第十五章杂环化合物药专.ppt

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1、1,第十五章 杂环化合物和生物碱,基础化学教研室：王军 Tel:2983612 Email： 密码： 123456WJ(大写）,2,第十五章 杂环化合物和生物碱,第一节 杂环化合物,一、杂环化合物的分类,二、杂环化合物的命名,三、五元杂环化合物,四、六元杂环化合物,五、稠杂环化合物,第二节 生物碱,3,杂环化合物教学要求,教学要求 掌握 杂环母体及衍生物命名法。 五元单杂环（吡咯、呋喃、噻吩）结构，化学性质。 六元杂环吡啶结构，化学性质。 喹啉命名化学性质及合成方法。 吡唑、咪唑、噁唑 、异噁唑 、噻唑结构和命名； 吲哚、嘌呤的结构和命名。,熟悉：各杂环化合物物理性质，含氧六元杂环、含两个杂原

2、子的五、六元杂环的性质。,了解：各杂环化合物衍生物及其生理作用。,4,由碳原子和非碳原子构成的环状有机化合物称为杂环化合物(heterocyclic compounds) 。,内酯、交酯、环醚、环状酰胺、内酰胺等在性质上与相应的开链化合物相似，不列入杂环化合物中讨论。,第一节 杂环化合物,5,本章讨论的杂环化合物主要指环系较稳定，包括杂原子在内的环是平面型，环内有4n+2个p电子处于环闭共轭体系中，统称为芳(香)杂环化合物。,呋喃 噻唑 嘧啶 嘌呤,其它不具芳香性的杂环化合物，统称为非芳香杂环化合物或杂脂环化合物。,杂脂环,第一节 杂环化合物,6,一、杂环化合物的分类,六元杂环:,五元杂环:,

3、第一节 杂环化合物,意义：分布广泛，种类繁多。占有机物的65以上， 已发表的论文中40%以上都涉及杂环化合物。 蛋白质、核酸、多种维生素、生物碱、血红素、 叶绿素、许多药物中含杂环化合物。,7,二、杂环化合物的命名,1.音译法：以45个杂环化合物的俗名为基础。我国采用音译法：在同音汉字左边 + “口”字。,（一）杂环母环的命名,第一节 杂环化合物,8,茂,呋喃 噻吩 吡咯,2.系统命名法 把杂环看作杂原子置换了相应碳环中的碳原子，命名时以相应的碳环为母体，在碳环名称前加上杂原子的名称，称为“某杂某”。,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（一）杂环母环的命名,二茂铁,氧杂茂 硫杂茂 氮杂茂,

4、9,噻唑 吡唑 咪唑,1,3-硫氮杂茂 1,2-二氮杂茂 1,3-二氮杂茂,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（一）杂环母环的命名,10,苯 芑 氮杂苯 氧杂芑,吡啶(pyridine),吡喃(pyrane),1 , 2-二氮杂苯 1 , 3-二氮杂苯 1 , 4-二氮杂苯,哒嗪 嘧啶 吡嗪,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（一）杂环母环的命名,11,1. 含一个杂原子的杂环将杂原子的编号为“1”。杂原子邻位的碳原子也可依次用、编号。,4 3(b) 5 1 2(a),4 3(b) 5 1 2(a),呋喃 吡啶 吡咯,2-甲基呋喃,3-硝基吡咯,4-乙基吡啶,(-甲基呋喃),（二）杂环

5、母环的编号原则,第一节 杂环化合物 二、杂环化合物的命名,(-硝基吡咯),(-乙基吡啶),12,2.含有两个或两个以上相同杂原子，要使杂原子编号最小，并将连有氢原子或取代基的杂原子编号定为1号；含不同杂原子时，按OSNHN的次序编号。,4-甲基咪唑,5-甲基噻唑,4-甲基嘧啶,N-甲基吡唑,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（二）杂环母环的编号原则,13,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（二）杂环母环的编号原则,3. 稠杂环的编号从杂原子开始，依次编号一周(公用碳 不编号) 。有些具有特定的编号。,喹啉,3-羟基吲哚,特例：,异喹啉,吖(a)啶,14,4 H 吡喃 2 H 吡喃,7H

6、 嘌呤 9H 嘌呤,1H 吡咯 2H 吡咯,4.有些杂环存在互变异构现象，为了区别各异构体，常在大写斜体“H”前标明一个或多个氢原子所在的位置。,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（二）杂环母环的编号原则,15,命名时，先确定出杂环母环的名称和编号，然后将取代基名称连同位置编号；也可以将杂环作为取代基，含官能团的侧链为母体进行命名。,（三）取代杂环化合物的命名,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名,特例：,如：,3-硝基吡咯,(-硝基吡咯),16,3-甲基吡咯,5-溴-3-吲哚甲酸,2，6，8-三羟基嘌呤,3-吡啶乙酮,4-甲基-2-硝基嘧啶,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（三）

7、取代杂环化合物的命名,命名下列化合物：,17,1、碘化N,N-二甲基四氢吡咯,2、-氯代呋喃,3、六氢吡啶,4、-噻吩磺酸,5、 -吡啶甲酸,6、 8 -羟基喹啉,7、-吲哚乙酸,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（三）取代杂环化合物的命名,18,（四）无特定名称的稠杂环的命名,1.基本环与附加环的确定,把稠杂环视为二个单杂环并合在一起，一个为基本环（母体）；另一个为附加环（取代环）。基本环的名称作为“词尾”，附加环的名称作为词首；中间加一个“并”字及方括号，并在方括号内标明稠合原子的编号及稠合边的位置。,第一节 杂环化合物 二、杂环化合物的命名,19,基本环,附加环,呋喃并 吡咯,3,2

8、-b,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（四）无特定名称的稠杂环的命名规则,20,基本环,附加环,1,2,a,b,c,苯并呋喃,a,b,c,d,e,f,h,苯并异喹啉,基本环的选取原则： （1）碳环与杂环组成的稠杂环，选杂环作为基本环。,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（四）无特定名称的稠杂环的命名规则,21,（2）由大小不同的两个杂环组成的稠杂环，以大环作为基本环。,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（四）无特定名称的稠杂环的命名规则,吡咯并吡啶（吡啶为基本环）,（3）由大小相同的两个杂环组成的稠杂环，按所含原子N、O、S顺序优先确定。,噻吩并呋喃(呋喃为基本环),呋喃并吡喃（

9、吡喃为基本环）,噻吩并吡咯(吡咯为基本环),22,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（四）无特定名称的稠杂环的命名规则,（4）杂原子数目和种类不同，应选杂原子数目多的或种类多的杂环为基本环。,吡啶并嘧啶,吡唑并噁唑,（5）杂原子数目和种类相等时，应选稠合前杂原子编号较低者为基本环。,吡嗪并哒嗪,23,（6）若含有共用杂原子，则视两个稠合环均含有该杂原子，再按上述规则来选择基本环。,咪唑并噻唑,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（四）无特定名称的稠杂环的命名规则,24,稠合边（即共用边）的位置是用附加环和基本环的位号来共同表示的。基本环按照原杂环的编号顺序，将环上各边用英文字母a、b、c

10、表示（1，2之间为a；2，3之间b）。附加环按原杂环的编号顺序，以阿拉伯数字标注各原子。当有选择时，应使稠合边的编号尽可能小。 表示稠合边位置时，在方括号内，阿拉伯数字在前，英文字母在后，中间用短线相连。阿拉伯数字排列顺序与英文字母顺序方向一致时，数字从小到大，相反时从大到小。,2.稠合边的表示方法,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（四）无特定名称的稠杂环的命名规则,25,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（四）无特定名称的稠杂环的命名规则,附加环 名 称,并,稠合原子的编号-稠合边的编号,基本环名 称,基本环各边用英文字母表示。1，2原子之间为a，2，3原子之间为b ,附加环用阿拉

11、伯数字1、2、标注各原子；当有选择时，应使稠合边位号尽可能较小。,吡啶并 嘧啶,2,3-d,a,b,c,d,e,2,1,3,26,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（四）无特定名称的稠杂环的命名规则,噻吩并2,3-b呋喃,基本环,附加环,1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,基本环,附加环,呋喃并 吡咯,3,2-b,数字走向与基本环一致,1,2,3,a,b,c,27,咪唑并4,5-d吡唑,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（四）无特定名称的稠杂环的命名规则,咪唑并2,1-b噻唑,28,3.环周边编号方法,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（四）无特定名称的稠杂环的命名规则,为了标

12、示稠杂环上的取代基、官能团或氢原子的位置，需要对整个稠杂环的环系进行编号，称为周边编号或大环编号。 （1）尽可能使所含的杂原子编号最低，在保证编号最低的前提下，再考虑按O、S、NH、N的顺序编号。,咪唑并 噻唑,2,1-b,a,b,c,1,2,3,1,2,3,4,5,6,7,5-苯基,（2）共用杂原子都要编号，共用碳原子一般不编号，如需要编号时，用前面相邻的位号加a、b表示。,29,第一节 杂环化合物二、杂环化合物的命名（四）无特定名称的稠杂环的命名规则,4-羟基吡唑并5,4-d嘧啶,2-羟甲基-5-氯咪唑并4，5- d噻唑,30,三、五元杂环化合物 （一）吡咯、呋喃、噻吩 1.结构与芳香性,

13、4C 1 “Z” 共面；都有一个垂直于分子平面的 p 轨道, 侧面交叠形成环闭大 键，其中四个碳原子各贡献 1个 p 电子， “Z” 原子则贡献2个 p电子, 形成 6电子环状共轭大键。 与苯环比较， 呋喃、噻吩、吡咯为 5原子共用6个电子，故环上电子云密度比苯环大，属于“多芳杂环”。,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物,31,杂环中的电子云不象苯环那样分布均匀，因而环的稳定性不如苯。O的电负性(3.5)较大, 故呋喃环电子共轭程度较弱, 芳香性最小。S 的电负性(2.5)在三者中为最小, 且S原子半径较大，原子核对共轭电子的吸引力较小，故噻吩环电子共轭程度较大，芳香性在三者中最大。N的电

14、负性(3.0) 在O、S之间，故吡咯的芳香性介于呋喃与噻吩之间。,芳香性 (环的稳定性): 苯 噻吩 吡咯 呋喃,0.138nm,0.137nm,0.172nm,0.137nm,0.135nm,0.135nm,0.143nm,0.144nm,0.145nm,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩,32,结构特点：,a.属多电子杂环化合物；,b.符合Hckel规则，具有一定程度的芳香性；,c.未共用电子对参与共轭体系，不再具有给出电子对的能力，不易结合质子，碱性减弱；,d.环上电子云密度增加，易于发生亲电取代反应。,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻

15、吩,33,2.物理性质,偶极距(Cm) 6.0310-30,2.3310-30,1.7010-30,偶极距(Cm) 5.2510-30,5.7610-30,6.3310-30,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩,水溶性：难溶,吡咯呋喃噻吩,吡咯、呋喃、噻吩孤电子对参与共轭，杂原子上的电子云密度降低，与水缔合能力减弱。 氧、氮与水形成氢键的缔合能力减弱；硫不能与水形成氢键，氮上的氢可以与水形成氢键。,偶极距,34,（1）酸碱性,3.化学性质,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩 3.化学性质,吡咯N上孤电子对因参与环的共轭, 故碱性极弱(pKb=

16、13.6), 比苯胺(pKb=9.6)还弱得多。,由于共轭作用，吡咯 N上的H 有微弱的酸性(pKa=17.5 ), 与醇相当，而比酚弱。吡咯在无水条件下可以与固体氢氧化钾加热生成钾盐。,问题：解释吡咯pKb=13.6 ， 四氢吡咯pKb=2.89？,35,(2)亲电取代反应,活性顺序： 吡咯 呋喃 噻吩 苯,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩 3.化学性质,由于环上的电子云密度比苯大，因此吡咯、呋喃和噻吩亲电取代反应比苯容易发生。,碳正离子中间体 （-配合物）,-配合物,苯的亲电取代反应机理,36,中间体共振结构杂化体的稳定性,进攻位,进攻位,共振论认为：如参与共振

17、的极限式越多，共振杂化体就越稳定,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩 3.化学性质,主要进攻位,37,卤代反应,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩 3.化学性质,38,硝化反应,吡咯、呋喃遇强酸时，杂原子质子化，使芳香大键破坏。不能用强酸硝化，要用较温和的非质子性试剂如：硝基乙酰酯CH3COONO2 。,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩 3.化学性质,35%,70% 5%,39,磺化反应,吡咯不能用强酸磺化，要用较温和的非质子性试剂如：吡啶三氧化硫。,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩 3

18、.化学性质,40,傅-克酰基化: 在Lewis酸下，在位：,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩 3.化学性质,41,（3）催化加氢: 生成饱和的杂环化合物，失去芳香性。,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩 3.化学性质,42,（4）环上取代基的反应,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩 3.化学性质,43,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩,小结:五元杂环亲电取代,活性顺序： 吡咯 呋喃 噻吩 苯,取代位置：- 位 （吡咯卤代时，、均被取代）,试剂：吡咯、呋喃不能用强酸硝化、磺化。 卤代：低温

19、下进行 硝化：硝基乙酰酯（硝乙酐） 磺化：吡啶三氧化硫,44,吡咯衍生物在自然界分布很广，植物中的叶绿素和动物中的血红素都是吡咯衍生物。它们都具有重要的生理活性。,卟吩 (Porphin),血红素 (Heme),4.吡咯的衍生物,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩,人民卫生电子音像出版社,45,46,Woodward等完成 VB12全合成,C63H90N14O14PCo 它含有9个C*，具有 512个立体异构体。,47,（二）吡唑、咪唑、噻唑,含两个杂原子且至少一个为氮原子的五元单杂环称为唑。,噻唑 咪唑 噁唑,异噻唑 吡唑 异噁唑,1,3-唑,1,2-唑,第一节 杂

20、环化合物 三、五元杂环化合物,48,1.结构与芳香性 咪唑可以看作是吡咯3位的CH被氮原子取代而生成的杂环化合物。,咪唑 1位 和 3 位N 均取sp2杂化。不同的是1-N 以一对 p 电子参与共轭，而 3-N 则以1个 p 电子参与共轭，形成环状闭合大键，电子数为6， 符合Hckel规则，有一定芳香性。,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（二）吡唑、咪唑、噻唑,49,2.物理性质,吡唑 咪唑 噁唑 异噁唑 噻唑,bp/ 186188 257 6970 9596 116.8,问题：,mp/ 6970 9091 - - -,水溶度 1:2.5 1:0.56 1:6,pKa 2.5 7.0 0

21、.8 -2.03 2.4,吡唑、咪唑的沸点较高？,唑类化合物水溶解度较吡咯、呋喃、噻吩大？,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（二）吡唑、咪唑、噻唑,50,吡唑、咪唑的沸点较高的原因：,吡唑的二聚体,咪唑的线性多聚体,唑类水溶解度较吡咯、呋喃、噻吩大的原因： 结构上增加了一个N原子，增加了与水分子形成氢键的能力。,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（二）吡唑、咪唑、噻唑,51,（1）碱性,唑类化合物的碱性都比吡咯的强。,在结构上多了一个具有未共用电子对的N原子,1,3-唑的碱性都大于相应1,2-唑的碱性。,N原子距离近，吸电子诱导效应使碱性减弱,3.化学性质,第一节 杂环化合物 三、五

22、元杂环化合物（二）吡唑、咪唑、噻唑,52,4-甲基咪唑,5-甲基咪唑,4 （5）-甲基咪唑,(因为4-甲基咪唑和5-甲基咪唑不可分离),（2） 互变异构,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（二）吡唑、咪唑、噻唑3.化学性质,53,（3）亲电取代 活性比含一个杂原子的五元杂环低，主要进攻5位。,60%,4(5)-磺酸咪唑,65%,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（二）吡唑、咪唑、噻唑3.化学性质,54,四、六元杂环,（一）吡啶 (C5H5N),1. 吡啶的结构与芳香性,第一节 杂环化合物,N的 p 轨道含1个电子, 组成环闭共轭体系,孤电子对占据sp2 杂化轨道,1)符合Hckel规则

23、，具有芳香性。,2)N原子有未共用电子对，显碱性、能作配体。,3)N原子电负性大，环电子云密度降低。因称缺电子杂环。,化学性质：亲电难，亲核易， 氧化难，还原易。,55,第一节 杂环化合物四、六元杂环（一）吡啶,2. 吡啶的物理性质,（2）溶解性：,易溶于水和有机溶剂，是良好溶剂。水溶性、脂溶性化合物、一些金属盐皆可以溶解。,（1）分子的极性：,偶极矩大 偶极矩小 诱导与共轭同向 只有诱导,56,3. 吡啶的化学性质,(1) 碱性：,吡啶氮原子上的孤对电子可接受质子而显碱性，其碱性较苯胺强，比氨和脂肪胺弱。,原因： 吡啶环 N 原子的孤电子对处于sp2杂化轨道上，不参与环上的共轭体系，因此可以

24、和质子结合或给出电子，呈弱碱性，但是因为sp2杂化轨道上，s成分较多，离核较近，给电子倾向较小。在而一般脂肪胺N上的孤电子对处于sp3杂化轨道。,第一节 杂环化合物 四、六元杂环 （一）吡啶,仲胺伯胺叔胺NH3 吡啶苯胺吡咯,57,由于吡啶的碱性 ，可以与无机酸、Lewis酸成盐。,第一节 杂环化合物 四、六元杂环 （一）吡啶 3. 吡啶的化学性质 (1) 碱性,N-磺酸吡啶，磺化试剂,N-铬酸吡啶，非质子性氧化剂,58,吡啶还具有叔胺的性质，可与卤代烃反应生成季铵盐、与酰卤反应成盐，具有良好的亲核性。,碘化-N-甲基吡啶,季铵盐,氯化-N-乙酰基吡啶,第一节 杂环化合物 四、六元杂环 （一）

25、吡啶 3. 吡啶的化学性质(1) 碱性,59,(2) 亲电取代反应,20,70,30,由于氮原子的电负性大, 吡啶环上碳原子的电子云密度较苯低，尤其与质子或 Lewis 酸结合使N带正电荷后，环上 C 的电子云密度更低。吡啶的亲电取代反应要比苯难得多，与硝基苯相似，亲电取代反应主要进入 位。,第一节 杂环化合物 四、六元杂环 （一）吡啶 3. 吡啶的化学性质,进攻位,进攻 位,进攻 位,极不稳定,极不稳定,解释 取代 位：分析中间体稳定性：,61,(3) 亲核取代反应,第一节 杂环化合物 四、六元杂环 （一）吡啶 3. 吡啶的化学性质,亲核取代比苯容易，主要发生在位上。,当 或 位上有易离去基

26、时，较弱的亲核试剂就能发生亲核取代反应。,62,(4) 侧链上的氧化反应,环上连有烷基侧链时，侧链可被氧化成羧酸。,-吡啶甲酸（烟酸）,比苯难于氧化,烟碱(尼古丁) 烟酸 烟酰胺,第一节 杂环化合物 四、六元杂环 （一）吡啶 3. 吡啶的化学性质,用KMnO4氧化,63,第一节 杂环化合物 四、六元杂环 （一）吡啶 3. 吡啶的化学性质,与过氧羧酸作用，生成吡啶N-氧化物,N-氧化物活泼，比吡啶易于亲电、亲核取代： 且取代反应均发生在-或 -位（主）。,亲核取代：,亲电取代：,PCl3,CHCl3 ,H2 / Ni,或Fe / H+,PCl3,N-氧化物，氧的去除：以制备吡啶及其衍生物,65,

27、(5) 还原反应,六氢吡啶（哌啶）,比苯易于还原,六氢吡啶又称哌啶，性质与脂肪族仲胺相似，碱性较吡啶强，与水互溶。,4.吡啶的衍生物（自学）,第一节 杂环化合物 四、六元杂环 （一）吡啶 3. 吡啶的化学性质,66,第一节 杂环化合物 三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩,小结:吡啶化学性质,碱性： NH3 吡啶 苯胺 吡咯,亲电取代位置： - 位,氧化：难；N-氧化物可制备吡啶衍生物,亲核取代位置： 、- 位,还原：易,67,（二）嘧啶(C4H4N2)及其衍生物,两个N原子六元单杂环体系（二嗪类）。,因氮原子在环中的相对位置不同，二嗪类有三种异构体：哒嗪、嘧啶、吡嗪。,哒嗪 (pyrid

28、azine),嘧啶 (pyrimidine),吡嗪(pyrazine),第一节 杂环化合物 四、六元杂环,68,1.结构及芳香性,二嗪类环上有两个N原子，其电子构型都与吡啶中N原子相同，各有一对未共用电子在sp2轨道上，能与水经氢键缔合。,哒嗪与嘧啶因结构的不对称性，分子有一定的极性，可与水混溶，吡嗪因分子极性小而水溶性略小。,第一节 杂环化合物 四、六元杂环 （二）嘧啶及其衍生物,69,3.化学性质 (1)碱性,第一节 杂环化合物 四、六元杂环 （二）嘧啶及其衍生物,嘧啶是一元碱，而且碱性都比吡啶弱。,一个N原子与酸作用质子化后，使吸电性大大增强，另一个N原子就很难质子化。,70,第一节 杂

29、环化合物 四、六元杂环 （二）嘧啶及其衍生物 3.化学性质,（2）亲电取代,硝化、磺化很难进行，可发生卤代反应，卤素进入5位。,当嘧啶环上的邻位或对位连有强活化基团时，则硝化、磺化、重氮偶合等亲电取代反应可以进行。,71,（3）亲核取代反应,反应最易在2位发生，其次是4,6位,取代卤素要比取代负氢更容易,第一节 杂环化合物 四、六元杂环 （二）嘧啶及其衍生物 3.化学性质,72,嘧啶的衍生物分布范围广，如维生素、生物碱、核酸、蛋白质及许多药物都含有嘧啶结构。,这些嘧啶衍生物存在酮式和烯醇式互变异构：,5-氟尿嘧啶 (抗肿瘤药),第一节 杂环化合物 四、六元杂环 （二）嘧啶及其衍生物,73,第一

30、节 杂环化合物 五、稠杂环化合物,五、稠杂环化合物 (一) 吲哚,吲哚是白色结晶，熔点52.5。极稀溶液有香味，可用作香料，浓的吲哚溶液有粪臭味。素馨花、柑桔花中含有吲哚。吲哚环的衍生物广泛存在于动植物体内，与人类的生命、生活有密切的关系。,色氨酸，构成蛋白质的重要成分,分解,-甲基吲哚(粪臭素),很稀时有茉莉香味,74,5-羟基色胺,动物激素 参与神经思维的物质,脑白金,-吲哚乙酸,植物激素,少量调节植物生长,量大则杀伤植物。,第一节 杂环化合物 五、稠杂环化合物 (一) 吲哚,75,亲电取代反应活性比苯高，比吡咯低，易在3-位上发生。,第一节 杂环化合物 五、稠杂环化合物 (一) 吲哚,2

31、-位,3-位,完整苯环的稳定极限式,第一节 杂环化合物 五、稠杂环化合物 (一) 吲哚,77,（二）喹啉和异喹啉,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,1. 性质,与萘的结构相似,喹啉和异喹啉是由一个苯环和一个吡啶环稠合而成的。,第一节 杂环化合物 五、稠杂环化合物,78,0,50 48,第一节 杂环化合物 五、稠杂环化合物 （二）喹啉和异喹啉 1. 性质,化学性质的规律： （1）喹啉的碱性比吡啶弱，异喹啉的碱性比吡啶强。 （2）亲电取代反应发生在苯环上，活性比萘低，比吡啶高，主要发生在5、8位。,发烟 H 2SO4,300,35,主要发生在5位,（3）亲核取代反应,

32、比吡啶容易，喹啉主要发生在2位；异喹啉主要发生在1位。,NaNH2 , 二甲苯,100,1)KNH2 , 液氨 / 10,2) 25 , 加压,第一节 杂环化合物 五、稠杂环化合物 （二）喹啉和异喹啉 1. 性质,80,（4） 氧化反应,第一节 杂环化合物 五、稠杂环化合物 （二）喹啉和异喹啉 1. 性质,（5） 还原反应,1,2,3,4-四氢喹啉,氧化与还原反应比苯容易，氧化主要发生在苯环上，还原时保留苯环,第一节 杂环化合物 五、稠杂环化合物 （二）喹啉和异喹啉 1. 性质,2. 喹啉及其衍生物的合成,斯克劳普（Z. H. Skraup)合成法,第一节 杂环化合物 五、稠杂环化合 物 （二

33、）喹啉和异喹啉,(1) 甘油在浓硫酸作用下脱水生成丙烯醛,(2) 苯胺亲核试剂对丙烯醛的麦克尔加成,+,芳胺、甘油、浓硫酸和硝基苯等共热，即得。,(3) 在酸的催化下环合和脱水得二氢喹啉,(4) 二氢喹啉与硝基苯作用脱氢生成喹啉,+,+,总之：,+,+,H2SO4,FeSO4,+,第一节 杂环化合物 五、稠杂环化合 物 （二）喹啉和异喹啉 2. 喹啉及其衍生物的合成,喹啉衍生物合成，用取代苯胺，相应醛酮代替甘油,喹啉与异喹啉衍生物(自学) P484,（三）嘌呤,嘌呤为无色晶体，mp216217，易溶于水，其水溶液呈中性，但能与酸或碱成盐。纯嘌呤环在自然界不存在，嘌呤的衍生物广泛存在于动植物体内

34、 。,第一节 杂环化合物 五、稠杂环化合 物,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,9H - 嘌呤,7H - 嘌呤,嘧啶环与咪唑环稠合,腺嘌呤(A) (6-氨基嘌呤),鸟嘌呤(G) (2-氨基-6-羟基嘌呤),第一节 杂环化合物 五、稠杂环化合物 （三）嘌呤,87,次黄嘌呤、黄嘌呤和尿酸是腺嘌呤与鸟嘌呤在体内的代谢产物, 存在于动物肝脏、血和尿中。,次黄嘌呤 黄嘌呤 尿酸,酮 式 烯醇式,88,第二节 生物碱 (Alkaloid),生物碱一般是指生物体内的一类含氮有机化合物，许多生物碱具有显著生理活性。生物碱的分子结构多数属于仲胺、叔胺，少数为伯胺，常含有氮杂

35、环，且大多具有碱性。,由于生物碱主要存在于植物中, 故又称植物碱。,一、生物碱概述,生物碱一般按其来源命名。如烟碱、麻黄碱等。,生物碱广泛应用于医药中。,89,二、几种常见的生物碱,1. 烟碱 (尼古丁 nicotine),含吡啶环及四氢吡咯环(叔胺)。,存在于烟叶中, 有剧毒。少量对中枢神经有兴奋作用，大量则抑制中枢神经，出现恶心、呕吐, 使心脏麻痹以至死亡。1支烟含烟碱0.052.5mg。,第二节 生物碱,90,2. 吗啡,可待因和海洛因,吗啡 味苦，对中枢神经有麻痹作用, 有极快的镇痛效力,但易成瘾。临床上一般使用吗啡的盐酸盐及其制剂。 可待因与吗啡有相同的生理作用, 临床一般使用其磷酸

36、盐, 主要作为镇咳剂。其镇痛作用较小，强度为吗啡的1/4，亦不象吗啡那样易成瘾。 海洛因即二乙酰吗啡, 不存在于自然界, 其成瘾性为吗啡的35倍,严禁作为药用,是对人类危害最大的毒品之一。,第二节 生物碱,91,3. 奎宁(quinine),含喹啉环及脂氮杂环(叔胺)。 抗疟疾药，并有退热作用。,第二节 生物碱,92,4. 冰毒, 摇头丸, K粉,苯丙胺为中枢神经兴奋剂, 是国家严格管制的精神类药品。,甲基苯丙胺俗称“冰毒”, 属于联合国规定的苯丙胺类毒品。,MDMA 属于致幻剂类毒品，是“摇头丸”的主要成分。,氯胺酮俗称K粉。临床上用作麻醉剂或麻醉诱导剂, 有精神依赖性，其致幻作用是导致被滥

37、用的主要原因。,第二节 生物碱,吸毒的前后,94,漫画：绝路,好奇心作祟！,珍爱生命,远离毒品,96,三、生物碱性质,1. 大多数生物碱为无色有苦味的晶形固体，有些为挥发性液体(如烟碱等)，能随水蒸汽蒸馏出来而不被破坏，多数具有旋光性。,2. 绝大多数生物碱具有胺类或含氮杂环的结构，因而显碱性，分子结构类型不同，碱性强弱也不一样。,3. 游离生物碱一般不溶于水，能溶于氯仿等有机溶剂，亦能溶于稀酸溶液并生成盐。生物碱盐属离子化合物，其溶解性与生物碱恰好相反。常利用溶解性从植物中提取、精制生物碱。,第二节 生物碱,97,4. 生物碱的沉淀反应,常用沉淀剂有： 碘化汞钾(K2HgI4) 碘化铋钾(B

38、iI3KI) 碘-碘化钾(KI-I2) 苦味酸(2,4,6-三硝基苯酚) 磷钨酸(H3PO412WO3H2O) 硅钨酸(SiO212WO34H2O),生物碱可与生物碱试剂发生沉淀反应。,第二节 生物碱,98,生物碱可与某些试剂发生特殊的显色反应。常用的颜色反应试剂有：硫酸，硝酸，盐酸、甲醛，氨水等。其反应机理可能包括氧化、脱水、缩合等反应。,5. 生物碱的显色反应,利用生物碱的沉淀反应和显色反应可鉴别生物碱。,第二节 生物碱,99,杂环化合物教学要求,本章总结 掌握 杂环母体及衍生物命名法。 五元单杂环（吡咯、呋喃、噻吩）结构，化学性质。 六元杂环吡啶结构，化学性质。 喹啉命名化学性质及合成方法。 吡唑、咪唑、噁唑 、异噁唑 、噻唑结构和命名； 吲哚、嘌呤的结构和命名。,熟悉：各杂环化合物物理性质，含氧六元杂环、含两个杂原子的五、六元杂环的性质。,了解：各杂环化合物衍生物及其生理作用。,