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1、第12章 杂环化合物,（一） 杂环化合物的分类、命名和结构 （1）分类和命名（2）结构和芳香性 （二）五元杂环化合物 （1）五元杂环化合物的化学性质 （2）一些具有生理活性五元杂环化合物 （三）六元杂环化合物 （1）吡啶 （2）喹啉和异喹啉 （3）嘌呤,构成环的原子除碳原子外还有O、S、N、P等杂原子的一类环状化合物称为杂环化合物。,90%以上药物和60%以上的有机化合物为杂环化合物。 碳水化合物（它为生命提供能量）、 叶绿素（它为植物提供绿色）、 血红素(它赋予血液以鲜红的颜色)都是杂环化合物； 核酸中的杂环（嘧啶和嘌呤）部分对DNA的复制起着至关重要的作用并使生命得以代代相传； 杂环化合物
2、通常是酶和辅酶中催化生化反应的活性部位。 正是由于其存在，自然万物才有了勃勃生机。,叶绿素-a(R=CH3) 叶绿素-b(R=CHO),1993年被发现的一种高效抗癌物质,12.1 杂环化合物的分类和命名,非芳香性杂环,四氢呋喃,1,4-二氧六环,四氢吡咯,六氢吡咯,硅杂-2,4-环戊二烯,1-氧-4-氮杂环己烷(吗啡啉),奎宁环,硒杂环丁烷,命名原则：杂环化合物的命名多采用英文译音, 在同音汉字前加“口”旁, 从杂原子开始编号, 如果有多个杂原子, 按O、S、N次序编号。,5-甲基噻唑,6-甲氧基苯并噁唑,呋喃 噻吩 吡咯 Furan Thiophene Pyrrole,吡唑 咪唑 噁唑 噻
3、唑 Pyrazole Imidazole Oxazole Thiazole,常见芳香性五元杂环化合物（单环）,苯并呋喃 苯并噻吩 苯并吡咯 Benzofuran Thionaphene Indole,苯并噁唑 苯并噻唑 苯并咪唑 Benzoxazole Benzothiazole Benzoimidazole,常见芳香性五元杂环化合物（稠环）,吡啶 哒嗪 嘧啶 吡嗪 Pyridine Pyridazine Pyrimidine Pyrazine,常见芳香性六元杂环化合物（单环、稠环）,喹啉 异喹啉 吖啶 Quinoline Isoquinoline Acridine,酞嗪 Phthalazin
4、e,1,10-菲咯啉 1,10-phenanthroline,12.2 五元杂环化合物的结构和芳香性,呋喃、吡咯和噻吩都是典型的五元芳杂环化合物。 甲、离域能分别为67、88、117kJ/mol(苯为150.5)； 乙、轨道中都有4n+2个电子； 丙、容易发生亲电取代反应； 丁、碳碳键长趋于平均化；,吡啶也是一种典型芳香性杂环化合物，具有和苯非常相似的骨架结构和电子结构,12.3 五元杂环化合物的化学性质,a、呋喃、吡咯和噻吩容易进行亲电取代反应。 b、它们的亲电取代反应都比苯活泼(吡咯呋喃噻吩苯)，其活泼性同苯酚、苯胺相似。 c、由于它们的高度活泼性以及呋喃和吡咯对于无机强酸的敏感性，其亲电
5、取代反应需要比较温和的条件。,2)硝化,3)磺化,1)卤化,4)Friedel-Crafts酰基化,呋喃的芳香性比较弱, 除进行亲电取代反应外;还容易进行亲电加成和Diels-Alder反应。,戊聚糖 戊醛糖 糠醛,（2）一些具有生理活性五元杂环化合物,呋喃唑酮（痢特灵）,呋喃丙胺（抗血吸虫药）,卟吩胆色素原; 通过生物体内特定酶的作用可转变成卟啉、叶绿素和维生素B12等重要生物活性物质,3-吲哚乙酸(植物生长促进剂),长春碱(R=CH3);长春新碱(R=CHO); 抗癌药,维生素B1,青霉素G,12.5 六元杂环化合物:吡啶和喹啉,12.5.1 吡啶的结构,吡啶是典型六元芳香杂环化合物。 吡
6、啶氮原子上的未共用电子对不参与-体系，这对电子可与质子结合，因此吡啶的碱性（pKb=8.8）较吡咯强，也比苯胺（pKb=9.3）略强。 由于氮原子的吸电子诱导效应，吡啶环上的电子云密度较低，其亲电取代反应与硝基苯类似，一般需要强烈条件，且主要发生在-位。,吡啶的亲电取代主要在-位,吡啶的亲电取代反应示例,（a ）磺化,（b ）硝化,（c ）卤化,吡啶可被催化加氢为六氢吡啶（哌啶）。六氢吡啶的碱性（PKb=2.7）与一般脂肪族仲胺相近。,吡啶容易发生亲核取代反应,吡啶2-和4-位上甲基具有酸性（类羟醛缩合）。,烟酰胺 (维生素pp),异烟酰肼（雷米封） 抗结核药,维生素B6,烟酰二乙胺（可拉明）中枢神经兴奋药,常见吡啶衍生物,（2）喹啉和异喹啉,与吡啶类似, 喹啉和异喹啉都有弱碱性（喹啉：pKb=9.15；异喹啉pKb=8.86）。 喹啉和异喹啉的亲电取代反应（如硝化、磺化、溴化等）比吡啶容易，亲电试剂主要进攻苯环部分。 亲核取代反应则发生在吡啶环上，其中喹啉主要在2-位取代，而异喹啉主要在1-位。,（3）嘌呤,嘌呤是由一个咪唑环和一个嘧啶环稠合而成的一类重要化合物,茶碱 咖啡碱 可可碱,腺嘌呤(adenine, A),鸟嘌呤(guanine, G),