新版杂环化合物和维生素

Classification：按杂原子数目分:

一个、两个或多个杂原子杂环按环形式分:

单杂环和稠杂环按环大小分:

五元杂环和六元杂环

小于五元或大于六元杂环??§1ClassificationandNomenclature新版杂环化合物和维生素第1页新版杂环化合物和维生素第2页五元杂环呋喃(furan)噻吩(thiophene)吡咯(pyrrole)噻唑(thiazole)吡唑(pyrazole)咪唑(imidazole)新版杂环化合物和维生素第3页六元杂环吡啶(pyridine)吡喃(pyran)哒嗪(pyridazine)嘧啶(pyrimidine)吡嗪(pyrazine)新版杂环化合物和维生素第4页五元杂环苯并体系苯并呋喃(benzofuran)苯并噻吩(benzothiophene)苯并吡咯吲哚

(indole)稠杂环新版杂环化合物和维生素第5页杂环并杂环喹啉(quinoline)异喹啉(isoquinoline)吖啶(acridine)嘌呤(purine)六元杂环苯并环系新版杂环化合物和维生素第6页Nomenclature：1.音译名（同音汉字加“口”字旁）3.环上原子编号次序

①从杂原子开始1，2，3…或α,β,γ…)

②

不止一个杂原子,按O,S,N次序编号

③取代基位次之和最小标准④稠杂环和稠环芳烃同,少数特殊2.以杂环为母体（醛基,羧基,磺酸基除外）新版杂环化合物和维生素第7页命名规则：1.环上原子编号普通从杂原子开始，杂原子编号为1。有时也以、和编号。2.当杂环上连有-R,-X，-OH，-NH2等取代基时，以杂环为母体，标明取代基位次。3.当杂环上连有-CHO，-COOH，-SO3H等时，以杂环作取代基。新版杂环化合物和维生素第8页4.环上有两个或多个相同杂原子时，从连有氢或取代基杂原子开始编号，并使位次数字之和为最小。若杂原子不相同，则按氧、硫、氮次序编号。4-嘧啶甲酸5-乙基噻唑新版杂环化合物和维生素第9页4-甲基吡啶123455-甲基-2-呋喃甲醛3-吲哚乙酸4-甲基咪唑5-甲基噻唑12345新版杂环化合物和维生素第10页Π66孤对电子:碱性N一、吡啶结构§2芳香六元杂环等(缺)电子共轭体系1.430.841.010.87相对电子云密度α位亲核取代新版杂环化合物和维生素第11页二、吡啶性质(一)水溶性

极性分子,孤电子对与水形成氢键环上有-OH或-NH2,水溶性降低??原因:

分子间氢键妨碍了与H2O缔合,造成分子中-OH或-NH2越多,水溶性越低!水溶度∞1:11:1微溶新版杂环化合物和维生素第12页吡啶显弱碱性,比苯胺强,比脂肪胺和氨弱?(二)碱性新版杂环化合物和维生素第13页吡啶亲电取代比苯难?在β位?

(三)亲电取代和亲核取代原因:

电子云密度比苯低,N结合质子或Lewis酸,环上电子云密度更低.230℃,24hβ-硝基吡啶β-吡啶磺酸新版杂环化合物和维生素第14页吡啶可发生亲核取代?

在α位?

原因:N电负性,电子云密度比苯低,为缺电子共轭体系,较易亲核取代.α

位有易离去基团时,亲核反应更易发生新版杂环化合物和维生素第15页(四)侧链氧化反应电子云密度较低,对氧化剂更稳定,易被还原.β-吡啶甲酸(烟酸)六氢吡啶(哌啶)

六氢吡啶(哌啶),类仲胺,pKb=2.8,碱性比吡啶强得多?与水互溶.新版杂环化合物和维生素第16页烟酸烟酰胺异烟肼吡啶衍生物即维生素PP，是B族维生素之一，它能促进组织新陈代谢，体内缺乏时能引发粗皮病。

又称“雷米封(Rimifon)”，是治疗结核病良好药品。新版杂环化合物和维生素第17页

胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)

胸腺嘧啶(T)

三、嘧啶及其衍生物123456

环上电子云密度比吡啶更低,亲电取代更困难易溶于水,弱碱性(pKb=11.30)嘧啶衍生物新版杂环化合物和维生素第18页嘧啶衍生物有酮式和烯醇式互变异构体如尿嘧啶:酮式烯醇式新版杂环化合物和维生素第19页一、吡咯结构HΠ65弱酸性α亲电取代碱性消失富电子共轭体系§3芳香五元杂环新版杂环化合物和维生素第20页呋喃和噻吩结构Π65富电子共轭体系π电子数符合Hückel4n+2规则,含有芳香性结论新版杂环化合物和维生素第21页吡咯、呋喃和噻吩芳香性特征:1HNMR:环上HNMR信号在低场(6~8)证据1、杂原子(N/O/S)电负性大,环上π电子云密度不均匀139pm3、Π65,环上电子云密度比苯环大,亲电取代活性更高2、键长平均化程度较差氢类型吡咯呋喃噻吩α-Hβ-HN-H6.626.157.257.406.307.197.04新版杂环化合物和维生素第22页（一）吡咯酸碱性二、吡咯、呋喃和噻吩化学性质吡咯碱性？

(N孤电子对接收H+能力)吡咯酸性？

(N孤电子对参加共轭,N-H键极性增强)新版杂环化合物和维生素第23页1、亲电取代难易程度?原因?

2、取代位置?（二）亲电取代反应结论:

亲电取代比苯易,取代位置在α位新版杂环化合物和维生素第24页α-位取代：

β-位取代：三种共振形式,正电荷分布在四个原子上两种共振形式,正电荷分布在两个原子上新版杂环化合物和维生素第25页问题:1、苯及同系物硝化、磺化反应条件?五元杂环硝化、磺化反应?原因?(吡啶+三氧化硫)吡咯和呋喃杂原子易质子化,芳香大π键被破坏(乙酸酐+硝酸)温和硝化剂新版杂环化合物和维生素第26页三、吡咯衍生物-卟吩4个吡咯环4个次甲基α位含卟吩结构化合物还有维生素B12和叶绿素等新版杂环化合物和维生素第27页四、咪唑结构与功效Π65含有一定芳香性sp2杂化,孤对电子不参加共轭含有碱性(pKb=6.8)含有酸性结论:

咪唑环同时是质子供体和质子受体咪唑分子存在互变异构4-甲基咪唑5-甲基咪唑新版杂环化合物和维生素第28页嘌呤及其衍生物:7H-9H互变异构§4稠杂环化合物123456789123456789白色固体,易溶于水(中性),可与酸或碱成盐新版杂环化合物和维生素第29页

腺嘌呤adenine(A)鸟嘌呤guanine(G)(6-氨基嘌呤)(2-氨基-6-羟基嘌呤)

次黄嘌呤黄嘌呤

(6-氧嘌呤)(2,6-二氧嘌呤)核酸碱基几个代谢产物新版杂环化合物和维生素第30页

尿酸（酮式）尿酸（烯醇式）

(2,6,8-三氧嘌呤)