酰胺

酰胺（英语：amide）是酰基碳与胺类相连，或氨中的氢被酰基取代的一类有机化合物。化学通式可记为 R¹C(=O)NR²R³，其中R¹、R²和R³可以是氢原子或有机基团^[1][2]。酰胺也可视为由羧酸与氨或胺缩合形成（酸中的-OH基被-NR₂基置换）的有机化合物，是羧酸衍生物的一类，简单的酰胺有：甲酰胺、乙酰胺、苯甲酰胺和N,N-二甲基甲酰胺。

此条目介绍的是羧酸的氨基衍生物。关于其他含氧酸的氨基衍生物，请见“酰胺 (官能团)”。

酰胺的通式

甲酰胺，最简单的酰胺

天冬酰胺是一种含有酰胺结构（标记区）的氨基酸

实验室中合成尼龙66

酰胺在自然界中广泛存在，并在科学技术中有重要应用。蛋白质中的肽键便以酰胺结构相连接。工业上重要的化工材料，如尼龙、芳纶、克维拉、特瓦纶（英语：Twaron）等都是含酰胺结构单体聚合成的合成纤维。许多药物也都包含酰胺结构，它帮助维持刚性结构并抵抗水解，如对乙酰氨基酚、青霉素、LSD等^[3]。一些低分子量的酰胺，是常用的有机溶剂，如DMF和DMAc。

命名

主条目：IUPAC有机物命名法

酰胺可以看作羧酸被氨基或胺取代后衍生的产物，因此可以将酸字改为酰胺来命名，英文命名时将-ic acid改为-amide^[4]，例如：

乙酰胺	异丁（基）酰胺	乙二酰二胺

当酰胺中的氮上连有多个烃基时，则需要将氮上取代基写在某酰之前，并用N-来表示其位置（在没有歧义时可省略），例如：

乙酰苯胺	N,N-二甲基甲酰胺	二甲基乙酰胺

二元羧酸被氨（或胺）基取代时，称为“某二酰胺”，英文命名时将词尾-dioic acid改为-diamide；当两个羧基被同一个氨（或胺）基取代得到环状化合物时，称为“某二酰亚胺”，英文命名时将词尾改为-imide；当胺上的烃基与酰胺的碳原子首尾相连形成环状化合物时，称为“某内酰胺”，英文命名时将词尾改为-lactam^[5]，例如：

丁二酰胺	N-溴代丁二酰亚胺	4-丁内酰胺

酰胺根据其N上取代程度，可分为伯（一级）酰胺、仲（二级）酰胺和叔（三级）酰胺^[6]。

结构

甲酰胺分子球棍模型，显示了π电子的离域情况

酰胺中的C-N键较胺中的C-N键要短，一方面是因为酰胺中C-O键的碳是用sp²杂化轨道与氮成键，而胺中C-N键的碳是用sp³杂化轨道与氮成键，s成分较少^[7]；另一方面是因为氮上孤对电子在羰基上离域，在碳、氮和氧间形成共轭体系，从而使C-N键具有某些双键性质。因此，酰胺中的N、O、C位于同一平面，限制了围绕酰基的旋转^[8][9]。

酰胺结构有以下的共振式：

性质

除甲酰胺外，大部分具有RCONH₂结构的酰胺为白色固体，这是因为分子间形成了氢键^[10][11]。在羧酸衍生物中，酰胺具有最强的稳定性，其水解最难发生，一般需要在强酸性或碱性条件下回流。相较于胺类，酰胺表现出较弱的碱性，低级的酰胺可溶于水，例如DMF和DMAc便是很好的非质子极性溶剂，且可以与水混溶^[10]。能与酸反应成盐，其质子化发生在氧原子上，酰胺的碱性要弱于胺，但强于酯、酮和羧酸，酰亚胺上的氢原子有弱酸性^[12][13]。

蛋白质和肽是含有酰胺键的重要生物分子。一些生物碱中也含有酰胺结构^[14]。

合成

酰胺可以通过羧酸与胺偶联制备，直接反应需要高温将水赶出体系^[15]：

羧酸与胺偶联直接合成酰胺。

酰胺可以通过酯、酸酐（卢米埃尔-巴比耶方法（英语：Lumière–Barbier method））或酰氯（肖滕-鲍曼反应）与胺反应来合成。多肽合成中通过偶联剂（如HATU（英语：HATU）、HOBt、PyBOP（英语：PyBOP））来合成酰胺^[16]。一些试剂，如Sheppard酰胺化试剂，被用来构建酰胺和亚胺结构^[17][18]。

反应	底物	备注
亲核酰基取代反应	酰氯或酸酐	试剂：氨或胺
Beckmann重排	环酮	试剂：肟和酸催化
Schmidt反应	酮	试剂：叠氮酸
腈的控制水解[19]	腈	试剂：水和酸催化
Willgerodt–Kindle反应 [20]	芳基烷基酮	硫和吗啉
Passerini反应	异腈、酮（或醛）和羧酸	极性溶剂（如水或甲醇）
Ugi反应	异腈、羧酸、伯胺和酮（或醛）
Bodroux反应[21][22]	羧酸和格氏试剂的胺类衍生物（如IMgNHR）
Chapman重排[23][24]	芳基亚氨基醚	对N,N-二芳基亚胺，反应机理为分子内芳香族亲核取代反应[25] Chapman Rearrangement
Ritter反应[26]	腈、烷基化试剂如（异丁烯、叔丁醇）和强酸。	在浓酸作用下，腈与碳正离子发生加成反应得到仲酰胺，Ritter反应能在叔碳处构建一根C-N键。
末端烯烃的光化学加成[27]	末端烯烃和甲酰胺	甲酰胺对末端单烯烃的自由基同系化反应（英语：Homologation reaction），得到反马氏加成产物。
羧酸衍生物的氨解[28][29][30][31]	酯、酰卤、酰胺和酸酐	羧酸衍生物可以与氨反应，形成酰胺，称为氨解。

其他反应

有机钌化合物催化胺的脱氢酰化，该反应通过醇脱氢产生的醛，与胺形成半胺醛（英语：hemiaminal），随后二次脱氢得到酰胺，该反应的副产物为氢气^[32] ：

酰胺与胺反应生成新的酰胺的反应称为酰胺交换反应（英语：Transamidation），该反应进行地非常缓慢，需要路易斯酸 ^[33]和有机金属催化剂^[34]催化：

RC(O)NR'₂ + HNR"₂ → RC(O)NR"₂ + HNR'₂

反应

酰胺的酸性水解机理^[35]

酰胺的酸性与碱性水解

酰胺会发生与酯相似的反应，但其反应性弱于酯。酰胺在热碱或强酸条件下会发生水解，酸性水解会产生对应羧酸和铵离子，碱性水解会产生对应胺和羧酸根离子。由于酰胺的水解条件相较于酯、酰卤更强烈，因此该反应不需要催化，也不可逆。

反应	产物	反应条件
脱水	腈	P2O5; 苯磺酰氯; TFAA+py[36]
霍夫曼重排	少一个碳原子的伯胺	溴+氢氧化钠
还原[37]	胺和醛	i) LAH ii) H+/H2O
Vilsmeier–Haack反应	醛	POCl3，芳香族底物
Bischler–Napieralski反应	环亚胺	POCl3，SOCl2等

参见

• 肽
• N-溴代丁二酰亚胺 - N,N-二甲基甲酰胺
• 聚酰胺

参阅书籍

• 邢其毅等. 《基础有机化学》第三版 上册. 高等教育出版社. 2005a.
• 邢其毅等. 《基础有机化学》第三版 下册. 高等教育出版社. 2005b.