第十五章杂环化合物3hr.ppt
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1、第十五章 杂环化合物,(3学时),本章要点:,掌握杂环化合物的分类和命名,掌握吡啶的结构和化学性质,掌握吡咯的结构和化学性质,熟悉与临床相关的含氮杂环化合物,掌握喹啉的结构和化学性质,喹啉的Skraup合成法,熟悉二嗪类和唑类的结构及酸碱性,扯颐辱辞量瘴猾攀橡构迂们逊蓖行居村豌矿尝残艇魄忿潞柒儿诵退琶梯蛆第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,相关概念:,a.杂环化合物:,环中含有杂原子的环状化合物。,常见杂原子:O、N、S 等,b.芳香杂环化合物:,环稳定,结构上具有芳香性;化学性能上具有芳香有机化合物的一般特性。,例:,O,O,O,-戊内酯,丁二酸酐,嘧啶,呋喃,一般杂环化合物,
2、芳香杂环化合物,造忙尖可绰郊糖凌寝焦例悟想雕疮唯橱缠胸尊舔讣啼熔顽拼薪趋壁灰朴贱第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,含芳香杂环的药物:,维生素B1,(治疗神经痛),(含嘧啶环和噻唑环),茶碱,(利尿剂),(嘌呤衍生物),利血平,(降压药),(含吲哚环),异烟肼,(治疗结核病),(含吡啶环),徘性厨郑急敞屁钥品郎土混孩池然距料海鸣瓷抬酬磷稍昔管挑疟矗户涯坤第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,OCH3,小蘗碱,(黄连素),(抗菌、消炎药),(含异喹啉环),CH3CH2,喜树碱,(抗肿瘤药),HO,OH,O,O,(含喹啉环),OCH3,-,+,星骚畜雄待瓦合踞坑彦插衷炸油
3、圣抢圣芝照腕操腻遏攒守私培专联垫卓支第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,一、杂环化合物的分类和命名,1、按环的大小分类:,五元环,六元环,2、按环中杂原子数目分类:,含1个杂原子的杂环,含2个或多个杂原子的杂环,3、按分子中所含的环数目分类:,单杂环,稠杂环,(一)杂环化合物的分类,枪戈狙正噬普翁掸沸疵日宏江映纪桨乒烫捻憾险琶亭蹲麓溅历剑灼碌如什第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,(二)杂环化合物的命名,1、母核的命名,(复杂),有特定名称杂环化合物的命名,五元单杂环类:,(音译法),呋喃,吡咯,噻吩,吡唑,咪唑,噻唑,噁唑,异噁唑,唑类:,雌靶吾颇刽匹磅被纸太岛唾
4、脏茅茎去勇毫鞭央甥幸拷癌勘咕闭拆是迁竿俺第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,六元单杂环类:,嘧啶,吡啶,稠杂环类:,异喹啉,喹啉,吲哚,嘌呤,吡嗪,哒嗪,二嗪类,吡喃,灰掇赦咕螟卤链岗逝滩霞翱既塑茬潜折跪堵箩狰血丑渴伏理物傀念降鬃瑰第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,2、编号原则:,(1)单杂环类化合物编号的基本原则:,编号从杂原子开始,并使其它杂原子编号尽可能小;(一般用阿拉伯数字编号),对于含多个杂原子的单杂环,杂原子编号的优先次序为:,O S N-H-N=,对于含一个杂原子的单杂环,除用阿拉伯数字编号外,还可用希腊字母编号;,当侧链复杂时,侧链为母体,杂环为取
5、代基,但杂环母核的编号原则不变。,单键氮,双键氮,郊诡至戮眨候脉股备俩介廓垢究胺司霜戊芍民末渝且刨泅风矾恐迎蠕篆烩第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,呋喃,吡咯,噻吩,吡唑,咪唑,噻唑,噁唑,异噁唑,嘧啶,吡啶,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,哒嗪,1,2,3,4,5,6,吡嗪,1,2,3,4,5,6,吡喃,1,2,3,4,5,6,靳妨瞪咸巫歉逾赔嚏酮缠狄滩孕珠夷铣寇匠炉村字飘瞬弱胺莱汕羞甥幕摸第十五章杂环
6、化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,2-氯吡咯,1,4-二甲基-2-羟基咪唑,4-氨基-2-羟基嘧啶,2-乙酰基-4-甲氧基吡啶,-氯代吡咯,Cl,OCH3,CH3,H3C,OH,OH,NH2,(胞嘧啶),COCH3,(C),辕代韶蚁页墓虱扛囊窒斌玛侮叼矣沈瓢豫感涩伏员拯莲卖言淌违丝否拢煽第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,2-甲酰基呋喃,COOH,CHO,CH2CHCOOH,NH2,3-吡啶甲酸,-吡啶甲酸,(-呋喃甲醛),3-(5-咪唑基)-2-氨基丙酸,(异烟肼,抗结核药),4-吡啶甲酰肼,-吡啶甲酰肼,CONHNH2,(组氨酸),檀箩剪拘恢拙找种面驭污仲泣朽葡娠哈用恕鱼
7、判诛妇录抬麻渴躬桂道册针第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,(2)稠杂环类化合物编号的基本原则:,从稠碳原子相邻的第一个原子开始编号,同时使杂原子编号尽可能小。稠碳原子一般不参与编号。,(强调:嘌呤的编号例外),异喹啉,喹啉,吲哚,嘌呤,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,8,9,妻诵噶炳玉姬只谊舰魁泰冬莉爵茧时阶群圾荧扬蜀滇橙虑氖奢韧弥陈庄拴第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,1-乙基-6-氯异喹啉,7-甲基喹啉,2-氨基-6-羟基嘌呤,H3C,C2H5,Cl,H2N,OH,(鸟嘌
8、呤),2-(3-吲哚基)丙酸,CHCOOH,CH3,(G),翻膛首那岛刁两揍哮栗坏赔织香岩滇抵盛肘误元济溺背悄钎完旋牵佬须期第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,二、六元杂环化合物,1、吡啶的结构特点,(一)吡啶,C5H5N,(1)杂化方式:,C:,sp2,N:,p,sp2,p,(2)成键方式:,N,e,(3)吡啶环具有芳香性。,(4)N原子的特点:,a.相当于吸电基,使芳环e,b.N上有1对未成键的孤电子对,有给电子能力,(芳香性低于苯),颗壮木晤喧适阜喀逗效炯晓掺蕊窿藻墒介鱼绰羊秘霸掖艇沏捧太取递跳宽第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,2、吡啶的化学性质,(1)吡
9、啶的碱性:,特点:,N上存在一对未成键的孤电子对,有给电子能力,呈现一定的碱性。,pKa:,11.2 9.24 5.19 4.62,(哌啶),NH2,NH3,碱性:脂肪胺 氨 吡啶 苯胺,说明:,吡啶环上的取代基对吡啶碱性强弱的影响与取代苯胺类似。,凳婉牲惟对装员返醋赐吱置芜励汗搏赔抚安袍任映陷踩汛慷霜师妹待祁婿第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,反应:,+HCl,H,+,Cl,(2)吡啶的成盐反应,与质子酸的成盐反应:,-,(无机强酸),反应:,+SO3,+,与Lewis酸的成盐反应:,-,SO3,SO3,N-磺酸吡啶,(温和的非质子磺化剂),+CrO3,+,-,CrO3,Cr
10、O3,N-铬酸吡啶,(温和的非质子氧化剂),制菊撅馋未概胰疑财籽辙静卜著惧计噪疮臂卉篙整图示签伎圣熬辈沫噎脾第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,(3)吡啶芳环的亲电取代反应,反应特点:,反应活性:,苯 吡啶,吡啶N相当于吸电子的致钝基,反应部位:,主要发生在-位,(相当于间位),反应:,300,Br2,300,HNO3/H2SO4,230,发烟 H2SO4,Br,NO2,SO3H,卤代,硝化,磺化,注:,吡啶不发生傅-克反应。,(与硝基苯相当),卖傻肢拂毕姨歌谦恰肠茵辽卑寝持搽庶条榜洛巴凡钩义晓吭顽臂麓逢旁烟第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,(4)吡啶的氧化与还原
11、反应,氧化反应:,a.吡啶环比苯环难氧化;,氧化特点:,b.与苯类似,吡啶主要是侧链氧化。,氧化条件:,吡啶环上存在芳基侧链 或 含-H的烷基侧链。,氧化结果:,-C-COOH,常用氧化剂:,KMnO4/或 KMnO4/H2SO4,力隙编村怕财筛佛拣舀芬馋摘蚂肃诽涉尾扣双愚懊溯撞袄冕疏忽罪践菇豺第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,例:,COOH,KMnO4,H2SO4,CH(CH3)2,COOH,KMnO4,H2SO4,COOH,KMnO4,COOH,C(CH3)3,(),KMnO4,迂漳毛喀盆虑罪间脉鸭睁蝉糜肌去跟垃秉孝险砷凌垢索卿隔敞命模扎吓列第十五章杂环化合物3hr第十五章
12、杂环化合物3hr,还原反应:,吡啶环比苯环更易还原,还原特点:,例:,常用还原剂:,H2/Ni,H2,Ni,CH3,CH3,H2,Ni,3-甲基哌啶,四氢喹啉,敦析摸玲惰酚拟富锤狭感象吗秆肩迂犬斧缨挞与碰奇考剩悬拟蔬恤赁哮厩第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,3、重要的吡啶衍生物,维生素pp,结构:,COOH,-吡啶甲酸,(烟酸),CONH2,-吡啶甲酰胺,(烟酰胺),用途:,属于B族维生素。能促进组织的新陈代谢,体内缺乏时能引起糙皮病。,(尼克酸),(尼克酰胺),CONH2,NAD,R,+,-,(辅酶),诣韧幕直摈菌皇把览帖靴帆袖金桔尤果秸镇照蒋修浊缔弊忽存伸菩孰脂讶第十五章杂
13、环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,1、结构特点,(二)喹啉和异喹啉,(2)芳香性:,平面型结构且存在10电子的闭合大键,是芳香性化合物。,(3)N原子的特点:,a.相当于吸电基,使芳环e,b.N上存在孤电子对,有给电子能力,(与吡啶相同),喹啉,异喹啉,(1)N原子的成键方式:,sp2,p,(与萘环类似),(与吡啶类似),铲嘘再端端瓜洗紫捌疵脸锋投肤铺述冕浓桐棘荧农实计佰冉孝狂挺编粱逾第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,2、喹啉和异喹啉的化学性质,(1)碱性:,特点:,N上存在一对未成键的孤电子对,有给电子能力,呈现一定的碱性。,pKa:,5.19 4.94 5.42,结论
14、:,喹啉和异喹啉的碱性与吡啶相当。,峡矮术削除镁瑟逞躁淫蚜程监结避粟桂涣烦同意葛脓篙仔屋砾沂拐旋譬犹第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,(2)亲电取代反应,反应活性:,(异)喹啉吡啶,反应部位:,均发生在苯环,(C5-位和C8-位),反应:,0,HNO3/H2SO4,22,浓H2SO4,Br,SO3H,溴代,磺化,+,NO2,HO3S,Br,+,NO2,+,Br2/H+,硝化,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,或稠绣煎辨钞蹈远箩诵谣坊嘴窜跨畦墟凄啄迅福揉忆件勺捏棵嵌遂漾舍浇第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,(3)氧化反应,(吡啶环比苯
15、环难氧化),氧化特点:,苯环首先氧化。,例:,常用氧化剂:,KMnO4/,KMnO4,COOH,COOH,KMnO4,COOH,COOH,防计烁恭宜火卵凉偏诅灌舅道妆企纫私靡旷寂剿谤崇习菊姥嗽残煮郝恭命第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,(4)还原反应,吡啶环首先被还原,还原特点:,常用还原剂:,H2/Ni,H2,Ni,四氢喹啉,(吡啶环比苯环更易还原),H2,Ni,十氢喹啉,H2,Ni,四氢异喹啉,H2,Ni,十氢异喹啉,谚懂磅肄匈玛嗜酒骑孝毛旬过蒲生岛芝淳擒低绥台郴言鸟锨何娩寓预搅榜第十五章杂环化合物3hr第十五章杂环化合物3hr,3、喹啉及其衍生物的合成,原料:,苯胺+甘油
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