芳香杂环化合物

1、 第十五章 芳香杂环化合物 Ciprofloxacin 构成环的原子除碳原子外还有O、S、N、P等 杂原子的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（为生命提供能量）、叶绿素（ 为植物提供绿色，合成物质）、血红素(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。 杂环化合物通常是酶和辅酶中催化生化反应 的活性部位。 H3C H3C OOCCH2CH2 O OCH3 C H H O NN N N CH=CH2 C2H5 H CH3 Mg R R 叶绿素叶绿素a

2、(R=CH3) 叶绿素叶绿素b (R=CHO) R=(CH3)2CHCH2CH2(CH2CHCH2CH2)CH2C=C CH2 CH3 CH3 H3C N S H CH3 H3CCH3 OH CH3 H3C O O O O OH R 19931993年被发现的一种高效抗癌物质年被发现的一种高效抗癌物质 Epothilone A(R=H) B(R=CH3)； 伊沙匹隆 第一节 分类和命名 一 分类 杂环 单杂环 稠杂环 五元环六元环 苯并单 杂环 两个非 苯杂环 稠和 二 命名 五元环 O 1 2 34 5 呋喃 furan S 1 2 34 5 1 2 34 5 N H thiophenepy

3、rrole 噻吩吡咯 N S N N H N N H 1 2 34 5 12 34 5 12 34 5 噻唑吡唑咪唑 thiazolepyrazoleimidazole N OO N 噁唑异噁唑 isoxazoleoxazole 六元环 N N ON N N N N pyridine4H-pyran pyrimidine pyridazinepyrazine 吡啶 4H-吡喃 嘧啶 哒嗪哒嗪吡嗪吡嗪 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 具有特定名的稠杂环 N N N H 1 2 3 45 6 7 81 2 3 45 6 7 8 1 3 4 5 6 7 喹啉异

4、喹啉 吲哚 quinolineisoquinoline indole N N N N 嘌呤 purine 1 2 3 4 5 67 8 9 H 1.以环中杂原子位次为1，开始顺序编号， 既可以用阿拉伯数字，也可以用希腊 字母 编号原则 pyridine 吡啶吡啶 N 1 2 3 4 5 6 2. 若有多个相同杂原子时，应使它们的 位次编号之和最小 pyrimidine 嘧啶 N N 1 2 3 4 5 6 3.若有多个不同杂原子时，则按O、S、 NH、N的先后顺序编号 N N H 1 2 34 5 吡唑 pyrazole N S 1 2 34 5 噻唑 thiazole 4.有些有特定名称的稠

5、杂环母体的编号 是固定的 N 1 2 3 45 6 7 8 喹啉喹啉 quinoline 嘌呤嘌呤 purine N N N N 1 2 3 4 5 67 8 9 H 5 C上相连的多于1个的H需要标出位置 OO 2H-吡喃吡喃4H-吡喃吡喃 6 含活泼氢的杂环及其衍生物，可能存在互 变异构体，命名时需要标明其两种可能的 位号 5-甲基咪唑4-甲基咪唑 取代杂环的命名 参考苯的命名，一般选杂环为母体，按照编 号标出取代基位置，个数，名称 N-甲基-5-巯基咪唑3-甲基吲哚 杂环也可以作为取代基 2-呋喃甲醛 糠醛 3-吡啶甲酸 烟酸 第二节 六元杂环 一 吡啶 (一) 结构 杂原子以sp2杂化

6、，另外每个原子各有一个未 杂化轨道和环垂直，类似苯形成大键 N原子起吸电子作用，类似硝基 吡啶发生亲电取代反应较苯困难，主要发生 在位。 相对来说，吡啶较易发生亲核取代反应，取 代基往往进入位。 (二）化学性质 1 碱性 1.碱性 吡啶环上氮原子有一对未共用电子没参加环 上的共轭体系，能与质子结合，和强酸成 盐，具有弱碱性（强于苯胺） 碱性：苯胺 吡啶 氨 三乙胺 呋喃噻吩苯 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，其亲电取代反应需 要比较温和的条件。 （一）化学性质（一）化学性质 1 酸碱性 C H C H C H CH C H N C H C H C H C H N H

7、N CH3 CH3 H3C N H H H N H H 脂肪胺脂肪胺氨氨苯胺苯胺 吡啶吡啶 吡咯吡咯 碱性：碱性： 脂肪胺脂肪胺 氨氨 吡啶吡啶 苯胺苯胺 吡咯吡咯 吡咯具有弱酸性，比醇强，比酚弱 呋喃在酸性条件下极易水解破坏 ，吡咯在 酸的催化作用下易形成聚合物 对氧化剂，呋喃、吡咯均较敏感，在空气 作用下可以缓慢开环： 2. 亲电取代反应 （1）卤代 (2) 硝化-使用温和的硝乙酐 （3） 磺化反应 吡啶与三氧化硫反应生成的盐作为磺化剂进 行反应 相对稳定的噻吩 可以直接磺化 （4）傅克-酰基化反应 烷基化反应无实际意义。但进行傅克-酰基化 时，可以得到一元取代的酰基产物。 碱性条件 （5）有关定位效应 3位上有取代基，第二个基团进入环的2位或5 位(即a-位)，取代基进入1位还是5位取决 于环上原有取代基的性质。 3 Reimer-Tiemann反应 4 D-A反应 5 加氢还原 四氢 吡咯 四氢 呋喃 五元杂环衍生物 呋喃甲醛（糠醛） 呋喃甲醇 （糠醇） 二 含两个杂原子的五元杂环 咪唑吡唑 这些唑类化合物具有碱性，其碱性比吡咯 强，比吡啶或相应脂肪胺的碱性弱。 性质-互变异构 N N H