有机化学第十四章杂环化合物讲课文档

有机化学课件第十四章杂环化合物第一页，共47页。OCH3HNOCH3NCH3OOCOCOOCH3OCH3利血平CH3OCH2CH3OOCH3OCH3N罂粟碱HO-CHCH3OCH3ONNCH=CH2奎宁NOOH3COOCH3+–CI盐酸小蘖碱黄连素第二页，共47页。单杂环五元环六元环稠杂环杂环化合物多杂环五元环六元环NNHNNOSNHNHNNNNHN第一节杂环化合物的分类和命名一、分类No第三页，共47页。五元单杂环五元稠杂环NH吡咯O呋喃S噻吩NNH吡唑NNH咪唑SN噻唑O噁唑N六元单杂环N吡啶O吡喃ONHNNH苯并咪唑苯并呋喃吲哚五元双杂环第四页，共47页。六元双杂环六元稠杂环NNNNNN哒嗪嘧啶吡嗪NNNHNNNNSN嘌呤吖啶吩噻嗪吩嗪NN喹啉异喹啉蝶啶NNNN第五页，共47页。二、命名命名方法音译法系统命名法音译法：即按英文名词译音选用同音汉字加“口”字旁表示杂环名称。特定环SNHNNHNHO吡咯呋喃噻吩咪唑吲哚PyrroleFuranhiopheneImidazoleNNNNNNNH

吡啶嘧啶嘌呤Pyridine PyrimidinePyridine Purine第六页，共47页。杂环的编号规则1、从杂原子开始O12α3β45NO2NOCH3CH34-硝基吡啶（r-硝基吡啶）2，5-二甲基呋喃2、含多个相同杂原子时，尽可能使杂原子依次数字的和最小，而且从连有H的杂原子开始编号。HNNCH3—432154-甲基咪唑第七页，共47页。3、若环上有不同的杂原子时，按O、S、N顺序编号

SNCH3—43215

ONCH3—432155-甲基噻唑5-甲基噁唑4、特定稠杂环编号第八页，共47页。7

132564NHHOOCNH2

3-氨基吲哚-6-甲酸

1832

4567NOH6-羟基喹啉N110759842

吖啶—COOHN15432678

异喹啉-3-甲酸5.无特定名称稠杂环母环的命名(补充）无特定名称的稠杂环母环命名时可分下列几步基本环与附加环的确定第九页，共47页。

S

NHS苯并噻吩噻吩并吡咯确定基本环的原则是：（1）碳环与杂环组成的稠杂环，以杂环为基本环。例如：（2）由大小不同的两个杂环组成的稠杂环，以大环为基本环，例如：N

NH吡咯并吡啶（3）大小相同的两个单杂环组成稠杂环时，基本环按所含杂原子N、O、S顺序优先确定。例如：（4）两个环大小相同，但杂原子数目不同时，含杂原子数目多的为基本环。吡啶并嘧啶NNN苯并[f]喹啉Nfdbeac第十页，共47页。（6）含共用杂原子的稠杂环，共用杂原子同属于两个环，在确定基本环和附加环时，均包含该杂原子，再按上述原则确定基本环。例如：杂原子数目也相同时，杂原子种类多的为基本环。例如：NSNHNabcd13454.5d咪唑并噻唑（5）若环上杂原子的数目，种类及环大小均相同时，以稠合前杂原子编号较低的为基本环。例如：NNNN1314吡嗪并嘧啶2.1b咪唑并噻唑NSN123ab第十一页，共47页。NOHNN12345abcd5.4d咪唑并噻唑SO123ab噻吩并[2，3-b]呋喃

附加环

附加环编号

基本环环边编号

基本环

4.5d吡唑并噁唑2.1b咪唑并噻唑NSNHNabcd13451NSNHNabcd3544.5d咪唑并噻唑NSN123ab第十二页，共47页。ＯN苯并[b]呋喃acb苯并[f]喹啉ＮＮＨab132fdbeacNNSN21abcd34吡咯并[2，3-b]吡啶噻唑并[5，4-d]嘧啶123SNHabc噻吩并[2，3-b]吡咯吡啶并[3，2-d]嘧啶NＮＮacb321d1NNNNabcd234吡嗪并[3，2-d]哒嗪第十三页，共47页。NNNSCH2OHCIH1234abcd5654321aNNSC6H5cb1323214567CH3NH2NNCH3CH3CH3acＮNNＮＮNNCH2CH2OHCH2CH2OHHOCH2CH2HOCH2CH2acb1323214567d4582-羟甲基-5-氯-咪唑并[4,5-d]噻唑6-苯基-2,3,5,6-四氢咪唑并[2,1-b]噻唑1,2,3,3a,8,8a-六氢-1,3a,8-三甲基-5-甲氨基吡咯并[2,3-b]吲哚2,6-二-(二--羟乙氨基)-4,8-二哌啶基嘧啶并[5,4-d]嘧啶第十四页，共47页。第二节五元杂环化合物（P200)一、吡咯、呋喃和噻吩的结构和性质第十五页，共47页。（一）吡咯的酸碱性NK+＋H2OHN＋KOH（二）吡咯、呋喃和噻吩的亲电取代反应N＋Br2乙醚HN—Br—BrBr—Br—HpKb:13.6第十六页，共47页。问题：为什么吡咯、呋喃和噻吩的稳定性比苯小，且苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃？电负性S2.58N3.04O3.44C2.55S电负性小，容易给环提供电子NH-0.10-0.06+0.320O-0.03-0.02+0.1亲电取代反应活泼性吡咯＞呋喃＞噻吩＞苯第十七页，共47页。O＋Br2二噁烷O—Br＋HBrS＋Br2乙酸S—Br＋HBr2、硝化N—NO2O—NO2＋CH3COONO2低温OHN第十八页，共47页。S—NO2S＋CH3COONO2为什么不用硝酸而用硝基乙酸酯呢？原因：1、硝酸是强氧化剂，容易使呋喃、噻吩、吡咯氧化。2、硝酸是强酸，呋喃、吡咯环的稳定性较差，容易开环，形成聚合物。第十九页，共47页。3、磺化N—SO3HO—SO3HS＋H2SO4S—SO3HO＋SO3吡啶HN＋(CF3CO)2OHNCOCF3吡咯5.3×107呋喃1.4×102噻吩1NSO3HHN＋SO3提问：H吡啶第二十页，共47页。二、咪唑的结构与功能HNN321提问：1位N与3位N有什么不同？1位N与吡咯一样无孤对电子，3位N有孤对电子，所以3位N能接受H而具有弱碱性。如HNN＋HClHNN+HCl-HNN321CH3—4N—HN321CH3—454-甲基咪唑5-甲基咪唑第二十一页，共47页。HNNHOOC—CH—CH2NH2组氨酸Pka7.59生理Pka7.35它既是一个弱酸，又是一个弱碱，能起到质子传递的作用。组氨酸中的咪唑环是构成酶活性中心的重要基团，能催化生物体内酯和酰胺的水解第二十二页，共47页。第三节六元杂环化合物(P197~200)一、吡啶的结构和性质（一）结构pKb=8.8pKb=13.6N的p轨道含1个电子,组成环闭共轭体系孤电子对占据sp2杂化轨道孤电子第二十三页，共47页。（二）吡啶的碱性HNCl－N＋HClpKb8.83

＞1

＞2碱性强弱顺序？HNNH2N—CH2—CH2123提问：第二十四页，共47页。提问：1、吡咯与HCl能否成盐？2、如下化合物碱性强弱顺序？答：1、不能成盐。NH2NNNH3N(CH3)3N[CH3CH2]4N+OH-CH3NH2HHNH2NNNH3＞＞＞2、＞(CH3)3N＞CH3NH2＞NHH＞[CH3CH2]4N+OH-第二十五页，共47页。（三）吡啶的亲电取代反应＋H2SO4SO325cSO3HN+0.18+0.05+0.15

-硝基吡啶

-溴吡啶

-吡啶磺酸0NH-0.10-0.06+0.32第二十六页，共47页。（四）亲核取代反应NaOHCl+O2NOHNHNBrNSO3HN＋Br2HN＋H2SO4SO3N提问：×+ClO2NNaOH第二十七页，共47页。NClNH3,ZnCl2220°CNNH2NBrNaOH,H2O

NOHNClNaOH,H2O

NOHCH3OHNClNaOCH3

NOCH3N+PhLiNPh+LiH第二十八页，共47页。提问：NHC6H5NClNC6H5NH2？（五）吡啶的氧化和还原反应1、氧化N—COOHNH+·

KMnO4N—COOHN—CH3

KMnO4第二十九页，共47页。N—COOH提问：N—CH2CH3KMnO4KMnO4KMnO4KMnO42、还原NNNa+C2H5OH或H2／NiHpKb2.8第三十页，共47页。1、微生素PP，它是B族维生素之一用途：1.防治糙皮病、口炎、舌炎等。2.烟酸作为辅助药物，用于末梢血管痉挛，脉络膜视网膜炎等。作用：烟酰胺与核糖、磷酸、腺嘌呤形成辅酶和辅酶A，是许多脱氢酶的辅酶，在体内生物氧化中起脱氢和加氢的作用。烟酸在体内变为烟酰胺而发挥上述作用。烟酰胺缺乏时产生糙皮病。其症状有皮炎、舌炎、食欲不振、烦躁失眠和感觉异常等。（六）吡啶的衍生物第三十一页，共47页。2、异烟肼，又称雷米封（rimifon)4-嘧啶甲酰肼作用特点：口服迅速被病灶及各种组织吸收需空腹使用用途：常用的抗结核药。具有三方面优点：疗效好、用量小、易吸收等优点，常与链霉素、卞那霉素、对氨基水杨酸钠合用，减少耐药性。第三十二页，共47页。3、维生素B6中三种重要的吡啶衍生物VitB6是三种结构类似物的混合物，三者在体内可以相互转化但一般以吡多醇作为VitB6的代表参加代谢作用的主要是吡多醛和吡多胺，因为吡多醛（吡多胺）与氨基酸代谢密切用途用于治疗放疗引起的恶心、妊娠呕吐、异烟肼和肼苯哒嗪等引起的周围神经炎、白细胞减少症、痤疮、脂溢性湿疹等第三十三页，共47页。维生素B1当体内VitB1缺乏时，糖代谢受阻，使体内丙酮酸含量↑，而出现多发性神经炎，肌肉萎缩，下肢浮肿等症状。

VitB1还具有维持正常的消化腺分泌和胃肠道蠕动的作用作用维生素B2用途主要用于治疗维生素B2缺乏引起的口角炎、舌炎等第三十四页，共47页。二、嘧啶及其衍生物pKb8.8pKb12.7pKb9.28pKb↑，碱性↓为什么吡啶的碱性比嘧啶强？N—NH2第三十五页，共47页。核酸H3PO4＋糖＋杂环嘧啶环系嘌呤环系在核酸组织中，含有的第三十六页，共47页。互变异构现象例如：尿嘧啶的互变异构第三十七页，共47页。包含嘧啶环的第三十八页，共47页。第四节稠杂环化合物(P202)稠杂环化合物是指两个或两个以上杂环稠合或苯环与杂环稠合而成的杂环化合物。嘌呤NNNNHNH吲哚N喹啉N15432678常见稠杂环化合物异喹啉第三十九页，共47页。嘌呤及其衍生物的结构和主要性质第四十页，共47页。尿酸酮式尿酸烯醇式第四十一页，共47页。第五节