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1、第十一章 杂环化合物,学习要求：,1.掌握几种常见杂环化合物命名 2.掌握吡咯、吡啶的结构 3.掌握吡咯、吡啶的化学性质 4.了解几种常见杂环化合物以及生物碱的一般性质,含义：,常见的杂原子：O , S , N,内酸酐,本章所要讨论的是环比较稳定，且具有不同 程度芳香性的化合物。,杂环化合物的种类繁多，数量很大，在自然界分布 广泛，其中很多具有重要的生理活性。,一、 杂环化合物的分类和命名,(一)、分类,第一节 杂环化合物,（二）、杂环化合物的命名,译音命名法,对于环上有取代基的杂环化合物，命名时以杂环为母体，然后把杂环上的原子依次编号而确定取代基的位次。编号的原则： (1) 含一个杂原子的单
2、环，一般从杂原子开始 依次用，将环上的原子编号，也可以用希腊字母、 编号，靠近杂原子的碳原子为位，依次为位、位：,2,5-二甲基呋喃,（2） 含有两个或两个以上相同杂原子的单杂环编号时，把连有氢原子的杂原子编为1，并使其余杂原子的位次尽可能小 。,4 甲基咪唑,6-氨基嘌呤,（3）如果环上有多个不同杂原子时，按氧、硫、氮的顺序编号,4,5二甲基噻唑,(4 ) 结构复杂的杂环化合物是将杂环当做取代基来命名。,(5) 当环上连有不同取代基时，编号根据顺序规则及最低系列原则。,2-甲基-5-乙基呋喃 4-吡啶甲酸,5-硝基-2-呋喃甲醛 2-乙酰基吡咯,(6) 稠杂环的编号一般和稠环芳烃相同，但有少
3、数稠杂环有特殊的编号顺序。,嘌呤 2,6,8-三羟基嘌呤,吲哚 异喹啉,2.双键氢化产物的命名,四氢吡咯,2，5-二氢吡咯,六氢吡啶,二、 杂环化合物的结构,1、五元杂环化合物的结构,以吡咯为例：,符合休克尔规则，具有芳香性。,富电子的芳杂环，亲电取代易发生， 相当于苯酚或苯胺，取代在位。,2、六元杂环化合物的结构,符合休克尔规则，具有芳香性。,缺电子的芳杂环，亲电取代难发生， 相当于硝基苯，取代在位。,三、 杂环化合物的化学性质,1、亲电取代反应,五元杂环属于富电子芳杂环，亲电取代反应比苯容易。 发生亲电取代反应的活性顺序是： 吡咯呋喃噻吩苯吡啶,六元杂环吡啶属于缺电子芳杂环，亲电取代反应活
4、性比 苯小，与硝基苯类似 ，且取代反应一般发生在位。,(1).卤代,(2). 硝化,呋喃和吡咯对酸都很敏感，强酸可使其开环 而形成聚合物，因此不能用混酸硝化。,(3). 磺化,(4). 付克反应,2、加成反应,产物为仲胺， 不具有芳香性,3、氧化反应,五元杂环是富电子的芳杂环，和氧化剂作用，常导致 环的破裂或发生聚合作用得到焦油状聚合物。,六元杂环是缺电子的芳杂环，一般对氧化剂相当稳定。,4、酸碱性,在吡咯分子中，由于氮上未共用的孤对电子参与环上的共轭体系，使氮上电子密度降低而减弱对质子的吸引力，使得这个氢原子能以质子的形式解离，所以吡咯表现出一定的弱酸性（pK）。,在吡啶分子中，氮原子上的未
5、共用电子对未参与 环上的共轭体系，与质子的结合能力比较强，因此 吡啶显碱性，与酸能形成盐。,苯胺 吡啶 三乙胺 pKb 9.4 8.64 3.4,四、重要杂环化合物,(一)、 呋喃及其衍生物,呋喃,呋喃与盐酸浸过的松木片呈绿色，可用来鉴定呋喃 的存在。,糠醛（-呋喃甲醛）,与苯胺在醋酸存在下呈深红色，可用来鉴定糠醛。糠醛具有呋喃和无-H的醛的（如甲醛）的双重化学性质。,(二)、吡咯及其衍生物,吡咯,吡咯衍生物卟啉化合物,基本结构:是由四个吡咯环或氢化吡咯环的碳 原子通过四个次甲基（）交替连接组成的大环， 这个大环叫卟吩环，含卟吩环的化合物叫做卟啉化合物。,与盐酸浸过的松木片呈红色，可用来鉴定吡
6、咯 及其低级的同系物的存在。,卟吩环,血红素：中心离子是Fe ; 叶绿素：中心离子是Mg,血红素分子结构,叶绿素分子结构,R=-CH3为叶绿素a R=-CHO为叶绿素b,维生素B12分子结构,噻唑是含一个硫原子和一个氮原子的五元杂环，无色，有吡啶臭味的液体，沸点117，与水互溶，有弱碱性，是稳定的化合物。 一些重要的天然产物几合成药物含有噻唑结构，如青霉素、维生素B1等。 青霉素,(三)、 噻唑及其衍生物,维生素B1（VB1）, -吡啶甲酰胺,-吡啶甲酸 烟酸, -吡啶甲酰胺 烟酰胺,烟碱（尼古丁）,(四)、 六元杂环化合物,1、吡啶及其衍生物,-吡啶甲酸 -吡啶甲酰胺 （烟酸或尼克酸） 烟酰
7、胺或尼克酰胺）,维生素PP,维生素B6,吡哆醇 吡哆醛 吡哆胺,-吡啶甲酸 -吡啶甲酰肼 （异烟酸） （异烟酰肼或雷米封）,2、嘧啶及其衍生物,五、稠杂环化合物,(一)、吲哚及其衍生物,吲哚, -甲基吲哚 （粪臭素）, -吲哚乙酸 IAA,(二)、嘌呤的重要衍生物,腺嘌呤 6-氨基嘌呤,鸟嘌呤 2-氨基-6-羟基嘌呤,（三）喹啉的衍生物,喹啉的衍生物在自然界存在很多，如奎宁、氯喹、罂粟碱、吗啡等。,第二节 生物碱,2生物碱的提取方法,一、生物碱的存在及提取方法,1生物碱的存在,（2）有机溶剂提取法,（1）稀酸提取法,生物碱是一类存在于植物体内，对人和动物有强烈生理作用的含氮碱性有机化合物。,二
8、、生物碱的一般性质,生物碱分子中含有手性碳原子，具有旋光性，自然界中存在的一般是左旋体。,生物碱在中性或酸性溶液中能与许多试剂生成沉淀或发生颜色反应，这些试剂叫做生物碱试剂，用于检验、分离生物碱。生物碱试剂可分两类：,1沉淀试剂,它们大多是复盐、杂多酸和某些有机酸，例如，碘-碘化钾、碘化汞钾、磷钼酸、硅钨酸、氯化汞、苦味酸和鞣酸等。不同生物碱能与不同的沉淀试剂作用呈不同颜色的沉淀。,2显色试剂,它们大多是氧化剂或脱水剂，例如，高锰酸钾、重铬酸钾、浓硝酸、浓硫酸、钒酸铵或甲醛的浓硫酸溶液等。它们能与不同的生物碱反应产生不同的颜色。,显色剂在色谱分析上常作为生物碱的鉴定试剂。,三、重要的生物碱举例,1烟碱（尼古丁）,烟碱以苹果酸盐及柠檬酸盐的形式存在烟草中。,烟碱能被KMnO4氧化为烟酸；具有弱碱性，可与强酸成盐；与鞣酸、苦味酸等反应生成沉淀；具有毒性，是一种有效的农业杀虫剂。,2麻黄碱,3茶碱、可可碱和咖啡碱,茶碱 可可碱 咖啡碱 （1，3-二甲基黄嘌呤） （3，7-二甲基黄嘌呤） （1，3，7-三甲基黄嘌呤）,