大学有机化学a课堂讲解ppt第11和12章课件

1,杂环化合物和生物碱,第11章,2,学习要求： 掌握各类常见杂环化合物的结构和命名。 掌握呋喃、噻吩、吡咯、吡啶的化学性质。 认识核酸组成中的重要碱基嘧啶、嘌呤； 了解叶绿素、血红素等卟吩环化合物；了解生物碱的有关知识。,3,目录,11.1 杂环化合物 11.2 生物碱 本章小结,4,11.1杂环化合物(Hetrocyclic compounds),11.1.1 杂环化合物的分类和命名,杂环化合物：是指组成环的原子中含有除碳以外的原 子(杂原子常见的是N、O、S等)的环 状化合物。,本章讨论的就是那些环为平面型，环内电子数符合4n+2 规则，具有一定芳香性的芳杂环化合物。,1. 分类,5,11.1.1 杂环化合物的分类和命名,脂杂环： 没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。如：,三元杂环,四元杂环,五元杂环,七元杂环,(氮杂环丙烷),(-丙内酯),(顺丁烯二酸酐),(环氧乙烷),(氧杂 ),6,11.1.1 杂环化合物的分类和命名,芳杂环： 具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环。如：,苯并杂环,杂环并杂环,五元杂环,六元杂环,呋喃,噻吩,吡咯,噻唑,咪唑,吡啶,嘧啶,吲哚,喹啉,嘌呤,单杂环,稠杂环,7,11.1.1 杂环化合物的分类和命名,2. 命名,1） 音译法：,按外文名称的译音来命名，同音汉字左边 + 口字，以表示是环状化合物。,2） 以相应的碳环来命名：将杂环看作是相应的碳环中的碳 原子被杂原子代替而成的产物，在相应的碳环名前加上杂原 子的名称即可。五元杂环称为某茂，六元杂环称 为某苯。,氧茂,氮苯,8,11.1.1 杂环化合物的分类和命名,3） 杂环及环上取代基的编号：,(1)杂环上有取代基时，一般以杂环为母体，杂原子的编号为 “1”；杂原子邻位的碳原子依次为2，3，也可依次用、 、 编号；结构复杂的杂环化合物是将杂环当做取代基来命名。, 当环上有两个或两个以上的杂原子时，如杂原子相同则从 带取代基（或H）的杂原子开始编号，如有不同杂原子，按 OSN 的次序编号，杂原子所在的位次数字之和应最小。,9,11.1. 1 杂环化合物的分类和命名, 不同取代基书写和编号时遵守次序规则及最低系列原则。,5-甲基咪唑,4-硝基噻唑,(4) 稠杂环的编号一般和稠环芳烃相同，但有少数稠杂环有 特殊的编号顺序。,10,11.1.2 杂环化合物的结构,1. 五元杂环的结构和芳香性,呋喃 吡咯 噻吩,1） 结构,11.1.2 杂环化合物的结构,杂原子（O、S、N）杂化态均为sp2杂化。,11,11.1.2 杂环化合物的结构,五元杂环化合物其电子数符合休克尔规则（电子数 = 4n+2），所以，它们都具有芳香性。,电子密度位大于 位。,12,11.1.2 杂环化合物的结构,2. 六元杂环的结构和芳香性,1） 结构,吡啶N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭。,吡啶分子中，氮原子的电负性比碳大，使吡啶环上碳原子的 电子云密度相对比苯中碳原子的电子密度低，故六元杂环都是 缺电子芳杂环。,13,11.1.3 杂环化合物的性质,电子密度位最高。,1. 亲电取代反应,五元杂环：比苯易，以取代为主； 六元杂环：比苯难，以取代为主。,11.1.3 杂环化合物的性质,14,11.1.3 杂环化合物的性质,特点是：使用较为温和的试剂或反应条件。,15,11.1.3 杂环化合物的性质,2. 氧化和还原反应,1） 氧化,呋喃、噻吩、吡咯非常活泼，容易发生氧化反应，甚 至在空气中也可氧化。但产物复杂； 吡啶稳定难于氧化。,16,11.1.3 杂环化合物的性质,2） 还原,呋喃、噻吩、吡咯容易被还原，产物为饱和环系； 吡啶难于被还原，但比苯易。,17,11.1.3 杂环化合物的性质,3. 酸碱性,1） 吡咯的酸碱性,由于氮上的未共用电子对参与了 共轭，难以与H+结合，故碱性极弱， 弱于苯胺，基本不显碱性(pkb=13.6)。,然而，由于氮原子的吸电子作用，使得吡咯会显示出一定的 酸性，但其酸性较弱，介于酚和醇之间，需在强碱下方可成盐。,18,11.1.3 杂环化合物的性质,2） 吡啶的碱性,由于孤对电子在sp2杂化轨道中，孤电子对 的s成分高，不易给出电子，接受质子的能力 弱，为弱碱。碱性小于氨大于苯胺。,组胺中3个N原子，其碱性大小顺 序是：,19,11.1.4 重要杂环化合物,1. 呋喃及其衍生物,呋喃为无色液体，难溶于水而易溶于有机溶剂，b.p为32。,呋喃在Ni催化下，易于加氢生成四氢呋喃良好的溶剂和 重要的有机合成原料。,鉴别：遇到蘸有盐酸的松木片，显绿色。,-呋喃甲醛又称糠醛，是呋喃的重要衍生物。,糠醛的化学性质与苯甲醛类似，可发生Cannizzaro反应、 与含-H的醛或酮的交叉羟醛缩合反应等。,20,11.1.4 重要杂环化合物,鉴别：少量的吡咯蒸汽遇到蘸有盐酸的松木片，显红色。,最重要的吡咯衍生物是含有四个吡咯环和四个次甲基(-CH= ) 交替相连组成的大环化合物。其取代物称为卟吩族化合物。,血红素、叶绿素都是卟 吩族化合物。 在血红素 中环络合的是Fe，叶绿 素环络合的是Mg。,2. 吡咯及其衍生物,吡咯为无色油状液体，bp113，微溶于水，易溶于有机溶剂。,21,11.1.4 重要杂环化合物,3. 吡啶及其衍生物,吡啶存在于煤焦油和骨焦油中，为有臭味液体，bp115， 易溶于有机溶剂。,衍生物：,烟酸,烟酰胺,4. 吲哚及其衍生物,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。弱酸性，有松木片反应。,22,11.1.4 重要杂环化合物,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。如：,色氨酸 （构成蛋白质的重要成分）,脑白金,-吲哚乙酸 （植物生长调节剂）,23,11.1.4 重要杂环化合物,5. 嘧啶和嘌呤的衍生物,嘧啶本身不存在于自然界，其衍生物在自然界分布很广， 脲嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶是遗传物质核酸的重要组成部分， 维生素B1也含有嘧啶环。,24,11.1.4 重要杂环化合物,嘌呤是由嘧啶和咪唑环稠合得到，为无色结晶，易溶于水， 中性，可分别与酸碱成盐。,尿酸 （2,6,8-三羟基嘌呤）,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。,嘌呤,25,11.1.4 重要杂环化合物,核蛋白中的两种重要碱基：,26,11.2 生物碱,1. 生物碱概述,定义：一类存在于生物体中的结构复杂，并具有很强的生理 作用的含氮碱性有机物。,（1）生物碱大多为固体，可溶于乙醇等有机溶剂，有 旋光活性； （2）沉淀反应：单宁、苦味酸、磷钨酸、磷钼酸、碘 化汞钾（HgI2+KI）等，可以使生物碱由水中沉淀 出来。 （3）颜色反应：硫酸、硝酸、甲醛及氨水可与生物碱 发生颜色反应，可用于生物碱的鉴定。,性质：,2. 代表物（P231-232）自学,27,本章小结,掌握各类常见杂环化合物的结构和命名； 掌握呋喃、噻吩、吡咯、吡啶的化学性质； 认识核酸组成中的重要碱基嘧啶、嘌呤； 了解叶绿素、血红素等卟吩环化合物；了解生物碱的有关知识。,28,29,油脂和类脂,第12章,30,学习要求： 了解油脂的化学组成和结构； 掌握油脂的化学性质； 了解蜡、磷脂和甾体化合物的有关知识；认识甾 体化合物的环戊烷多氢菲的基本骨架。,31,目录,12.1 油脂 12.2 类脂 本章小结,32,33,12.1 油脂,12.1.1 油脂的组成和结构,油脂包括油和脂肪。,油常温下为液体，如：豆油、桐油和花生油等。 脂肪常温下为固体或半固体，如：牛油、猪油等。,油脂的主要成分为直链高级 脂肪酸(C14-C22)的甘油酯。,甘油端,R、R、R”相同，称为单纯（同酸）甘油酯。,R、R、R”不同，称为混合（异酸）甘油酯。,34,12.1.1 油脂的组成和结构,就一般情况而言，油中不饱和酸的甘油酯多；脂肪 中饱和酸的甘油酯多。,甘油酯的命名同酯。,-油酸-软脂酸-硬脂酸甘油酯,35,12.1.2 油脂的性质,将油脂与NaOH溶液共热，可水解生成甘油和高级脂肪酸 的钠盐。如：,1. 皂化反应与皂化值,皂化值：工业上把1g油脂完全皂化所需的KOH的质量(单位： mg)，称为皂化值。其是检验油脂质量的重要指标之一。,皂化值反映出油脂的平均相对分子质量。皂化值，分子质量。,36,12.1.2 油脂的性质,含有不饱和酸的油脂，分子中的碳碳双键可与H2或X2加成。,如：将油在200以上、0.10.3MPa下，以Ni为催化剂进行 催化加氢，称为油的氢化或油的硬化。,工业上常通过该反应把液态的植物油转变为人造脂肪，用于 食用或制造肥皂。,碘值：100g油脂所能吸收的碘的质量(单位：mg)，称为碘值。 碘值，说明油脂的不饱和程度。,由于碘与碳碳双键加成较为困难，测定时通常用ICl或IBr作试 剂，再折算成碘的质量。,2. 加成反应与碘值,37,12.1.2 油脂的性质,3. 油脂的酸败,酸败原因：,空气中的氧使油脂氧化分解； 微生物使油脂分解。,4. 干化作用,12.1.3 肥皂和表面活性剂 （自学）,组成：亲水基 + 亲油基,38,12. 2 类脂,12.2.1 蜡,蜡的主要成分C16以上的高级脂肪酸的高级饱和一 元醇酯。天然蜡中往往含有一定量的游离脂肪酸和脂肪醇。,广泛存在于自然界中，如植物的茎叶和果实的外部、 昆虫的外壳和动物的毛皮以及鸟类的羽毛中。,用途：制造蜡模、蜡纸、上光剂和软膏的基子等。,39,12. 2 类脂,注意：石蜡与蜡尽管其物态、物性相似，但其化学组 成不同，石蜡不是高级脂肪酸的高级饱和一元醇酯，而是 C20以上的高级烷烃的化合物。,12.2.2 磷脂,磷脂是指一类含磷的类脂化合物，是生物膜的