《医学有机化学教学课件》第十一章杂环化合物.ppt

第十一章 杂环化合物和生物碱,Heterocyclic compound and alkaloid,碳原子和其它非碳原子组成的环状有机化合物称为杂环化合物。,非碳原子叫做杂原子，常见的有氮、氧、硫。,环醚、内酯、交酯、环状酸酐、内酰胺等与相应的开链化合物性质相似，又容易开环，所以不属于杂环化合物。已知的天然产物中，杂环化合物超过半数，分布极广。如：叶绿素、血红素、核酸和许多药物，均含有杂环结构。本章主要讨论那些环系比较稳定，并且有不同程度芳香性的杂环化合物，即芳杂环化合物。,第一节 杂环化合物,按杂环的骨架分为单杂环和稠杂环。,五元单杂环,六元单杂环,一、杂环化合物的分类和命名,稠杂环常由苯环与单杂环稠合或单杂环互相稠合而成。,苯环与单杂环,单杂环与单杂环,1.分类,单杂环又按环的大小分为五元杂环和六元杂环。,主要采用外文音译法，把杂环化合物的英文名称的汉字译音加“口”字旁表示。呋喃（furan）、吡啶（pyridine）根据国际通用名称音译，使用方便，缺点是名称和结构之间没有任何联系。,2.命名,furan呋喃,pyrrole吡咯,thiophene噻吩,imidazole咪唑,thiazole噻唑,pyran吡喃,pyridine吡啶,pyrimidine嘧啶,五元单杂环,六元单杂环,indole吲哚,purine嘌呤,稠杂环,quinoline喹啉,注：红色字体的杂环结构必须记住,1、一般以环作母体。环上只有一个杂原子时，杂原子的编号为1。也可用希腊字母编号，靠近杂原子的碳原子为位，依次为，位。,杂环化合物的编号原则,2,5-二甲基呋喃(,-二甲基呋喃),2-甲基吡咯(-甲基吡咯),3-硝基吡啶(-硝基吡啶),2、环上有两个或两个以上相同杂原子时，连氢或取代基的杂原子编号为1，并使杂原子的位次之和最小。,4-甲基咪唑,4-氨基嘧啶,3、环上有不同杂原子时，则按O、S、N的顺序编号，并使杂原子的编号尽可能小。,5-甲基噻唑,4、杂环上连有羧基、醛基时，杂环作取代基。,3-吡啶甲酸,2-呋喃甲醛,5、特殊编号，如异喹啉、嘌呤等（了解）。,嘌呤,2,4-二甲基呋喃,3-乙基吡咯,3-甲基吡啶,4-甲基嘧啶,练习：,二、五元单杂环化合物,吡咯,56共轭体系有芳香性,N：2s22p3,sp2杂化,吡咯N上孤对电子参与共轭，环上的电子云密度增加，亲电取代比苯容易。共轭的结果，使NH键的极性增加，有一定的酸性。,（一）吡咯的结构,吡咯具有一定的弱酸性,（二）吡咯的性质,1、吡咯酸碱性,吡咯：比苯容易发生亲电取代反应。位的电子云密度比位大，亲电取代优先发生位,2、吡咯亲电取代反应,（1）卤代反应：吡咯卤代常得到四卤代产物。,（2）硝化反应和磺化反应（不作要求）,sp2杂化,N：2s22p3,66共轭体系有芳香性,吡啶N上孤对电子不参与共轭，由于N的电负性较C大，使碳环上的电子云密度向氮原子转移而降低，亲电取代比苯难。N上的孤对电子不参与共轭，有一定的碱性。,（一）吡啶的结构,三、六元单杂环化合物,2、吡啶具有弱碱性（pKb=8.8）,（二）吡啶的性质,1、吡啶的水溶性（了解）吡啶的氮原子上有一对孤对电子，能与水形成氢键，故吡啶与水互溶。,碱性：脂肪胺 氨 吡啶苯胺吡咯,吡啶：比苯难发生亲电取代反应。在强烈条件下才能进行，取代基主要进入 位。,+HNO3,+HNO3,H2SO4,300,50-60,H2SO4,3、吡啶的亲电取代反应,亲电取代活性顺序：吡咯苯吡啶,4、吡啶类化合物侧链氧化反应,吡啶不易被氧化（稳定性：吡啶苯吡咯），但侧链易被氧化,-吡啶甲酸,第二节 生物碱（不作要求）,练习,1、吡啶是六元环、吡咯是五元环，所以吡啶的碱性比吡咯强。（）2、吡咯的碱性比苯胺弱，是因为吡咯氮上只连1个氢，而苯胺氮上连2个氢。（）3、吡咯和吡啶上的N原子都是sp2杂化，均与其他碳原子形成等电子的共轭体系。（）,4、下列不具有芳香性的是（）A、吡啶 B、吡咯 C、环己烯 D、苯,5、吡啶 苯 吡咯发生亲电取代反应的活性顺序为（）A、B、C、D、,C,C,6、下列化合物中属于杂环化合物的是（）A、B、C、D、,7、吡咯比吡啶的碱性弱是因为（）A、吡咯能够给出质子 B、吡咯环比吡啶环小 C、吡咯的稳定性比吡啶小 D、吡咯N上的孤对电子参与了环的共轭体系，而吡啶N没有,C,D,