第一节杂环化合物课件

第一节杂环化合物第一节杂环化合物第一节杂环化合物第一节杂环化合物第一节杂环化合物第一节杂环化合物第一节杂环化合物第一节杂1第一节杂环化合物第一节杂环化合物杂环化合物和杂原子杂环化合物和杂原子一、杂环化合物指构成环的原子除碳原子外，还含有O、S、N、P等非杂原子的一类环状化合物。杂原子：环中除过碳以外的原子。嘌呤一、杂环化合物指构成环的原子除碳原子外，还含有二、现实生活中的地位和作用

①90%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

②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.二、现实生活中的地位和作用①90%以上药物和60%以上杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名一、分类1、按化合物是否有芳香性分为：①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β-丙内酯②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一、分类1、按化合物是否有芳香性分为：①非芳香杂环化合物：没2、芳香杂环化合物分类2、芳香杂环化合物分类二、命名（一）杂环母核的命名音译法：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α,β,γ…)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二、命名（一）杂环母核的命名音译法：是外文谐音汉字加“口”偏45 36 21常见杂环母核的音译名称及环上原子的编号

呋喃

噻吩

吡咯

噻唑

咪唑

吡唑

34251

34251

34251

43521

43521

435211、五元杂环2、六元杂环45 36 2145 36 2145 36 21

吡啶 嘧啶 哒嗪 吡喃4常见杂环母核的音译名称及环上原子的编号呋喃噻吩3、稠杂环

喹啉 异喹啉 吲哚 嘌呤5 46 37 2815 46 37 28145 36 1 2761 5

72

4983OCHOBr

NCH3呋喃-2-甲醛3-溴吡啶1-甲基吡咯①单杂环的编号从杂原子开始。3、稠杂环喹啉 异喹啉 吲哚 SHClCH3C2H52-巯基-5-氯咪唑1-甲基吡唑2-乙基嘧啶②有多个杂原子时，按O、S、N-R、NH、N顺序编号③有特定名称的稠杂环母环的编号，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 35 214 35 21SHClCH3C2H52-巯基-5-氯咪唑1-甲基吡唑2-乙NCH2CH3练习：NHNO2NNHCH3NNCH34－乙基吡啶3－硝基吡咯4－甲基咪唑4－甲基嘧啶SNH3C5－甲基噻唑NCH2CH3练习：NHNO2NNHCH3NNCH34－乙基常见的杂环化合物常见的杂环化合物一、呋喃

存在于松木焦油中，无色易挥发性液体，有温和香味，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、尿道炎一、呋喃存在于松木焦油中，无色易挥发性液二、吡咯

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。在微量氧的作用下就可变黑；在盐酸作用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。①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。含氮化合物的碱性顺序：仲胺＞伯胺＞叔胺＞氨＞苯胺＞吡咯二、吡咯存在于煤焦油和骨焦油中，为无色液体②吡咯显弱酸性。吡咯分子中N参与共轭，N—H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③易发生加成反应。芳香性比苯差。

+2H2————→pd200-400KPa②吡咯显弱酸性。吡咯分子中N参与共轭，N—H键极性增加。③易吡咯的衍生物：广泛存在自然界。如血红素、叶绿素、VB12血红素VB12中心离子是Fe2+，功能：输送氧；CO与血红素的结合能力大于O2，故呼吸CO就会中毒。吡咯的衍生物：广泛存在自然界。如血红素、叶绿素、VB12血红维生素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恶性贫血，从而生物化学家便开创了对肝中以医治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。维生素B12：中心离子是Co，存在于动物肝脏中，暗红色针状结三、噻吩

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。如室温下能发生磺化反应。三、噻吩与苯共存于煤焦油中，为无色液体，有特殊四、噻唑无色液体，有臭味，能与水混溶，N可以接受电子，有弱碱性。是稳定化合物，在空气中不会自动被氧化。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四、噻唑无色液体，有臭味，能与水混溶，N可以接受

1928年，英国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。1928年，英国微生物学家亚历山大·弗莱明发现了青霉五、咪唑无色晶体，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。

五、咪唑无色晶体，易溶于水、乙醇和乙醚中。能与强酸用于治疗肠安替匹林:R=－H氨基比林:R=－N(CH3)2安乃近:

R=－N(CH3)CH2SO3Na这些都是常见的解热镇痛药物吡唑酮咪唑吡唑安替匹林:R=－H氨基比林:R=－N(CH3)2安乃六、吡啶存在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）中枢神经兴奋药六、吡啶存在于煤焦油和骨焦油中，无色液体，有恶臭味，对酸、碱①具有弱碱性。碱性比苯胺强碱性:仲胺＞伯胺＞叔胺＞氨＞吡啶＞苯胺＞吡咯吡啶盐酸盐②取代反应。比苯难，主要发生在β位。吡啶及其衍生物能溶于强酸，用于鉴别、分离与提纯①具有弱碱性。碱性比苯胺强碱性:仲胺＞伯胺＞叔胺＞氨＞吡七、吲哚③易被还原。催化加氢，可被还原。

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);抗癌药七、吲哚③易被还原。催化加氢，可被还原。无色片八、喹啉、异喹啉1258喹啉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疗阿米巴痢疾、奎宁可治疗疟疾等。奎宁八、喹啉、异喹啉1258喹啉N异喹啉喹啉是无色油状液九、嘌呤嘌呤是由一个咪唑环和一个嘧啶环共用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九、嘌呤嘌呤是由一个咪唑环和一个嘧啶环共用嘧啶衍生物－胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶

嘌呤是一对互变异构体的平衡体系腺嘌呤(A)(6-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)嘧啶衍生物－胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶嘌呤是一对互变异构体的茶碱咖啡碱可可碱茶碱和咖啡碱存在于茶叶和咖