杂环化合物及生物碱

第11章

杂环化合物及生物碱

（Heterocycliccompound&alkaloid）有机化学概述在环状有机化合物中，构成环系的原子除碳原子外，还含有一个或几个非碳原子时，叫做杂环化合物。环状化合物，环上除碳，还有杂原子（N,O,S等）环具有芳香结构和一定的稳定性闭合共轭体系定义根据以上定义，酸酐，环氧，内酯，内酰胺不属杂环化合物。杂环化合物在自然界分布。核酸碱基，B=嘧啶嘌呤环血红素，叶绿素生物碱，天然或合成药成分维生素，植物色素，植物染料主要内容杂环化合物的分类和命名杂环化合物的结构杂环化合物的性质生物碱的基本概念及常见生物碱第一节杂环化合物

(Heterocycliccompound)杂环化合物的分类和命名五元杂环六元杂环苯稠杂环稠杂环稠杂环单杂环按形状分1、含一个杂原子呋喃吡咯噻吩五元杂环FuranPyrroleThiophene杂环化合物的分类OS呋喃噻吩2、含两个杂原子噁唑咪唑噻唑OxazoleImidazoleThiazole1、含一个杂原子吡啶

吡喃六元杂环2、含两个杂原子哒嗪嘧啶吡嗪丫啶喹啉异喹啉蝶啶稠杂环吲哚嘌呤

咔唑命名原则音译名（同音汉字加“口”字旁）杂环化合物的命名呋喃(furan)噻吩(thiophene)吡咯(pyrrole)OSNH①从杂原子开始1，2，3，4……②不止一个杂原子，按O，S，N顺序编号③取代基位次之和最小原则环上原子的编号顺序呋喃噻吩

吡咯2．

统命名法OSNHN

茂(环戊二烯)氮茂氧茂硫茂NN苯氮苯1,3-二氮苯苯并呋喃(benzofuran)苯并噻吩(benzothiophene)苯并吡咯吲哚(indole)五元杂环苯并体系O1234567S12345671234567NH2-乙酰基呋喃NHNCOOHNH2PhCO2-氨基-5-苯甲酰基苯并咪唑3-吲哚甲酸N-甲基-2-羟基咪唑5-乙基噻唑NH吡啶(pyridine)吡喃(pyran)γ-吡喃酮(γ-pyrone)α-吡喃酮(α-pyrone)六元杂环哒嗪(pyridazine)嘧啶(pyrimidine)吡嗪(pyrazine)喹啉(quinoline)异喹啉(isoquinoline)苯并吡喃(benzopyran)六元杂环苯并环系嘌呤(purine)杂环并杂环三、杂环化合物的结构吡咯的结构孤电子对在p轨道上。五元杂环吡咯在结构上的特点：

构成环的五个原子都为sp2杂化；成环的五个原子共平面；杂原子上的孤对电子参与共轭形成共轭体系，π电子数符合休克尔规则（π电子数=4n+2）；具有芳香性。反应：碱性较弱，环易发生亲电取代反应，环上相当于有一个邻对位定位基。芳香性的强弱顺序苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃5C、1N共面，都是SP2杂化；都有一个垂直与分子面的P轨道，侧面交叠形成闭合大π键。吡啶的结构六元杂环结构分析：N的一对未成键电子在SP2杂化轨道上，未参与形成环上共轭体系，可接受H＋成盐——碱性。N的电负性>C，吸电子使环上电子云密度降低（性质与硝基苯相似）推测：发生亲电取代，但活性不如苯，且主要在间位芳香性不如苯。四、吡啶、吡咯的性质1、碱性2、亲电取代反应重要的含氮化合物及其衍生物1、吡咯及其衍生物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。其取代物称为卟啉族化合物。卟吩(porphin)卟啉族化合物广泛分布与自然界。血红素，叶绿素都是含环的卟啉族化合物。在血红素中环络合的是Fe，叶绿素环络合的是Mg。2、吡啶及其衍生物3、嘌呤及其衍生物嘌呤为无色晶体，m.p216~217℃，易溶于水，其水溶液呈中性，但能与酸或碱成盐。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。尿酸存在于鸟类及爬虫类的排泄物中，含量很多，人尿中也含少量。黄嘌呤

存在于茶叶及动植物组织和人尿中。3．腺嘌呤和鸟嘌呤

它是核蛋白中的两种重要碱基。腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)(6-氨基嘌呤)(2-氨基-6-羟基嘌呤)（DNA，RNA）1、分子中有，环上电子云密度大于，亲电取代反应活性大于苯，新引入基上α-位；

2、分子中有，且电负性N＞C，环上电子云密度小于，亲电取代反应活性小于苯，新引入基上β-位。小结第二节生物碱

(alkaloid)生物碱-----在生物体内存在着一类含有N碱基，具有碱性，而且有很强的生理作用的化合物。麻黄中的平喘成分————麻黄碱颠茄中的解痉成分————一、生物碱的分类和命名命名：多根据其来源的植物，也可采用国际通用名称的译音分类：根据它所含的杂环分类二、性质碱性大多具有碱性，碱性强弱顺序为:季铵碱最强，仲铵碱、叔铵碱次之。溶解性一般不溶或难溶于水颜色反应（鉴别）生物碱与一些试剂反应，呈现各种颜色：生物碱或其盐类的水溶液，能与一些试剂生成不溶性沉淀。这种试剂称为生物碱沉淀剂，如苦味酸、碘化汞钾、鞣酸试剂等。沉淀反应（鉴定分离）钒酸氨-浓硫酸吗啡棕色可待因蓝色莨菪碱红色二、重要的生物碱莨菪碱和阿托品莨菪碱存在于莨菪、曼陀罗等茄科植物中，具有左旋性，在碱中或受热时会消旋化，转变成外消旋的莨菪碱即阿托品。别看曼陀罗(Datura)如此美丽素雅，其实它还是一种致幻植物，全株有毒，花朵以及种子毒性最强，含具有致幻作用的生物碱，如东莨菪碱、莨菪碱及少许阿托品。《本草纲目》记载：“相传此花，笑采，酿酒饮，令人笑；舞采，酿酒饮，令人舞”。古时就有利用曼陀罗以及其同科植物制作成各种外科手术用的麻醉剂，例如华佗的麻沸散，武侠小说中的蒙汗药等。现代中医以曼陀罗花为主，配伍当归、防己、草乌等制成外科手术用的麻醉止痛剂，临床还常用于消除关节肿痛，消肿、定喘等。除药用外，曼陀罗也是名贵的园林观赏植物，目前已培育出许多杂交种。吗啡和可待因吗啡可待因吗啡是从鸦片中提炼而成。它是鸦片中的主要成分，它的毒性比鸦片大10一20倍。吗啡为白色针状结晶或结晶性粉未，有苦味，遇光易变质，溶于水。吗啡有强大的止痛作用，但比鸦片更易使人上隐。吗啡中毒后，可导致瞳孔极度缩小，血压下降、呼吸深度抑制、意识昏迷，如果用量过大，可导致死亡。海洛因是半合成的鸦片类毒品，毒性比吗啡大3一5倍。极纯的海洛因俗称“白粉”，根据用途和纯度的不同，分为“2号”、“3号”、”4号”海洛因。由于海洛因比吗啡更易溶于水，更易于机体吸收，易于通过血脑屏障进入中枢神经系统，因而产生的快感更为强烈，使吸毒者身不由已，心中只有“白粉”，别无他念，一旦停用便会出现戒断反应：不安焦虑、忽冷忽热。流泪、流涕、恶心、呕吐、腹痛、腹泻；促使吸毒者为避免此症状而不顾一切再度觅食。小檗碱(黄连素)麻黄碱冰毒是一种苯丙胺类的毒品。中药麻黄里提取的平喘扩瞳药——麻黄素经过化学结构改造，便得到脱氧麻黄碱，又称甲基苯丙胺，它的精制品是无色透明的晶体，被美其名为“冰”。“摇头丸”，是冰毒的一种衍生物，服用“摇头丸”，使人亢奋不己，听到音乐后摇头不止。生物碱的生物