亚胺是化合物中被称为官能团的几个反应基团之一。化合物的反应机理归因于其官能团的性质。
它有时被称为席夫碱。它们是由另外两个官能团反应形成的;胺(NH2)和醛(CHO)或酮(C = O)。后两个基团含有碳原子,与氢形成双键。这叫羰基。
胺会攻击羰基,因为氮原子上的孤对是亲核的。相反,羰基是缺电子的,因为氧比碳更吸引一对电子,这叫电负性。
构成C和O之间双键的两对共享电子中的一对被转移到O上,附着在氮上的氢原子转移后(一个称为互变异构的过程),氮原子上的非共享电子对与缺电子碳原子共享。
这就形成了特有的碳氮双键,氧也同时以水的形式被消除。羟基的损失是困难的,因为产生的羟基离子不稳定。在酸的存在下,离开的能力增强。
这样质子化了羟基,羟基转化为水,是一个相当大的离去基团。质子化使反应速度提高了17个数量级。该机制如图2所示。
亚胺形成的相反过程称为亚胺水解,产生相应的胺和羰基化合物(醛或酮)。
在这个过程中,亚胺经历了水的加入。水在加入之前需要一个活化步骤;碱(质子受体)将氢离子(质子)从水分子中吸下来。
生成的OH-(氢氧离子)是电的(电子对供体);氧上的孤对攻击亚氨基的缺电子碳。
碳是缺电子的,因为氮的电负性效应更高,碳的电子被双键氮拉。
所以碳很容易接受电子,被描述为亲核。同时,构成碳和氮之间双键的两对共享电子中的一对被氢键取代。
这个氢是由亚胺带正电荷的氮的碱基(质子供体)提供的。然后连接的羟基通过碱基攻击失去另一个质子;剩下的孤对用来和碳形成双键。
席夫碱(亚胺)的形成和水解在生物化学中非常重要。许多酶使用亚胺作为其反应机制的一部分。重要的生物反应是氨基酸羰基和氨基酸赖氨酸胺之间形成亚胺键。
这是因为它们具有很高的活性,可以与其他分子形成加合物。加合物是两个分子(在这种情况下,其中一个是亚胺)的产物,产生单一物种。这种添加使分子经历亚胺的反应效应。亚胺是反应性的,因为它们可以充当电子“吸收剂”。
C = N键的氮容易质子化,产生质子化的亚胺。这是一个电子接受基团,当它作为加合物存在时,可以将电子从附着分子中的键上拉走。这促进了键断裂,键断裂是许多代谢反应的重要部分,如糖酵解和氨基酸代谢。
亚胺的另一个重要特征是它们的互变异构能力,它排列质子和双键的位置,这也促进了键断裂,这增强了它们的生物学相关性。中间体叫亚胺离子,互变异构体叫烯胺。这允许亚胺的再生和随后水解后加合物的释放。
亚胺-烯胺的互变异构。注意中间体叫亚胺离子。该反应可由酸或碱催化(此处显示)。烯胺相当于酮烯醇互变异构中的烯醇
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