第一节 杂环化合物

1、第十七章 杂环化合物和生物碱共三十五页第一节 杂环化合物共三十五页杂环化合物和杂原子(yunz)共三十五页一、杂环化合物 指构成环的原子除碳原子外，还含有(hn yu)O、S、N、P等非杂原子的一类环状化合物。杂原子(yunz)：环中除过碳以外的原子。嘌呤共三十五页二、现实生活中的地位(dwi)和作用 90%以上药物和60%以上的有机物为化合物。 中草药有效成分大多是杂环化合物 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(fzh)起着至关重要的作用，并使生命得以代代相传 部分维生素、抗

2、生素、氨基酸等结构中有杂环 磺胺类药、呋喃类药、咪唑类药等都是杂环化合物 杂环化合物通常是酶和辅酶中催化生化反应的活性部位 正因为杂环化合物的存在，自然万物才有了勃勃生机 杂环化合物分布广泛，种类繁多，数量很大（占有机物总量三分之一），大多数具有生理、生化活性.共三十五页杂环化合物的分类(fn li)和命名共三十五页一、分类(fn li)1、按化合物是否(sh fu)有芳香性分为：非芳香杂环化合物：没有芳香特征的杂环化合物。 如环醚、内酯、内酰胺等，其性质一般不稳定，易开环 或与其官能团化合物性质相似。环氧乙烷-丙内酯芳香杂环化合物：结构上与芳香环相似，性质比较稳定。我们主要学习芳香杂环化合物

3、共三十五页2、芳香(fngxing)杂环化合物分类共三十五页二、命名(mng mng)（一）杂环母核的命名(mng mng)音译法：是外文谐音汉字加“口”偏旁表示杂环母核的 名称。例如：呋喃、噻吩、嘌呤等 当环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起依次用1,2,3, (或,)编号。 如杂环上不止一个杂原子时，则从O、S、NH、N顺序依次编号。编号时杂原子的位次数字之和应最小。 2. 系统命名法呋喃 噻吩 咪唑 嘌呤共三十五页4 5 36 21常见杂环母核的音译名称及环上原子(yunz)的编号 呋喃(fnn) 噻吩 吡咯 噻唑 咪唑 吡唑 3 4 2 5 1 3 4 2 5 1 3 4 2 5

4、1 4 3 5 2 1 4 3 5 2 1 4 3 5 2 11、五元杂环2、六元杂环4 5 36 214 5 36 214 5 36 21 吡啶 嘧啶 哒嗪 吡喃共三十五页3、稠杂环 喹啉 异喹啉 吲哚(yn du) 嘌呤 5 46372 8 1 5 46372 8 1 4536 12 7 6 1 5 7 2 4 9 8 3 OCHOBr N CH3呋喃(fnn)-2-甲醛3-溴吡啶1-甲基吡咯单杂环的编号从杂原子开始。共三十五页SHClCH3C2H52-巯基-5-氯咪唑(m zu)1-甲基吡唑2-乙基嘧啶(m dn)有多个杂原子时，按O、S、N-R、NH、N 顺序编号 有特定名称的稠杂环母

5、环的编号，大都按照稠芳环规则编号，但个别的另有编号顺序（如嘌呤） 4 3 5 2 1 4 3 5 2 1共三十五页NCH2CH3练习(linx)：NHNO2NNHCH3NNCH34乙基吡啶(bdng)3硝基吡咯4甲基咪唑4甲基嘧啶SNH3C5甲基噻唑共三十五页常见(chn jin)的杂环化合物共三十五页一、呋喃(fnn) 存在于松木焦油中，无色易挥发性液体，有温和香味(xin wi)，平面五边形结构，不溶于水，易溶于有机溶剂，是制造药物、燃料、农药等的原料，可作溶剂。 呋喃蒸气遇有被盐酸浸湿过的松木片时，即呈现绿色，叫做松木反应，可用来鉴定呋喃的存在。 呋喃有麻醉和弱刺激作用，极度易燃。吸入后

6、可引起头痛、头晕、恶心、呼吸衰竭。呋喃环具芳环性质。 OCHO-呋喃甲醛(又糠醛)是合成的基本原料呋喃唑酮(痢特灵)治疗菌痢、肠炎呋喃坦啶(呋喃妥因)治疗急性肾炎、肾盂肾炎、前列腺炎、膀胱炎、尿道炎共三十五页二、吡咯(blu) 存在于煤焦油和骨焦油中，为无色液体。有弱的苯胺气味，微溶于水，易溶于乙醇和乙醚中。在微量氧的作用(zuyng)下就可变黑；在盐酸作用(zuyng)下聚合成暗红色树脂状的吡咯红；其蒸气遇盐酸浸湿的松木呈红色，借此可检验吡咯及其低级同系物。吡咯与脂肪仲胺比较，碱性较弱。吡咯分子中N上的未共用 电子对参与环的共轭，使N上的电子云密度降低，结合质子 的能力减弱。含氮化合物的碱性

7、顺序：仲胺伯胺叔胺氨苯胺吡咯共三十五页吡咯(blu)显弱酸性。吡咯分子中N参与共轭，NH键极性增加。吡咯能与固体氢氧化钾反应 生成钾盐。酸性比醇强而比酚弱易发生(fshng)加成反应。芳香性比苯差。 + 2H2 pd200-400KPa共三十五页吡咯的衍生物：广泛(gungfn)存在自然界。如血红素、叶绿素、VB12血红素VB12中心离子是Fe2+，功能：输送氧；CO与血红素的结合(jih)能力大于O2，故呼吸CO就会中毒。共三十五页维生素B12：中心离子是Co，存在于动物肝脏中，暗红色针状结晶，是治疗抗恶性贫血的药物，是天然产物最复杂的结构之一，早在1926年就发现动物肝可以医治(yzh)恶

8、性贫血，从而生物化学家便开创了对肝中以医治(yzh)恶性贫血的有效成分的研究。但由于它在肝中含量太少，而且在提纯过程中易分解，所以在较长时期无进展。直到1948年才分出了纯的暗红色B12晶体，因此，关于B12的结构又成为有机化学研究对象之一。至1954年，用X-射线衍射的方法才确定了上述结构。此后又经过十几年以及十几个国家科学工作者的努力，于1972年完成了VB12的全合成。共三十五页三、噻吩(sifn) 与苯共存于煤焦油中，为无色液体，有特殊气味，微溶于水，易溶于有机溶剂。比苯易发生邻位取代反应(fnyng)。如室温下能发生磺化反应。共三十五页四、噻唑(sizu) 无色液体，有臭味，能与水混

9、溶，N可以接受电子，有弱碱性。 是稳定化合物，在空气(kngq)中不会自动被氧化。许多衍生物在医药上很重要。如VB1、青霉素G、酞磺胺噻唑等，都还有噻唑环。青霉素G共三十五页 1928年，英国(yn u)微生物学家亚历山大弗莱明发现了青霉素。一天，他在培养金黄色葡萄球菌的培养皿中发现了一团青绿色霉菌，且霉菌周围的葡萄球菌菌落消失了。经研究，这种霉菌能阻碍其他多种细菌的生长，有消炎杀菌的作用。通过弗洛里、钱恩等科学家的努力，终于从青霉菌培养液中提取出青霉素晶体。1941年用青霉素治疗人类细菌感染取得成功。1942年开始大批量生产，这是第一种能够治疗人类疾病的抗菌素。共三十五页五、咪唑(m zu)

10、无色(w s)晶体，易溶于水、乙醇和乙醚中。能与强酸生成稳定的盐。许多重要天然物质都是咪唑的衍生物。如：蛋白质的组氨酸、生物碱的毛果芸香碱都有咪唑环。含咪唑环的药物具有突出的生理活性。如甲硝唑抗阿米巴、抗滴虫、抗厌氧菌等用于治疗肠道和肠外阿米巴病（如阿米巴肝脓肿、胸膜阿米巴病等）。还可用于治疗阴道滴虫病、小袋虫病和皮肤利什曼病、麦地那龙线虫感染等。目前还广泛用于厌氧菌感染的治疗。 共三十五页安替匹林: R= H氨基(nj)比林: R= N(CH3)2安乃近: R= N(CH3)CH2SO3Na这些都是常见的解热镇痛(zhn tn)药物吡唑酮咪唑吡唑共三十五页六、吡啶(bdng)存在(cnzi)

11、于煤焦油和骨焦油中，无色液体，有恶臭味，有毒，触及皮肤易使皮肤灼伤，能与水、乙醇等混溶，能溶解各种有机物和无机盐，是一种有广泛用途的有机溶剂。对酸、碱及氧化剂都比较稳定。衍生物广泛存在与自然界。如VPP(包括烟酸和烟酰胺)、VB6和部分生物碱。烟酸 烟酰胺 (维生素pp)维生素B6 异烟酰肼（雷米封） 抗结核药烟酰二乙胺（可拉明）中枢神经兴奋药共三十五页具有(jyu)弱碱性。碱性比苯胺强碱性(jin xn): 仲胺伯胺叔胺氨吡啶苯胺吡咯吡啶盐酸盐取代反应。比苯难，主要发生在位。吡啶及其衍生物能溶于强酸，用于鉴别、分离与提纯共三十五页七、吲哚(yn du)易被还原(hun yun)。催化加氢，可

12、被还原。 无色片状结晶，有粪臭味，稀释后却会有愉快的花香味，可做香料。可溶于热水和有机溶剂，能使浸有盐酸的松木片显红色。可鉴别之。其生物碱广泛存在于植物中，如麦角碱、马钱子碱、利血平等。哺乳动物及人脑中思维活动的重要物质5-羟基色胺、色氨酸等都有吲哚环。3-吲哚乙酸(植物生长促进剂)长春碱(R=CH3);长春新碱(R=CHO);抗癌药共三十五页八、喹啉(ku ln)、异喹啉(ku ln)1258喹啉(ku ln)N异喹啉 喹啉是无色油状液体，有特殊气味，水溶性很小，可与乙醇和乙醚混溶。碱性比吡啶弱，化学性质与吡啶相似。异喹啉的碱性比吡啶强。喹啉和异喹啉的很多衍生物在医药上极为重要如双碘喹啉可治

13、疗阿米巴痢疾、奎宁可治疗疟疾等。奎宁共三十五页九、嘌呤(piolng) 嘌呤是由一个咪唑环和一个嘧啶(m dn)环共用2个碳原子稠合而成的一类重要化合物 无色晶体，易溶于水，难溶于有机溶剂，水溶液呈中性。既有弱酸性又有弱碱性，能与强酸或强碱成盐。其衍生物广泛存在动植物中腺嘌呤 鸟嘌呤 腺嘌呤和鸟嘌呤是嘌呤的重要衍生物,它们是核酸的两种碱基，与另外三种碱基尿嘧啶、胞嘧啶和胸腺嘧啶一起，构成了对生命的遗传和蛋白质合成起决定性作用的DNA和RNA共三十五页嘧啶(m dn)衍生物胞嘧啶(m dn)、尿嘧啶(m dn)和胸腺嘧啶(m dn) 嘌呤(piolng)是一对互变异构体的平衡体系腺嘌呤(A)(6

14、-氨基嘌呤)鸟嘌呤(G)(2-氨基-6-羟基嘌呤)尿嘧啶(U)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)共三十五页茶碱(ch jin)咖啡碱可可(kk)碱 茶碱和咖啡碱存在于茶叶和咖啡中，可可碱存在于可可豆中,可兴奋中枢神经。茶碱具有强心、利尿、扩张冠状动脉、松弛支气管平滑肌和兴奋中枢神经系统作用。主要用于治疗支气管哮喘、肺气肿、支气管炎、心脏性呼吸困难共三十五页黄嘌呤尿酸 尿酸是白色结晶，难溶于水，具有弱酸性，是哺乳类动物体内嘌呤衍生物的代谢产物，随尿排出。人体内尿酸产生过多或肾脏分泌(fnm)尿酸能力下降均可引起血液尿酸浓度升高。高尿酸可导致肾结石而损害肾脏。当嘌呤代谢发生障碍时，血和尿中尿酸增加，严重时

15、形成肾或尿路结石；尿酸沉积在软骨及关节处，严重者可导致痛风症。共三十五页小 结一、杂环化合物的结构(jigu)特点：成环，环上有杂原子；二、杂环化合物的分类(fn li)和命名；三、常见的杂环化合物作 业P198页：第一题共三十五页 本章讨论的杂环化合物主要(zhyo)指环系较稳定，包括杂原子在内的环是平面型，环内有4n+2个电子处于环闭共轭体系中，统称为芳(香)杂环化合物。 其它不具(b j)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。共三十五页内容摘要第十七章 杂环化合物和生物碱。第一节 杂环化合物。杂原子：环中除过碳以外的原子。芳香杂环化合物：结构上与芳香环相似，性质比较稳定