①放氮反应重氮基（－N^＋≡N)在不同条件下，可被羟基、卤素、氰基、氢原子等取代，生成相应的芳香族衍生物，放出氮气。因此，利用这些反应可以从芳香烃开始合成一系列芳香族化合物。

弱碱性

②偶合反应重氮盐与酚类或芳香叔胺作用，生成有颜色的偶氮化合物，这个反应称为偶合反应（couplingreaction)。

0～5℃

　对羟基偶氮苯

　　　　　（桔黄色)

　对二甲氨基偶氮苯

　　　　　（黄色)

重氮盐与酚或芳香胺偶合时，如果羟基或氨基的对位有其它原子或原子团，则可在邻位偶合；如果对位及邻位都有取代基时，则不发生反应。

偶氮化合物都有颜色。许多偶氮化合物可用作染料，称为偶氮染料。有些偶氮化合物的颜色能随溶液pH值的不同而变化。这些化合物可用作酸碱指示剂，例如甲基橙。

（2)仲胺与亚硝酸反应脂肪仲胺和芳香族仲胺与亚硝酸作用生成N－亚硝基胺。

N－亚硝基二甲胺

N－甲基－N－亚硝基苯胺

N－亚硝基胺为黄色的中性油状物质，不溶于水，可从溶液中分离出来；与稀酸共热则分解为原来的仲胺，故可利用此性质鉴别、分离或提纯仲胺。

N－亚硝基胺是较强的致癌物质。

（3)叔胺与亚硝酸反应脂肪叔胺因氮上没有氢，与亚硝酸作用时只能生成不稳定的亚硝酸盐。

或写作

　三甲胺亚硝酸盐

芳香族叔胺与亚硝酸作用，发生环上取代反应，在芳香环上引入亚硝基，生成对亚硝基取代物，在酸性溶液中呈黄色；若对位上已有取代基，则亚硝基取代在邻位。

对亚硝基－N，N－二甲苯胺（黄色结晶)

（绿色结晶)

由于三种胺与亚硝酸的反应不同，所以可利用与亚硝酸的反应鉴别伯、仲、叔胺。

三、重要的胺及其衍生物

（一)苯胺

苯胺是最简单也是最重要的芳香伯胺，是合成药物、染料等的重要原料。苯胺为油状液体，沸点184℃，微溶于水，易溶于有机溶剂。新蒸馏的苯胺无色，但久置会因氧化而颜色变深。苯胺有毒，能透过皮肤或吸入蒸气使人中毒。因此，接触苯胺时应加注意。

（二)胆碱和乙酰胆碱

胆碱是一种季铵碱，广泛存在于生物体中，在脑组织和蛋黄中含量较多，是卵磷脂（见第二十章)的组成部分。胆碱为白色结晶，吸湿性强，易溶于水和乙醇，而不溶于乙醚和氯仿等。它在体内参与脂肪代谢，有抗脂肪肝的作用。

乙酰胆碱是胆碱分子中醇羟基的乙酰化产物，是神经传导递质。

（三)肾上腺素和去甲肾上腺素

肾上腺素　　去甲肾上腺素

肾上腺素是白色或类白色结晶粉末，无臭，味苦，易氧化变质，微溶于水，不溶于乙醇、氯仿、乙醚等有机溶剂，在无机酸及氢氧化钠溶液中易溶。肾上腺素有升高血压、加速心率、舒张支气管和加强代谢的作用。

去甲肾上腺素为白色或黄色结晶粉末，无臭，味苦，易氧化变质，易溶于水。在临床上用于神经源性、心源性和中毒性休克的早期治疗，也用于治疗胃出血。

它们是肾上腺髓质分泌的两种激素。

第二节 酰胺

一、酰胺的构造和命名

酰胺（amides)是羧酸的衍生物。在构造上，酰胺可看成是羧酸分子中羧基中的羟基被氨基或烃氨基（－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氢

被酰基（R－ )取代而成的化合物。

酰胺　　N－烃基取代酰胺

酰胺的命名是根据相应的酰基名称，并在后面加上“胺”或“某胺”，称为“某酰胺”或“某酰某胺”。例如：

乙酰胺　　 3－甲基丁酰胺　　乙酰苯胺

当酰胺中氮上连有烃基时，可将烃基的名称写在酰基名称的前面，并在烃基名称前加上“N－”或“N，N－”，表示该烃基是与氮原子相连的。

N－甲基乙酰胺 N－甲基苯甲酰胺　　N，N－二甲基甲酰胺（DMF)

二、酰胺的性质

（－)物理性质

在常温下，除甲酰胺外，其它酰胺多为无色晶体。酰胺分子中含有羰基和氨基，它们分子间能形成氢键。由于酰胺分子间氢键缔合能力较强，因此其熔点、沸点甚至比相对分子质量相近的羧酸还高。

当酰胺中氮原子上的氢被烷基取代后，缔合程度减小，熔点和沸点则降低。脂肪族N－烷基取代酰胺一般为液体。

低级酰胺易溶于水，随着相对分子质量的增大，溶解度逐渐减小。液体酰胺不但可以溶解有机物，而且也可以溶解许多无机物，例如DMF就是一种良好的溶剂。

（二)化学性质

1．酸碱性

酰胺一般是近中性的化合物，但在一定条件下可表现出弱酸性或弱碱性。酰胺是氨或胺的酰基衍生物，分子中有氨基或烃氨基，但其碱性比氨或胺要弱得多。酰胺碱性很弱，是由于分子中氨基氮上的未共用电子对与羰基的π电子形成p－π共轭体系，使氮上的电子云密度降低，因而接受质子的能力减弱。

然而，氮上的电子云密度降低，却使N－H键极性明显增加，氮上的氢原子较易变为质子，而呈弱酸性。如果氨分子中有两个氢原子被一个二元酸的酰基取代，则生成环状的亚氨基化合物（酰亚胺)。由于两个羰基的吸电子作用，使亚氨基的N－H键极性明显增加，氮上的氢原子较易变为质子，而呈弱酸性。例如：

丁二酰亚胺丁二酰亚胺钠

2．水解

酰胺在通常的情况下较难水解。在酸或碱的存在下加热时，则可加速反应，但比羧酸酯的水解慢得多。

N－取代酰胺同样可以进行水解，生成羧酸和胺。

3．与亚硝酸反应

酰胺与亚硝酸作用生成相应的羧酸，并放出氮气。

三、重要的酰胺及其衍生物

（一)尿素

尿素（urea)又称脲，是碳酸的二酰胺。

　碳酸　　尿素

尿素是哺乳动物体内蛋白质代谢的最终产物，存在于动物的尿中。许多偶氮化合物在代谢过程中所释放的氨是有毒的，通过转变为尿素从尿中排出而使氨的浓度降低。正常成人每天排泄的尿中约含尿素30g。

尿素为无色晶体，熔点133℃，易溶于水和乙醇，难溶于乙醚。

尿素是很重要的物质，用途广泛。它在农业上用作高效固体氮肥，也是有机合成的重要原料，用于合成药物、塑料等。另外，尿素本身也是药物，对降低脑颅内压和眼内压有显著疗效。

尿素具有酰胺的结构，有酰胺的一般化学性质。但因两个氨基连在一个羰基上，所以它又表现出某些特殊的性质。

1．弱碱性

尿素分子中有两个氨基，其中一个氨基可与强酸成盐，故呈弱碱性。

硝酸尿素

尿素的硝酸盐、草酸盐均难溶于水而易结晶。利用这种性质，可从尿液中提取尿素。

2．水解反应

尿素是酰胺类化合物，在酸、碱或尿素酶的作用下很易水解。例如：

3．缩二脲的生成及缩二脲反应

尿素是一种特殊的酰胺，它的两个氨基连在同一个羰基上，所以它又有与一般酰胺不同的性质。若将尿素加热到稍高于它的熔点时，则发生双分子缩合，两分子尿素脱去一分子氨而生成缩二脲。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　缩二脲

缩二脲是无色针状晶体，熔点190℃，难溶于水，能溶于碱液中。它在碱性溶液中与少量的硫酸铜（CuSO₄)溶液作用，即显紫红色，这个颜色反应叫做缩二脲反应（biret reaction)。

凡分子中含有两个或两个以上酰胺键（，肽键)的化合物，如多肽、蛋白质等都能发生这种颜色反应。

（二)丙二酰脲

尿素与丙二酰氯反应生成丙二酰脲。

丙二酰脲

丙二酰脲是无色晶体，熔点245℃，微溶于水。它的分子中含有“ ”

及“ ”的结构，可发生酮式 ―― 烯醇式互变异构。

酮式　　烯醇式

　丙二酰脲　　 2，4，６－三羟基嘧啶

由于丙二酰脲由酮式转变为烯醇式而呈酸性，所以丙二酰脲又称巴比土酸。

巴比土酸本身没有药理作用，但它的C－5亚甲基上的两个氢原子都被烃基取代（5，5－二取代)后所得许多取代物，却是一类重要的镇静催眠药，总称为巴比妥类药物（barbitarates)。其通式为：

R = －C₂H₅, R＇= －C₂H₅　　　　　巴比妥

　　　　　　　　　 R = －C₂H₅ , R＇= －C₆H₅　苯巴比妥（鲁米那)

　　　　　　　　　　R = －C₂H₅ , R＇= －C₅H₁₁　戊巴比妥

巴比妥类药物很多，主要的有巴比妥、苯巴比妥（鲁米那)、戊巴比妥、异戊巴比妥等。它们是晶体或结晶性粉末，难溶于水，由于巴比妥类药物存在酮式――烯醇式互变，其水溶液呈弱酸性，能与碱作用成盐，它的钠盐易溶于水，其溶液可供注射用。

（三)磺胺类及氯胺类药物

1．磺胺类药物

烃分子中的氢原子被磺酸基（－SO₃H)取代而成的化合物叫磺酸，例如苯磺酸。苯磺酸分子中磺酸基上的羟基被氨基取代后的化合物，称为苯磺酰胺，其对位氨基的取代物叫做对氨基苯磺酰胺，简称磺胺（sulfanilamide, SN)。

磺胺

磺胺是无色晶体，熔点163℃，味微苦，微溶于水。磺胺能溶于强酸或强碱溶液中，这是由于它在苯环上连有氨基，因此能与酸作用生成盐；同时，与磺酰基结合的氨基上的氢原子，因受磺酰基的影响而呈酸性，故又能与碱作用。

磺胺能抑制多种细菌，但口服时副作用很大，仅外用于治疗化脓性创伤。为了减少磺胺的

副作用，一般采用磺酰氨基上的氢原子被取代的衍生物（ )，其副作用较小，称为磺胺类药物（sulfa drugs)。

常见的磺胺药物有：

磺胺噻唑（ST)　　　　　　　Ｒ＝　

磺胺嘧啶（SD)

长效磺胺（磺胺甲氧哒嗪，SMP)

磺胺甲基异噁唑（新诺明，SMZ)

磺胺类药物是优良的广谱抗菌剂，它们能抑制链球菌、葡萄球菌、肺炎球菌、脑膜炎球菌、痢疾杆菌等的生长和繁殖，因此常用以治疗由上述细菌所引起的疾病。

2．氯胺类药物

苯磺酰胺分子中，氨基的氢原子被氯原子取代的化合物叫做氯胺类药物。例如：

氯胺B 　氯胺T　氯胺宗

氯胺类药物是白色或黄色结晶性粉末，微有氯气味。能溶于水及乙醇，难溶于乙醚等有机溶剂。

氯胺类药物都是氧化剂，它们与水反应生成次氯酸或次氯酸钠，而有杀菌和对化学毒剂的消毒作用，故在军事医学上有重要意义。

第三节 氨基酸

氨基酸（amino acids)是一类具有特殊重要意义的化合物。因为它们中许多是与生命活动密切相关的蛋白质的基本组成单位，是人体必不可少的物质，有些则直接用作药物。

α-氨基酸是蛋白质的基本组成单位。蛋白质在酸、碱或酶的作用下，能逐步水解成比较简单的分子，最终产物是各种不同的α-氨基酸。水解过程可表示如下：

蛋白质 →多肽 → 二肽 → α-氨基酸

由蛋白质水解所得到的α-氨基酸共有20多种，各种蛋白质中所含氨基酸的种类和数量都各不相同。有些氨基酸在人体内不能合成，只能依靠食物供给，这种氨基酸叫做必需氨基酸（表18－２，*)。

一、氨基酸的构造、构型及分类、命名

（一)氨基酸的构造和构型

分子中含有氨基和羧基的化合物，叫做氨基酸。

　α-氨基丙酸　　 β-氨基丙酸

β-苯基-α-氨基丙酸

由蛋白质水解所得到的α－氨基酸，可用通式表示如下：

除甘氨酸（R＝H)外，所有α－氨基酸中的α碳原子均是手性碳，故有D型与L两种构型。天然氨基酸均为L－氨基酸。

L－氨基酸

（二)α－氨基酸的分类和命名

氨基酸分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸。

在α－氨基酸分子中可以含多个氨基和多个羧基，而且氨基和羧基的数目不一定相等。因此，天然存在的α－氨基酸常根据其分子中所含氨基和羧基的数目分为酸性氨基酸、碱性氨基酸和中性氨基酸。分子中氨基的数目少于羧基时氨基酸呈酸性，称为酸性氨基酸。反之，氨基的数目多于羧基时氨基酸呈碱性，称为碱性氨基酸。分子中氨基的数目等于羧基的数目时，称为中性氨基酸，但由于氨基的碱性和羧基的酸性不是完全相当的，所以它们并不是真正中性的物质，只能说它们近乎中性。

氨基酸的系统命名方法与羟基酸一样，但天然氨基酸常根据其来源或性质多用俗名。例如胱氨酸是因它最先来自尿结石；甘氨酸是由于它具有甜味而得名（见表18－２)。

表18－２ 常见的α－氨基酸

氨基酸	构造式	代号	常用符号	pI
甘氨酸（α－氨基乙酸)		甘	Gly	5.97
丙氨酸 (α－氨基丙酸)		丙	Ala	6.02
缬氨酸* (β－甲基－α－氨基丁酸)		缬	Val	5.96
亮氨酸* （γ－甲基－α－氨基戊酸)		亮	Leu	5.98
异亮氨酸* （β－甲基－α－氨基戊酸)		异	Ile	6.02

续表

氨基酸	构造式	代号	常用符号	pI
脯氨酸（α－羧基四氢吡咯)		脯	Pro	6.30
苯丙氨酸* （β－苯基－α－氨基丙酸)		苯	Phe	5.48
色氨酸* [α－氨基－β－（3－吲哚基)丙酸]		色	Try (Trp)	5.89
蛋氨酸* （α－氨基－γ－甲硫基丁酸)		蛋	Met	5.74
丝氨酸（α－氨基－β－羟基丙酸)		丝	Ser	5.68
苏氨酸* （α－氨基－β－羟基丁酸)		苏	Thr	6.18
半胱氨酸（α－氨基－β－巯基丙酸)		半	Cys	5.07
酪氨酸 [α－氨基－β－（对羟苯基)丙酸]		酪	Tyr	5.66
天门冬酰胺（α－氨基丁酰胺酸)		天酰	Asn	5.41
谷氨酰胺（α－氨基戊酰胺酸)		谷酰	Gln	5.65
天门冬酰氨酸 (α－氨基丁二酸)		天	Asp	2.77
谷氨酸 (α－氨基戊二酸)		谷	Glu	3.22
赖氨酸* （α，ω－二氨基已酸)		赖	Lys	9.74

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　继表

氨基酸

构造式

代号

常用符号

组氨酸

[α－氨基－β－（4－咪唑基)丙酸]

组

His

7.59

精氨酸

（α－氨基－δ－胍基戊酸)

精

Arg

10.76

二、氨基酸的性质

（一)物理性质

α－氨基酸都是无色晶体，熔点一般都较高（常在230～300℃之间)。α－氨基酸都能溶于酸性或碱性溶液中，但难溶于乙醚等有机溶剂。在纯水中各种氨基酸的溶解度差异较大，加乙醇能使许多氨基酸从水中沉淀析出。

（二)化学性质

氨基酸分子内既含有氨基又含有羧基，因此它们具有氨基和羧基的典型性质。但是，由于两种官能团在分子内的相互影响，又具有一些特殊的性质。

1．两性

氨基酸分子中既有碱性基团（－NH₂)又有酸性基团（－COOH)，与强酸或强碱都能作用生成盐，因此氨基酸为两性化合物。

同时，在同一分子内，氨基和羧基也可作用生成盐，这种盐叫内盐。

内盐（两性离子或偶极离子)

氨基酸在纯水溶液及固态时都以内盐的形式存在。在一般情况下，氨基酸中羧基的离解程度和氨基的离解程度并不相等，因此纯净氨基酸的水溶液并不一定是中性。在中性氨基酸溶液中，由于羧基的离解程度稍大于氨基的离解程度，故它的水溶液的pH值一般略小于7。酸性氨基酸水溶液的pH值小于7；碱性氨基酸水溶液的pH值则大于7。但须注意，无论是何种α－氨基酸，其水溶液中两性离子都占绝对多数。

2．等电点

若将氨基酸的水溶液酸化，则两性离子与H^＋结合而成阳离子；若加碱于氨基酸的水溶液中，则两性离子中氨基上的一个氢离子与OH^－结合成水，而两性离子变成阴离子。

阴离子　两性离子　阳离子

若将氨基酸水溶液的酸碱度加以适当调节，可使羧基与氨基的离解程度相等，也就是氨基酸带有的正、负电荷数目恰好相同，此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点，以pI表示。由于各种氨基酸分子中所含基团不同，所以每一个氨基酸中氨基和羧基的离解程度各异，因此不同的氨基酸等电点亦不同（表18－２)。中性氨基酸的等电点一般在5.0～6.5之间；酸性氨基酸为2.7～3.2，碱性氨基酸为9.5～10.7。

如果在不同pH值的氨基酸溶液中通以直流电，当pH＞pI（到一定程度)时，由于氨基酸主要以阴离子存在，它们就向阳极移动，这种现象称为电泳；若pH＜pI（到一定程度)时，因氨基酸主要以阳离子存在，则它们就向阴极移动；如果pH＝pI，则不发生电泳，因为这时的氨基酸主要以两性离子存在，其净电荷为零，故在电场中不会向任何一极移动。所以，电泳是可以用来分离或鉴定氨基酸、蛋白质等混合物的一种技术，也可作为医学诊断的手段。

3．脱水生成肽

两分子α－氨基酸（相同或不同)可由一个分子中的羧基和另一个分子中的氨基脱去一分子水，缩合成为一个简单的肽，即二肽。

肽键

二肽