《杂环化合物与生物碱.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《杂环化合物与生物碱.ppt（60页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第十一章 杂环化合物和生物碱,第一节 杂环化合物分子中含有碳原子和其它杂原子共同组成的环的化合物。杂原子：杂环中的非碳原子称为杂原子，常见的有N、O、S等。芳杂环,一、杂环化合物的分类,二、杂环化合物的命名,5元杂环化合物,一个杂原子,二个杂原子,吡咯 呋喃 噻吩,吡唑 咪唑 噻唑,6元杂环化合物,一个杂原子,两个杂原子,吡啶,4H-吡喃,2H-吡喃,嘧啶 哒嗪 吡嗪,苯稠杂环化合物,杂环稠杂环化合物,吲哚 喹啉,苯并呋喃 咔唑,嘌呤 喋啶,（一）杂环化合物的命名,1、音译法2、系统命名法：“某杂某”吡啶（氮杂苯）嘌呤（氮杂茚）呋喃（氧杂茂）,（二）杂环母环的编号规则,含一个杂原子的杂环，从杂
2、原子开始用阿拉伯数字或从靠近杂原子的碳原子开始用希腊字母编号。,2-甲基呋喃 吡啶 吡咯,如有几个不同的杂原子时，则按O、S、-NH-、-N=的先后顺序编号，并使杂原子的编号尽可能小。,5-甲基咪唑 2-乙基噻唑,有些稠杂环母环有特定的名称和编号顺序。如：嘌呤、吩噻嗪,杂环母环的编号,含一个杂原子的杂环,含二个杂原子的杂环,特定名称的稠杂环,咔唑,嘌呤,吩噻嗪,喹啉,（三）取代杂环化合物的命名,1、标氢母环的命名,7H-嘌呤,2H-吡喃,4H-吡喃,3H-吲哚,2、取代杂环化合物的命名首先确定杂环母环的名称和编号。然后将取代基的位置、数目、名称依次写在杂环母环名称之前。,习惯上常对只有一个杂原
3、子的杂环，取代基位次用希腊字母、来编号,靠近杂原子的碳原子为-位,其次为-位等。,2-甲基吡咯 8-羟基喹啉 4，6-二羟基嘧啶,3-吡啶甲酰胺 6-氨基嘌呤 2-呋喃甲醛,-,-,-,1-甲基-2-巯基咪唑-2-（N-甲基）吡咯啶基吡啶,4-甲基吡啶 10-（2-二甲氨基丙基）吩噻嗪盐酸盐,-,苯巴比妥（Phenobarbital):又名鲁米那,镇静催眠药,具有弱酸性。用于治疗失眠、惊厥和癫痫,5-乙基-5-苯基-2，4，6-（1H，3H，5H）嘧啶三酮,吲哚美辛（消炎痛):用于治疗类风湿性关节炎、强直性关节炎等，也可用于癌症发热及其它不易控制的发热。,1-（4-氯苯甲酰基）-5-甲氧基-2
4、-甲基-1H-吲哚-3-乙酸,(四)无特定名称的稠杂环母环的命名,1、基本环与附加环的确定:先将稠杂环分为几个环系,一个定为基本环,余者为附加环,基本环根据下列几种情况确定.,由芳环与杂环组成的稠杂环，杂环为基本环；有不同命名选择时，环数较多且有特定名称的杂环为基本环。,由二个杂环组成的稠杂环，大环为基本环。,杂环大小相同时，则按所含杂原子N、O、S的顺序优先确定。,环大小相同杂原子数目不同时，杂原子数目多的为基本环；杂原子数目相同时，杂原子种类多的为基本环。,杂原子数目及种类都相同时，则以稠合前杂原子编号较低的杂环为基本环,含有共用杂原子的稠杂环，共用的杂原子同属于两环,2、稠边位置的标示,
5、先按各杂环原来的编号顺序，在基本环各边标以英文字母a、b、c,附加环各原子标以1、2、3,位置标示方式:阿拉伯数字-英文字母阿拉伯数字的排列顺序,以基本环的定位字母顺序为准,方向相同时数字从小到大,相反时数字从大到小.,3、稠杂环母环的命名,附加环+并+稠边位置+基本环名,苯并d噻唑 吡啶并2，3-d嘧啶 吡咯并2，3-b 吡啶,吡嗪并2，3-d 哒嗪 咪唑并2，1-b噻唑,吡啶并2，3-c喹啉,4、稠环体系的周边编号,编号原则与稠杂环基本相似，但要尽可能使杂原子的编号最低，其中按O、S、-NH-、-N=的顺序优先,所有的杂原子（包括共用杂原子）都要编号。,共用碳原子一般不编号，如要编号，则根
6、据前面相邻碳原子的编号以1、2等标示。,2-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,1,2,3,3,8,8-六氢-1,3,8-三甲基-5-甲氨基吡咯并2，3-b吲哚,2，6-二（二-羟乙基氨基）-4，8-二哌啶基嘧啶并5，4-d嘧啶,三、五元杂环化合物,（一）吡咯、呋喃和噻吩,吡咯 呋喃 噻吩,1、结构与芳香性,N原子为SP2杂化,多芳环,1）N 原子上的孤对电子占据 P 轨道，参与环 上 P-共轭作用，N 原子上的电子云向环 碳原子转移，显示较低的碱性。,2）环碳原子上电子云密度的增加，促使其亲 电取代反应比苯容易，-碳原子比-碳原 子更容易。
7、,3）由于环碳原子上电子云密度高于苯环，所 以比苯容易氧化，而使环系没有苯稳定。,2、物理性质：,1)吡咯蒸汽遇盐酸浸润过的松木片显红色。,2）呋喃遇盐酸浸润过的松木片显绿色。,3）噻吩在浓硫酸存在下，与靛红作用显蓝色。,4）它们都易溶于有机溶剂而微溶于水,3、化学性质,（1）酸碱性：吡咯的碱性很弱，不能与稀酸成盐；与KOH反应表现出弱酸性。,（2）亲电取代反应,易于进行，主要发生在-位上,亲电取代活性：吡咯呋喃噻吩苯,卤代反应,易于进行，主要发生在-位上,硝化反应,强酸会破坏其结构,采用较缓和的硝化剂硝酸乙酰酯,并在低温下进行.,硝酸乙酰酯,磺化反应,常用吡啶与三氧化硫的加合物作磺化剂,噻吩
8、较稳定，可直接用硫酸磺化：,噻吩在室温下即与浓硫酸作用，生成可溶于水的-噻吩磺酸，苯不反应，利用这种区别可从苯中除去少量噻吩。,傅-克酰基化反应,（3）加成反应（还原反应）,THF，易溶于水，常用有机合成溶剂,（4）环上取代基的反应,-呋喃甲酸,-呋喃甲醇,-呋喃甲醛肟,四、六元杂环化合物的结构和性质,吡啶 嘧啶,（一）吡啶,1、结构与芳香性,SP2杂化,1）N 原子上一对孤对电子占据sp2杂化轨道，未参与环上的共轭，具有较强的碱性。,2）环上N原子的电负性比碳强，使环碳原子 上的电子云密度比苯环低，不利于亲电取代 反应，其中、位比位更难反应。,3）由于环碳原子上电子云密度比苯低，不易 氧化，
9、所以环系比苯稳定。,缺芳环,2、物理性质,吡啶可以任何比例与水互溶，同时又能溶解大多数极性和非极性有机化合物，甚至可溶解某些无机盐，是常用溶剂。,3、化学性质,1）碱性,吡啶N原子有一对未参与共轭的电子，可结合H+显碱性，但未共用电子对处于SP2杂化轨道，结合H+能力比SP3杂化的氮原子弱。,吡啶可与无机酸或路易斯酸成盐,磺化剂,用与在酸性条件下不稳定化合物的磺化反应,吡啶三氧化硫,吡啶盐酸盐,吡啶与叔胺相似的性质:,2)亲电取代反应吡啶比苯难进行亲电取代反应,反应条件较高,取代主要在-位。吡啶与硝基苯相似,不发生傅-克反应,3-吡啶磺酸,3-硝基吡啶,3-溴吡啶,若吡啶上有第一类定位基，可使
10、吡啶环活化,取代位置由第一类定位基决定。,3）氧化反应,吡啶环电子云密度低，对氧化剂较稳定。当环上有烃基侧链时，烃基易被氧化。,（二）嘧啶,二氮嗪有哒嗪、嘧啶、吡嗪三种异构体，嘧啶最为重要。,1、嘧啶的性质,嘧啶的结构与吡啶相似，因此性质也相似。,但嘧啶2个N原子相互影响，环上电子云密度降低，使嘧啶的碱性比吡啶弱，亲电取代反应比吡啶困难。,（1）嘧啶的碱性：表现为一元碱,表现为一元碱,（2）亲电取代反应：,很困难，当有第一类定位基时，可发生亲电取代反应。,五、稠杂环化合物,重要的有吲哚、喹啉、异喹啉、嘌呤,H,(一)吲哚,1、性质,吲哚加热到沸点时，有分解现象。,吲哚使浸有盐酸的松木片显红色,
11、吲哚具有芳香性，酸性与吡咯相当。,亲电取代反应在杂环上进行，取代基主要进入-位。,(二)嘌呤,嘌呤是2个互变异构体形成的平衡体系。,嘌呤既有弱碱性又有弱酸性，因此可与强酸或强碱成盐。,腺嘌呤（adenine）6-氨基嘌呤,鸟嘌呤（adenine）2-氨基-6-氧嘌呤,第二节 生物碱,生物碱是存在于生物体内的一类具有碱性和明显生理活性的复杂含氮有机化合物。由于主要存在于植物体内，又称为植物碱。,提取分离生物碱：用稀酸、有机溶剂等抽提出总生物碱，然后用层析法分离。,一、生物碱的分类和命名,1、以化学结构分类：有机胺类、吡啶衍生物、吡咯衍生物、喹啉衍生物等。,2、根据来源命名：麻黄碱、烟碱等,二、生
12、物碱的一般性质：,1、物理性质：无色结晶，味苦，有旋光性（有活性的多为左旋体大多数可溶于稀酸水溶液，不溶于碱性水溶液,2、碱性：与酸成盐，生物碱盐可溶于水。生物碱盐遇碱析出不溶于水的游离体，不可与碱性药物配伍使用。,3、沉淀反应：加生物碱沉淀剂发生沉淀反应。常用的生物碱沉淀剂多为重金属盐、分子量较大的复盐及一些酸性物质。如：碘化铋钾（BiI3KI)：红棕色沉淀碘化汞钾（K2HgI4)：白色或淡黄色沉淀磷钼酸（H3PO412MoO3 12H2O)：淡黄色或橙黄色沉淀苦味酸磷钨酸（WO3 2H3PO4),4、颜色反应,生物碱显色剂：钒酸铵-浓硫酸：莨菪碱（红色）、马钱子碱（血红色）、奎宁（淡橙色）、吗啡（棕色）、番木鳖碱（紫蓝色）甲醛-硫酸：可待因（蓝色）、吗啡（紫红色）,
