温州大学有机化学课件第二十章

1、12本章讲授提要本章讲授提要第一节第一节 杂环化合物的定义、分类与杂环化合物的定义、分类与 命名命名第二节第二节 五元单杂环化合物五元单杂环化合物第三节第三节 唑唑第四节第四节 六元杂环化合物六元杂环化合物吡啶吡啶第五节第五节 喹啉和异喹啉喹啉和异喹啉第六节第六节 嘧啶与嘌呤嘧啶与嘌呤第七节第七节 生物碱生物碱3概概 述述杂环化合物广泛地存在于自然界，是有机化合杂环化合物广泛地存在于自然界，是有机化合物中数目最庞大的一类。邢其毅先生在给花文物中数目最庞大的一类。邢其毅先生在给花文廷杂环化合物一书的序言中写到：杂环化廷杂环化合物一书的序言中写到：杂环化合物占有机化合物总数的合物占有机化合物总数的

2、65%，论文占有机化，论文占有机化学的学的13.。生物体内具有重要生理功能的两大色素：血生物体内具有重要生理功能的两大色素：血红素和叶绿素具有杂环；红素和叶绿素具有杂环；对生物的生长、繁殖、遗传、变异起决定性作对生物的生长、繁殖、遗传、变异起决定性作用的核酸具有杂环用的核酸具有杂环.4此外，天然和人工合成的大多数色素、酶、此外，天然和人工合成的大多数色素、酶、染料、某些助剂，一些特殊的高分子材料以染料、某些助剂，一些特殊的高分子材料以及人类赖以生存所必须的、大量的医药、农及人类赖以生存所必须的、大量的医药、农药也含有杂环。因而杂环化合物在发达国家药也含有杂环。因而杂环化合物在发达国家受到了化学

3、家们的普遍重视。受到了化学家们的普遍重视。5第一节第一节 杂环化合物的杂环化合物的 定义、定义、 分类、与命名分类、与命名 一、定义一、定义从广义上来讲，组成环状化合物的原子除碳从广义上来讲，组成环状化合物的原子除碳外，还有其它的原子时，这样的化合物就叫外，还有其它的原子时，这样的化合物就叫杂环化合物杂环化合物。6ONHOOOOONOH环氧乙烷环氧乙烷氮杂环丙烷氮杂环丙烷 -丁酸内酯丁酸内酯-丁内酰胺丁内酰胺马来酸酐马来酸酐这些化合物中虽然含有杂原子，但不稳定易开这些化合物中虽然含有杂原子，但不稳定易开环，性质类似于开链化合物。习惯上认为的杂环，性质类似于开链化合物。习惯上认为的杂环化合物是：

4、环化合物是：定义：含有杂原子，具有芳香性或一定程度稳定义：含有杂原子，具有芳香性或一定程度稳 定性的环状化合物叫定性的环状化合物叫杂环化合物杂环化合物。7二、分类与命名二、分类与命名一）、分类一）、分类杂环化合物单杂环化合物五 元 杂环化合物六 元 杂环化合物含一个杂原子的五元杂环含两个杂原子的五元杂环含一个杂原子的六元杂环含两个杂原子的六元杂环苯环与杂环相稠合杂环与杂环相稠合稠杂环化合物ONNHNNNNHNNNHN呋喃呋喃咪唑咪唑吡啶吡啶嘧啶嘧啶吲哚吲哚嘌呤嘌呤8二）、命名二）、命名杂环化合物的命名现在普遍采用的方法是：杂环化合物的命名现在普遍采用的方法是：英文名称的音译英文名称的音译 +

5、口字，表示环状化合物。口字，表示环状化合物。2）对于只含一个杂原子的化合物，编号除用阿拉伯）对于只含一个杂原子的化合物，编号除用阿拉伯数字外也可以使用希腊字母；数字外也可以使用希腊字母；3）对于含有两个或两个以上杂原子的化合物，为了避免）对于含有两个或两个以上杂原子的化合物，为了避免引起混乱只能用阿拉伯数字编号，而不能用希腊字母。引起混乱只能用阿拉伯数字编号，而不能用希腊字母。4）当含有的杂原子不同时编号的顺序是）当含有的杂原子不同时编号的顺序是命名时的编号原则是：命名时的编号原则是： 1）使杂原子的位次尽可能小；使杂原子的位次尽可能小；O S NH N9唑的命名唑的命名原子是氮时，则该杂环化

6、合物称为唑。原子是氮时，则该杂环化合物称为唑。 含有两个杂原子的五元杂环，若至少有一个杂含有两个杂原子的五元杂环，若至少有一个杂O12345S123455NH1234呋喃呋喃(furan)吡咯吡咯(pyrrole)噻吩噻吩(thiophene)含一个杂原子的五元杂环含一个杂原子的五元杂环NNH12345NNH12345NS12345NO12345 吡唑吡唑(pyrazole) 咪唑咪唑(inidazole) 噻唑噻唑(thiazole) 噁唑噁唑(oxazole)10六元杂环化合物六元杂环化合物N123456123456NNNN123456123456NN 吡啶吡啶(pyridine) 哒嗪哒

7、嗪(pyridazine) 嘧啶嘧啶(pyrimidine) 吡嗪吡嗪(pyrazine)O123456123456OO=123456OO= 吡喃吡喃(pyran)-吡喃酮吡喃酮(-pyrone)-吡喃酮吡喃酮(-pyrone)11NNHCH3123455-甲基咪唑甲基咪唑NSBr123454-溴噻唑溴噻唑2呋喃甲醛(NCOOH123456吡啶3甲酸 吡啶甲酸OCHO 例：例：12稠杂环化合物稠杂环化合物N12345678N12345678NH1234567NNNHN123456789 喹啉喹啉(quinoline) 异喹啉异喹啉(isoquinoline) 嘌呤嘌呤(purine) 吲哚吲哚

8、(Indole)13第二节第二节 五元单杂环化合物五元单杂环化合物一、呋喃、吡咯、噻吩的物理性质与结构一、呋喃、吡咯、噻吩的物理性质与结构呋喃：存在于松木焦油中，有氯仿味。呋喃：存在于松木焦油中，有氯仿味。bp：31吡咯：存在于煤焦油和骨胶油中，有苯胺味吡咯：存在于煤焦油和骨胶油中，有苯胺味bp：131噻吩：存在于煤焦油中噻吩：存在于煤焦油中 ，有特殊气味。，有特殊气味。bp：84NH1.58DNH1.81D1、物理性质、物理性质2、结构、结构14N_HOS杂原子均为sp2杂化，形成的都是56二、呋喃、吡咯、噻吩的化学性质二、呋喃、吡咯、噻吩的化学性质呋喃、吡咯、噻吩都具有芳香性，都能够进行亲

9、电取代呋喃、吡咯、噻吩都具有芳香性，都能够进行亲电取代反应要有意识地将他们的反应活性与苯进行比较。反应要有意识地将他们的反应活性与苯进行比较。NHOSN15XEHNHEHNHEHX+ E+XEHXEH取代取代 八 隅 体结构最稳定五元杂环化合物的亲电取代反应主要发生在五元杂环化合物的亲电取代反应主要发生在-位位1、亲电取代反应、亲电取代反应亲电取代反应发生在亲电取代反应发生在-位时，反应活性中间体的正电核能够得位时，反应活性中间体的正电核能够得到更有效的分散，体系能量低反应易于进行。故：到更有效的分散，体系能量低反应易于进行。故：162、呋喃、吡咯、噻吩在酸性条件下都可、呋喃、吡咯、噻吩在酸性

10、条件下都可发生质子化。吡咯在强酸作用下会发生聚发生质子化。吡咯在强酸作用下会发生聚合生成吡咯红；呋喃在稀酸水溶液中质子合生成吡咯红；呋喃在稀酸水溶液中质子化发生在氧上，会导致开环反应发生。相化发生在氧上，会导致开环反应发生。相对来说噻吩对于酸比较稳定。对来说噻吩对于酸比较稳定。1、呋喃、吡咯、噻吩对氧化剂都敏感，、呋喃、吡咯、噻吩对氧化剂都敏感，遇到氧化剂时环都很容易被破坏。遇到氧化剂时环都很容易被破坏。五元杂环的反应有两点需要注意：五元杂环的反应有两点需要注意：17NHHHNHHHNHNHNHHHNH n吡咯红吡咯红OOHHOOHOH2OHOHOOH2SO4 - H2OHOAc, 90 %H

11、2O-H+吡咯在酸性条件下发生的聚合：吡咯在酸性条件下发生的聚合：呋喃在酸性条件下发生的开环：呋喃在酸性条件下发生的开环：HNHH E+ +NHNHHHNH181）硝化反应）硝化反应 呋喃呋喃, 吡咯和噻吩易氧化吡咯和噻吩易氧化, 一般不用硝酸直接硝化一般不用硝酸直接硝化; 通常通常用比较温和的用比较温和的非质子非质子硝化剂，且反应在低温下进行。硝化剂，且反应在低温下进行。CH3COCCH3 + HNO3 CH3CONO2 + CH3COOHO=O=O=乙酰硝酸酯乙酰硝酸酯NHO= CH3CONO2+5Ac2ONHNH+NO2NO2_83%17%2319SAc2O-10O= CH3CONO2+

12、SS+NO2NO22-硝基噻吩硝基噻吩3-硝基噻吩硝基噻吩 呋喃的硝化比较特殊呋喃的硝化比较特殊,相当于先进行相当于先进行1,4-加成加成, 然后再加热或用吡啶除去乙酸然后再加热或用吡啶除去乙酸,得到硝化产物。得到硝化产物。2-硝基呋喃硝基呋喃OONO2OHNO2HAcOAcONO2-5 - -30oC512341234202）磺化反应）磺化反应吡咯、呋喃不太稳定，磺化时直接使用质子酸会发生吡咯、呋喃不太稳定，磺化时直接使用质子酸会发生聚合或开环，所以使用较温和的磺化剂：吡啶与三氧聚合或开环，所以使用较温和的磺化剂：吡啶与三氧化硫的加合物。化硫的加合物。+ SO3CH2Cl2室温NSO3NN

13、SO3NH100NHSO3-NHHClNHSO3HON SO3OSO3-NHHClOSO3Hr.t.daysClCH2CH2ClNHCl+-呋喃磺酸或呋喃磺酸或 呋喃呋喃-2-磺酸磺酸21SSH2SO4SO3HH2SO4噻吩环较稳定，磺化可在室温下直接使用浓硫酸，生噻吩环较稳定，磺化可在室温下直接使用浓硫酸，生成的成的-噻吩磺酸溶于浓硫酸。苯在室温下不与浓硫酸噻吩磺酸溶于浓硫酸。苯在室温下不与浓硫酸反应，据此，常用浓硫酸洗涤来除去苯中的噻吩。反应，据此，常用浓硫酸洗涤来除去苯中的噻吩。3）卤代反应）卤代反应反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代(Cl, B

14、r)产物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。产物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。22OOBrOOBr2, 0稀释(86 %)Br2, 0NHNHClNHBrEtOHSOCl2 (1 mol)Et2O, 0(80 %)BrBrBrSSBrSIBr2AcOHI2, HgOC6H6, 0(78 %)234）付）付克酰基化反应克酰基化反应OBF3+ Ac2OOCCH3O=H3PO4+ Ac2OS AlCl3SCCH3O2乙酰基吡咯乙酰基吡咯NH+ Ac2ONCCH3O100150H2乙酰基呋喃乙酰基呋喃2乙酰基噻吩乙酰基噻吩60%7592%94%245）取代定位效应）取代定位效应1、第一个取代基进入到

15、杂原子的、第一个取代基进入到杂原子的-位位2、3位上有取代基时，呋喃、吡咯、噻吩的位上有取代基时，呋喃、吡咯、噻吩的定位效应一致。定位效应一致。ZG ()ZG ()3、2位上有取代基时，吡咯、噻吩的定位效应位上有取代基时，吡咯、噻吩的定位效应一致，一致，2-取代呋喃无论是哪一类取代基反应总是取代呋喃无论是哪一类取代基反应总是发生在发生在5位。位。ZG(主)(次) ()OG ( (邻邻、对对、间间)ZG(主)(次) (邻对)256）吡咯的特殊反应）吡咯的特殊反应吡咯的弱酸性：吡咯的弱酸性：苯酚苯酚 吡咯吡咯 乙醇乙醇 氨氨Ka 1.310-10 10-15 10-18 10-35NHNK+Na

16、或 K或浓NaOHNHN+ CH3MgI+ CH4MgI吡咯可将格氏试剂分解，说明分子中有酸性氢。吡咯可将格氏试剂分解，说明分子中有酸性氢。26NK+NCH3CH3I60150NH_CH3NCORRCOCl150NH_CCH3=ONHCHO 25%NaOHCHCl3NHN=N-C6H5C6H5N2+Cl-吡咯成盐后使环上电荷密度增高，亲电取代反应更易进行。吡咯成盐后使环上电荷密度增高，亲电取代反应更易进行。_COOH1 CO22 H2ONH2甲基吡咯甲基吡咯2乙酰基吡咯乙酰基吡咯吡咯甲酸吡咯甲酸吡咯甲醛吡咯甲醛吡咯偶氮苯吡咯偶氮苯272、加成反应、加成反应1）催化氢化反应）催化氢化反应200

17、_ 250NHNHH2/Ni50OOH2/NiH2MoS2SS四氢呋喃四氢呋喃 （THF)四氢吡咯四氢吡咯四氢噻吩四氢噻吩四氢呋喃是个很重要的有机溶剂。含硫化合物容易使催四氢呋喃是个很重要的有机溶剂。含硫化合物容易使催化剂中毒，故噻吩的还原用一个特殊的催化剂化剂中毒，故噻吩的还原用一个特殊的催化剂MoS2。282）DielsAlder反应反应90 %OOOO+OOOOHH呋喃中氧原子的电负性较大，使呋喃具有较多呋喃中氧原子的电负性较大，使呋喃具有较多的共轭二烯的性质，易于进行狄的共轭二烯的性质，易于进行狄阿反应。阿反应。NH+HN吡咯可与活泼的亲双烯试剂易于进行狄吡咯可与活泼的亲双烯试剂易于进

18、行狄阿反应。阿反应。苯炔苯炔29 噻吩基本上不发生双烯加成，在个别情况下生成噻吩基本上不发生双烯加成，在个别情况下生成一个不稳定的中间体，直接失硫转化为别的产物。一个不稳定的中间体，直接失硫转化为别的产物。60 - 120SCH3H3C+ NC-CC-CN-SSCH3H3CCNCNCH3CNCNCH3SC-COOR-SSCOORCOORCH3COORCOORCH3C-COOR+30三、呋喃、吡咯、噻吩的合成三、呋喃、吡咯、噻吩的合成(C5H10O5)nH3+O水解HO _CH CH_ OHH_CH CH_ HOH H-O-3H2OH+O_CHO多聚戊糖戊糖糠醛1、利用农副产品生产糠醛、利用农副

19、产品生产糠醛农副产品如稻糠、玉米蕊、向日葵盘等，它们是戊糖的聚合物。酸性条件下加热水解得到戊糖，戊糖失水后就得到糠醛，糠醛失羰得到呋喃。O_CHOZn- Cr2O3 - MnO2400 415O+ CO2312、实验室制备法、实验室制备法(1)帕尔帕尔-诺尔诺尔(Paal Knorr合成法合成法)SP2S5H3CCH3OH3CCH3P2O5(NH4)2CO3100NHCH3H3CCH3_C C_ CH3OOCH2 CH232ONHSH2ONH3H2SNH3H2OH2S呋喃、吡咯、噻吩相互之间的转化 佑尔业夫反应33四、呋喃、吡咯的重要衍生物四、呋喃、吡咯的重要衍生物1、糠醛、糠醛糠醛是不具糠醛

20、是不具氢的芳醛，能进行此类醛的特氢的芳醛，能进行此类醛的特征反应。征反应。O_CHO2NaOHO_COONaO_CH2OH+OKCNO_CH_ C_乙醇OHO+O_CHOCH3C-O-CCH3OOCH3COONaO_CH=CHCOOH康尼查罗反应康尼查罗反应安息香缩合反应安息香缩合反应普尔金反应普尔金反应342、吲哚、吲哚NH1234567吲哚白吲哚白 色色 结结 晶晶 熔点：熔点：52.5。少量存在于煤焦油中，。少量存在于煤焦油中，素馨花和柑橘花中也含有素馨花和柑橘花中也含有NHNH-CH2-CH2-NH2HO-CH2COOHNHNH-CH2-CH-COOHNH2-CH3色氨酸色氨酸3-甲基

21、吲哚（粪臭素）甲基吲哚（粪臭素）5-羟基色氨羟基色氨-吲哚乙酸吲哚乙酸5-羟基色氨是维持大脑思维的物质。羟基色氨是维持大脑思维的物质。 -吲哚乙酸是吲哚乙酸是植物生长调节剂，主要作用是使扦插枝条加速生根植物生长调节剂，主要作用是使扦插枝条加速生根35NHNH-BrOOBr20NH-NO20C6H5COONO2CH3CNNHN SO3-SO3H1.2. H+3溴吲哚溴吲哚3硝基吲哚硝基吲哚吲哚吲哚3磺酸磺酸 吲哚是苯并吡咯其性质与吡咯类似，但其碱吲哚是苯并吡咯其性质与吡咯类似，但其碱性比吡咯弱；亲电取代反应活性比吡咯略低，但性比吡咯弱；亲电取代反应活性比吡咯略低，但比苯高。比苯高。吲哚的亲电取代

22、反应主要发生在吲哚的亲电取代反应主要发生在位。位。363、卟吩环系化合物、卟吩环系化合物卟吩环是由四个吡咯环和四个次甲基交替相连组成卟吩环是由四个吡咯环和四个次甲基交替相连组成的大环状共轭体系。与生命有着密切关系的两大色的大环状共轭体系。与生命有着密切关系的两大色素：叶绿和素血红素，以及维生素素：叶绿和素血红素，以及维生素B12都含有卟吩都含有卟吩环。环。37叶绿素是绿色植物进行光合作用所必须的催化剂。光叶绿素是绿色植物进行光合作用所必须的催化剂。光合作用的实质是绿色植物将太阳的光能转化成化学能合作用的实质是绿色植物将太阳的光能转化成化学能的过程。的过程。叶绿素由叶绿素由“现代有机合成之父现代

23、有机合成之父”Woodward历时四年经三十多步反应，于历时四年经三十多步反应，于1960年合成。年合成。 熔点熔点117120120130叶绿素叶绿素a ：b =3 ：138血红素血红素血红素与蛋白质结合生成血红蛋白，其功能是在血液中血红素与蛋白质结合生成血红蛋白，其功能是在血液中运送氧气和二氧化碳。运送氧气和二氧化碳。0、 0.1MPa 时，时，1克血红蛋白克血红蛋白可结合可结合1.35升升O2，血红蛋白与，血红蛋白与CO的结合能力是与的结合能力是与O2结结合能力的合能力的210倍。倍。血红素血红素1929年由年由HansFischer合成。合成。39维生素维生素B12 1926年发现肝脏

24、提取年发现肝脏提取液可治疗恶性贫血，液可治疗恶性贫血，1948年得到纯品暗红年得到纯品暗红色的结晶物。色的结晶物。1954年年测得其结构。测得其结构。合成工作在合成工作在Woodward的组织下前后有的组织下前后有19个国个国家的一百多位化学家参家的一百多位化学家参加，经加，经95步反应，历时步反应，历时11年，于年，于1972年宣告完年宣告完成。成。VB12的合成被成为的合成被成为有机化学界的有机化学界的“阿波罗阿波罗登月登月”。40第三节第三节 唑唑原子是氮时，则该杂环化合物称为唑。原子是氮时，则该杂环化合物称为唑。 含有两个杂原子的五元杂环，若至少有一个杂含有两个杂原子的五元杂环，若至少

25、有一个杂NNHNSNO碱性：碱性： N上上 的孤电子对的孤电子对在在sp2杂化轨道中杂化轨道中吡咯吡咯N上的上的p轨道轨道中中 有有 一一 对对 电电 子子一、噻唑一、噻唑含有硫，具有特殊的臭味。沸点117。一些重要的天然产物和药物中含有噻唑环。1234541NNSH2NNH4+Cl-N_ CH2 _CH3_ CH2CH2OH维生素(硫胺素）维生素存在于米糠、麦麸、瘦猪肉、花生和黄豆之中。存在于米糠、麦麸、瘦猪肉、花生和黄豆之中。B1缺少时影响人体糖类的正常代谢，可引起脚气病、缺少时影响人体糖类的正常代谢，可引起脚气病、厌食、呕吐和心率失调。厌食、呕吐和心率失调。青霉素青霉素1928年由英国微

26、生物学家年由英国微生物学家Fleming发现，后经一千多发现，后经一千多人的努力分离出纯品。人的努力分离出纯品。1957年完成全合成工作。青年完成全合成工作。青霉素对化脓性球菌、链球菌、肺炎菌、葡萄球菌有霉素对化脓性球菌、链球菌、肺炎菌、葡萄球菌有显著的抑制和杀灭作用，拯救了千百万人的生命。显著的抑制和杀灭作用，拯救了千百万人的生命。42SNC=OCH_NH _ C _ R=OHOOC _(K,Na)R ： 名称名称CH2C6H5 青霉素青霉素GCH2C6H4NHOH 羟氨苄青霉素（阿莫西林）羟氨苄青霉素（阿莫西林） CH（NH2）C6H5 氨苄青霉素（氨比先）氨苄青霉素（氨比先）青霉素有一百

27、多个品种。过敏是含有杂菌。过去不能口服是因四元环状内酰胺易开环。改变结构增加其稳定性后可口服。后两种可口服。最常用的青霉素G的钾盐。无痛注射液是苯甲醇，但苯甲醇会引起婴幼儿臀部肌肉萎缩。43NNHNN 4-甲基咪唑和甲基咪唑和5-甲基咪唑甲基咪唑通过互变异构相互转化不可分离通过互变异构相互转化不可分离NNHNHNH3CH3C1223314455唑的唑的互变异构：互变异构：N-N(单键单键) 与与N=N(双键双键)之间的相互转化之间的相互转化44第四节第四节 六元杂环化合物六元杂环化合物 吡啶吡啶 吡啶存在于煤焦油与骨胶油之中。是无色吡啶存在于煤焦油与骨胶油之中。是无色具有怪臭味的液体，沸点具有

28、怪臭味的液体，沸点115.5。与水无限与水无限互溶，与乙醇、乙醚、苯等有机溶剂无限互互溶，与乙醇、乙醚、苯等有机溶剂无限互溶，它是良好的溶剂。溶，它是良好的溶剂。45 =1.17D NHN1. 吡啶的结构吡啶的结构N_H =2.26DNHNH =1.58D =1.81孤电子对在孤电子对在sp2杂化轨道上。杂化轨道上。吡啶吡啶N是是sp2杂化，孤对电子伸向环外不参与共杂化，孤对电子伸向环外不参与共轭，碱性较强。轭，碱性较强。在吡啶环中：诱导效应和共轭效应都是吸电子在吡啶环中：诱导效应和共轭效应都是吸电子在吡咯环中：诱导效应是吸电子共轭效应是给电子在吡咯环中：诱导效应是吸电子共轭效应是给电子666

29、5462. 吡啶的化学性质吡啶的化学性质 吡啶环是吡啶环是“缺电子芳环缺电子芳环”，不易发生亲电取代，不易发生亲电取代反反应，但易发生亲核取代反应。应，但易发生亲核取代反应。亲电取代反应发生亲电取代反应发生在在 位，位，亲核取代反应发生在亲核取代反应发生在位。位。吡啶环上电子云出现的几率密度吡啶环上电子云出现的几率密度N0.871.010.841.43471） 亲电取代反应亲电取代反应NN浓HNO3 浓H2SO4_NO2300, 一天N300浮石Br2_BrN_SO3HH2SO4(SO3)230, 一天6%3硝基吡啶硝基吡啶71%吡啶磺酸吡啶磺酸39%3溴吡啶溴吡啶付 克反应NO！吡啶环电子密

30、度较低，亲电取代反应活性小；吡啶环电子密度较低，亲电取代反应活性小；N相当于间位定位基。相当于间位定位基。482） 亲核取代反应亲核取代反应N_ ClN_ NH2N_ OCH3NH3 ZnCl2220CH3ONaCH3OHN_ BrBrN_ BrNH2160NH3 H2ONNu- (亲核取代)NNHNuNuZ (负氢接受体)+ ZH-亲核取代反应历程亲核取代反应历程49齐齐巴宾（齐齐巴宾（ChiChibabin）反应）反应历程：历程：N100oCNNH-Na+H2ONNH2C6H5N(CH3)2NaNH2N+ -NH2NNH2HNNH_H+ H-NNH-+H2ONNH2-OH503） 吡啶环上

31、氮的碱性及亲核性吡啶环上氮的碱性及亲核性Kb：2.510-143.810-102.310-910-5NHN_NH2NRRR 环上氮的碱性环上氮的碱性NNH+BF3HClCl-N+BF3可与质子酸或可与质子酸或Lewis酸成盐。常在一些反应中加入酸成盐。常在一些反应中加入吡啶来接受反应放出的吡啶来接受反应放出的HX以促进反应的进行。以促进反应的进行。51+_OHCH3COCl+吡啶_OCCH3O=NH+Cl-如：如：RCH2OHCrO3 (C5H5N)2RCHOCrO3 + 2C5H5N CrO3 (C5H5N)2吡啶吡啶沙瑞特（沙瑞特（Sarret）试剂）试剂（温和的氧化剂）（温和的氧化剂）S

32、O3N+SO3-N+（温和的磺化剂）（温和的磺化剂）52 环上氮的亲核反应环上氮的亲核反应NN+CH3I -RCOClN+COR+CH3I4） 吡啶的氧化还原反应吡啶的氧化还原反应NCH3NCOOHO2, DMFt-BuOK, 室温吡啶环本身很稳定不易被氧化，但吡啶环本身很稳定不易被氧化，但它的侧链很容易被氧化成醛或羧酸。它的侧链很容易被氧化成醛或羧酸。53NKMnO4NCOOHCOOH 尼古丁尼古丁（烟碱）（烟碱）尼古丁酸尼古丁酸（烟酸）（烟酸）烟酰胺烟酰胺NCH3HNO3NCOOHNH2_NH2NC_NH_NH2=O异烟酸异烟酸 异烟肼异烟肼（雷米封）（雷米封）雷米封是治疗各类结核病的首选

33、药物。雷米封是治疗各类结核病的首选药物。NNCH3HNO3NCOOHNH3NCONH254NH2O2 - HOAcNO30%发烟 HNO3发烟 H2SO490,4hNONO2PCl3-POCl3NNO2 从动态的角度上看，与氮相连的氧可以看从动态的角度上看，与氮相连的氧可以看作是一个电子储存库：作是一个电子储存库：1 、需要时，氧能提供电子，使整个环上的电荷、需要时，氧能提供电子，使整个环上的电荷密度增高；密度增高；2 、不需要时，氧不提供电子，整个环系相当于、不需要时，氧不提供电子，整个环系相当于吡啶盐；吡啶盐；NONOH2O2, 30%E+Nu-NOENONuNPCl3CH2Cl2ENPC

34、l3CH2Cl2NuN555） 吡啶侧链吡啶侧链-H的反应的反应NNHH2, Pt, 25, 3atm或或 Na + C2H5OH吡啶吡啶，-位烷基上的位烷基上的 -H与羰基与羰基 -H相似相似NCH3+CO(1)NaNH2(2)H2OCH2COHC6H5C6H5N羟醛缩合型羟醛缩合型NCH2CH3CH3NaNH2NCH2CH3CH2NCH2CH3CH2CH3CH3ISN 2反应反应56第五节第五节 喹啉与异喹啉喹啉与异喹啉N12345678N12345678喹啉喹啉 (quinoline)沸点：沸点：238熔点熔点:-15.6 异喹啉异喹啉(isoquinoline)沸点：沸点：243熔点：

35、熔点：26.5 碱性：喹啉吡啶异喹啉碱性：喹啉吡啶异喹啉喹啉是无色有恶臭味的油状液体，可与大多数有机喹啉是无色有恶臭味的油状液体，可与大多数有机溶剂混溶，但在水中的溶解度很小。是一种高沸点溶剂混溶，但在水中的溶解度很小。是一种高沸点溶剂。溶剂。57一、合成一、合成1、斯克柔普（、斯克柔普（Skraup）合成法）合成法 将苯胺、甘油、硫酸、硝基苯或其他氧化剂将苯胺、甘油、硫酸、硝基苯或其他氧化剂一起作用生成喹啉的反应称为一起作用生成喹啉的反应称为斯克柔普合成斯克柔普合成。反应历程反应历程OHCH2 _ CH_ CH2OHOHH2SO4CH2 = CH_CH=O-2H2O丙烯醛丙烯醛浓H2SO4N

36、H2+CHOHCH2OHCH2OHN硝硝基基苯苯58NH2+CH=OCH2=CH12341，4加成NHCH=OCH2CH1234NHCH2CHCHHOHNH_NO2NNH2H+-H2O+氧化脱氢氧化脱氢烯醇化烯醇化浓H2SO4NH2CHOHCH2OHCH2OH+_NO2ClCl_NCl反应中硝基苯转化成苯胺，可作为原料循环使用反应中硝基苯转化成苯胺，可作为原料循环使用59(73 %)NH2+ CH2=CHC CH3OZnCl2FeCl3NCH3 也可以用其他的也可以用其他的，不饱和羰基化合物代不饱和羰基化合物代替甘油，用替甘油，用Fe3+、As2O5等作氧化剂代替硝基苯。等作氧化剂代替硝基苯。

37、100浓H2SO4NH2+ 2CH3CHONCH3硝基苯(CH3CH=CHCHO)OH1.稀HNO32.Na2S,还原NH2OHNO2OH甘油，H2SO4NOH60H2SO4(SO3)15NOHSO3HI2/NaOHNaClO,20NOHSO3HINOH喹碘仿喹碘仿喹碘仿也叫药特灵（喹碘仿也叫药特灵（Yatren）用于治疗阿米巴痢疾）用于治疗阿米巴痢疾_CH2CH2NH2Ac2O_CH2_CH2NH2O=CCH3P2O5205NCH3Pd190NCH3异喹啉的合成：异喹啉的合成：61二、喹啉、异喹啉的反应二、喹啉、异喹啉的反应1、亲电取代反应、亲电取代反应NHNO3H2SO40，30minNN

38、+NO2NO252%48%N+HNO3H2SO40，30minNNNO2NO290%10%喹啉、异喹啉的亲电取代反应都是发生在喹啉、异喹啉的亲电取代反应都是发生在5，8位，位，但所得比率不同。但所得比率不同。622、亲核取代反应、亲核取代反应浓NH3, 25, 加压H2OKNH2NN_NH2N浓NH3, 25, 加压H2OKNH2NNH2C2H5OH,C2H5ONaNClNOC2H5N150NC2H5C2H5MgBr喹啉的亲核取代反应与吡啶类似，发生在喹啉的亲核取代反应与吡啶类似，发生在位；异位；异喹啉的亲核取代反应则发生在喹啉的亲核取代反应则发生在1位上。位上。63NCH3(COOEt)2E

39、tONa, EtOHr.t., 12hNCH2COCOOEt90 %NCH3PhCHO, ZnCl2100 oC, 12hNCHCHPhNCH3PhCHO, ZnCl2165 oC, 7dNCHCHPh4 %NCH3PhCHO, ZnCl2100 oC, 12hNCHCHPh_CH3_CH33、侧链上、侧链上氢的反应氢的反应644、喹啉的氧化与还原反应反应、喹啉的氧化与还原反应反应NCrO3or HNO3NHOOC_HOOC_H2,Ni或Na + ROHNHNH5mol H2/PtAcOH ,40第六节第六节 嘧啶与嘌呤嘧啶与嘌呤 嘧啶与嘌呤的衍生物广泛地存在于自然界，有嘧啶与嘌呤的衍生物广泛

40、地存在于自然界，有着重要的生理作用。其中尿嘧啶、胞嘧啶、胸腺着重要的生理作用。其中尿嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤、鸟嘌呤组成了生命遗传物质核酸嘧啶、腺嘌呤、鸟嘌呤组成了生命遗传物质核酸的碱基。的碱基。65NN123456 嘧啶嘧啶(pyrimidine)NNNH2OHNHNNH2ONNOHOHNHNHOONNOHOHNHNHOOH3CH3C胞嘧啶胞嘧啶(C)尿嘧啶尿嘧啶(U)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)66NNNHN123456789NNNHN123456OHH2NNNNHN123456NH2 鸟嘌呤鸟嘌呤(G) (2-氨基氨基-6-羟基嘌呤羟基嘌呤) 腺嘌呤腺嘌呤(A) (6-氨基嘌呤氨基嘌呤)

41、嘌呤嘌呤一些含嘧啶环的药物和维生素一些含嘧啶环的药物和维生素67VB2又叫核黄素，是生物体内氧化还原过程中传递氢又叫核黄素，是生物体内氧化还原过程中传递氢及电子的辅酶。人体缺少时会患口腔炎、角膜炎、及电子的辅酶。人体缺少时会患口腔炎、角膜炎、结膜炎。它广泛地存在于小米、大豆、绿色蔬菜和结膜炎。它广泛地存在于小米、大豆、绿色蔬菜和肉肉 、蛋奶等食物中。、蛋奶等食物中。68一些含嘌呤环的天然产物一些含嘌呤环的天然产物第七节第七节 生物碱生物碱一、定义一、定义：存在于生物体内，对人和动物具有强烈生：存在于生物体内，对人和动物具有强烈生理作用的碱性含氮有机化合物。理作用的碱性含氮有机化合物。二、生物碱

42、的鉴别与提取二、生物碱的鉴别与提取生物碱沉淀剂生物碱沉淀剂： K2HgI4 （Mayer试剂） KBiI4 （Dragendorff试剂）一）鉴别一）鉴别69生物碱显色剂：生物碱显色剂：Mandelin试剂: 1%（NH4)3VO3 _浓H2SO4Marquis试剂: HCHO _浓H2SO4以及浓碘酸、浓硝酸。以及浓碘酸、浓硝酸。不同的生物碱显示不同不同的生物碱显示不同的颜色。的颜色。生物碱的存在有两个特点：生物碱的存在有两个特点： 1、不以游离态存在，而是以有机酸盐的形式存、不以游离态存在，而是以有机酸盐的形式存在于生物体内。在于生物体内。 2、不单独存在而是一系列结构相近的生物碱同、不单

43、独存在而是一系列结构相近的生物碱同时共存。时共存。Frohde试剂: 1%Na2MoO4 _浓H2SO470二）提取二）提取1、有机溶剂提取法、有机溶剂提取法a、植物细粉植物细粉 + 碱液（碱液（10%的氨水、的氨水、Na2CO3或石灰水）或石灰水）游离生物碱的水溶液游离生物碱的水溶液有机溶剂萃取有机溶剂萃取 生物碱的有机溶液生物碱的有机溶液（含有非生物碱的杂质）（含有非生物碱的杂质）稀酸稀酸生物碱的无机生物碱的无机酸酸 盐盐 水水 溶溶 液液1、浓缩、浓缩2、氨水、氨水游离生物碱的水溶液游离生物碱的水溶液 （浓度很低）（浓度很低）有机溶剂萃取有机溶剂萃取生物碱的有机溶液生物碱的有机溶液 （纯

44、）（纯）浓缩浓缩冷却冷却结晶结晶71b、植物细粉、植物细粉 + 甲醇或乙醇甲醇或乙醇加热加热回流回流有机溶剂提取液有机溶剂提取液H3+O生物碱的无机生物碱的无机酸酸 盐盐 水水 溶溶 液液Na2CO3游离生物碱的水溶液游离生物碱的水溶液 （浓度很低）（浓度很低）有机溶剂萃取有机溶剂萃取生物碱的有机溶液生物碱的有机溶液 （纯）（纯）浓缩浓缩冷却冷却结晶结晶（将该提取液浓缩（将该提取液浓缩后可得生物碱浸膏）后可得生物碱浸膏）722、离子交换法：、离子交换法： 阳离子阳离子交换反应交换反应R_SO3H+ + AH+HSO4-R_SO3AH+ + HHSO4- 阳阳 离离 子子交换树脂交换树脂 生生

45、物物 碱碱的硫酸盐的硫酸盐R_SO3AH+ + Na+OH- R_SO3Na+ + A + HOH游离的游离的生物碱生物碱A 有机溶剂萃取有机溶剂萃取浓缩浓缩冷却冷却结晶结晶、交换、交换、洗脱、洗脱R：离子交换树脂的高分子聚合物骨架：离子交换树脂的高分子聚合物骨架73三、几种重要的生物碱三、几种重要的生物碱1、麻黄素、麻黄素麻黄草茎枝中含量麻黄草茎枝中含量1.5%，其中左旋麻黄素占，其中左旋麻黄素占80%右旋假麻黄素占右旋假麻黄素占20%。麻黄素的生理作用与肾上腺素。麻黄素的生理作用与肾上腺素类似，有兴奋交感神经、增高血压、扩张支气管的作类似，有兴奋交感神经、增高血压、扩张支气管的作用，用于治疗支气管哮喘症。用，用于治疗支气管哮喘症。74麻黄素麻黄素去氧麻黄素去氧麻黄素（冰毒）（冰毒）去氧麻黄素，无色透明象冰糖，有严重的致幻作用去氧麻黄素，无色透明象冰糖，有严重的致幻作用和成瘾性故称冰毒。是摇头丸（蓝精灵、忘我