雜環(huán)化合物和生物堿

1、第十一章雜環(huán)化合物和生物堿一、學(xué)習(xí)要求1 .掌握雜環(huán)化合物的分類和命名2 .掌握五元雜環(huán)、六元雜環(huán)和稠雜環(huán)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)3 .掌握生物堿的基本概念及分類4 ,了解生物堿的一般性質(zhì)、提取方法及重要的生物堿二、本章要點(diǎn)（一）雜環(huán)化合物的分類和命名1 .雜環(huán)化合物的概念由碳原子和非碳原子所構(gòu)成的環(huán)狀有機(jī)化合物稱為雜環(huán)化合物，環(huán)中的非碳原子稱為雜原子，最常見的雜原子有氧、硫、氮等。2 .雜環(huán)化合物的分類按環(huán)的數(shù)目不同，可分為單雜環(huán)和稠雜環(huán)兩大類。單雜環(huán)按環(huán)的大小不同又可分為五元雜環(huán)和六元雜環(huán)。稠雜環(huán)通常由苯與單雜環(huán)或單雜環(huán)與單雜環(huán)稠合雜環(huán)化合物而成。3 .雜環(huán)化合物的命名雜環(huán)化合物的命名比較復(fù)雜，目前我

2、國常使用“音譯法”，即按英文的讀音，用同音漢字加上“口”字旁命名:吠喃(furan)5O21N3S2151NH曝吩(thiophene)口比咯(pyrrole)唾n坐(thiazole)口比嚏(pyrazole)4,N3飛”H咪嚏(imidazole)口比咤噠嗪喀咤口比嗪(pyridine)(pyridazine)(pyrimidine)(pyrazine)4672N1口比喃(pyran)唾咻異唾咻(quinoline)(isoquinoline)口引噪(indole)(acridine)(purine)環(huán)上有取代基的雜環(huán)化合物的名稱是以雜環(huán)為母體，并注明取代基的位置、數(shù)目和名稱。雜原子的編號

3、，除個(gè)別稠雜環(huán)外，一般從雜原子開始編號，環(huán)上有不同不同雜原子時(shí)，按QS、NH和N的順序編號；某些雜環(huán)可能有互變異構(gòu)體,為區(qū)別各異構(gòu)體，需用大寫斜體H及其位置編號標(biāo)明一個(gè)或多個(gè)氫原子所在的位置。例如：2,4-二羥基喀咤2-氨基-6-氧喋吟4H-口比喃2H-口比喃此外，還可以將雜環(huán)作為取代基，以官能團(tuán)側(cè)鏈為母體進(jìn)行命名。例如:NCON(C2H5)25COOHN3CH2COOHNiH3-口引喋乙酸I2CHOO21N,N-二乙基-3-4-喀咤甲酸2-吠喃甲醛口比咤甲酰胺（二）含氮六元雜環(huán)1毗噬的結(jié)構(gòu)叱噬為六原子六電子的閉關(guān)共腕體系，符合Htckel的4n+2規(guī)則，具有芳香性。叱噬為一弱堿，具親核性，可

4、發(fā)生親電取代反應(yīng)，但由于叱噬環(huán)上氮原子的強(qiáng)吸電子作用降低了環(huán)碳(主要是鄰位、對位)的電子云密度，因此，它的親電取代反應(yīng)比苯難，取代基主要進(jìn)入問位；叱噬環(huán)比苯難氧化。2 .口比噬的性質(zhì)(1)堿性和親核性:CH3BrSO3HClHCl+N-CH3Br堿性親核性(2)電取代反應(yīng):hno3/h2so4370CH2SO4/HgSO4230CBr2300，c(3)側(cè)鏈上的氧化反應(yīng):CH3KMnO4ACOOH(4)還原反應(yīng):3 .叱噬的衍生物(1)維生素PP(VitaminPP):煙酸(-叱噬甲酸)和煙酰胺(-叱噬甲酰胺)統(tǒng)稱為維生素PPo(2)維生素由(VitaminB6)：維生素B包括叱哆醇、口比哆醛和

5、叱哆胺。(3)異煙?。嚎菇Y(jié)核藥4 .喀呢及其衍生物5/N3N12H胞喀呢(C)胸腺喀呢(T)尿喀噬(U)(三)五氮元雜環(huán)1 .叱咯的結(jié)構(gòu)N叱咯為五原子六電子的富電子閉合共腕體系，符合Htckel的4n+2規(guī)則,具有芳香性。叱咯環(huán)上碳原子的電子云密度苯環(huán)大，因此，叱咯比苯更容易進(jìn)行芳香親電取代反應(yīng)。取代基優(yōu)先進(jìn)入-位。2 .叱咯的性質(zhì)(1)酸、堿性：叱咯堿性極弱，(其共腕酸的PKa=-3.8)，具有弱酸性(pKa=17.5),能與固體氫氧化鉀共熱成鹽:NH+KOH(s)(2)芳環(huán)上的親電取代反應(yīng):3.咪坐、嚷吵及其衍生物4nN34nN35?2521 1H咪吵嚷唾N-CH2cH2MH2鹽酸左旋咪唾

6、II0R-C-NHBA0=COOH7CH3。3Cl+H3c，-NH3Cl-NIH組胺CH3S-CH2CH20H維生素Bi(VitaminB1)CH3CHCH2CH2N(C2H5)26754氯喳青霉素的基本結(jié)構(gòu)（四）稠雜環(huán)1.唾咻及其衍生物它與叱噬相似,氮原子上的一對電子可以結(jié)合質(zhì)子，而顯弱堿性，可與無機(jī)酸成鹽，與碘甲烷生成季俊鹽，也能發(fā)生鹵代、硝化、磺化反應(yīng)，取代基主要進(jìn)入5-位或8-位（五）喋吟及其衍生物9H-喋吟(9H-purine)7HM票吟(7H-purine)NH2鳥喋吟（G）尿酸（U）（六）生物堿基本概念及分類1.生物堿的基本概念是存在于生物體中的一類含氮的具有一定生理活性的有機(jī)堿

7、性化合物。2 .生物堿的分類方法通常有兩類，一是按植物來源分，如長春花生物堿，火竹桃生物堿、烏頭生物堿等；另一類是按生物堿的雜環(huán)母核結(jié)構(gòu)分類，如唾咻類、異唾咻類、呷咪類、喋吟類生物堿等。3 .生物堿的一般性質(zhì)及提取方法生物堿多為無色結(jié)晶，難溶于水，易溶于乙醇、氯仿、丙酮、乙醴、苯等有機(jī)溶劑中，生物堿與無機(jī)酸所生成的鹽則易溶于水而不溶或難溶于氯仿、乙醴、苯等有機(jī)溶劑中。多數(shù)生物堿分子為手性分子。（1）沉淀反應(yīng)：大多數(shù)生物堿或鹽的水溶液能與碘化汞鉀試劑（Mayer試劑）、碘化鈿鉀試劑（Dragendorff試劑）,碘-碘化鉀試劑（Wagner試劑）、磷鴇酸、苦味酸、硅味酸試劑等試劑反應(yīng)生成沉淀。（

8、2）顏色反應(yīng)：生物堿能與甲醛-濃硫酸試劑（Macquis試劑）、鋁酸俊-濃硫酸試劑（Frohde試劑）等發(fā)生顏色反應(yīng)。4 .生物堿的提取方法生物堿的提取方法常根據(jù)生物堿及其鹽類的溶解性而定，最常用的是有機(jī)溶劑提取法。5 .重要的生物堿CH3IHCNHCH3HCOH顛茄堿（-）-麻黃堿（+）-偽麻黃堿小暴堿（黃連素）嗎啡堿三、問題參考答案問題11-1命名下列各化合物:HOHOCJCOOH解：1、4,5-二羥基口密噬；2、2-澳咪坐-5-甲醛;3、8-氨基-5-羥基-3-氯唾咻；4、2,3-吠喃二甲酸問題11-2為什么叱噬鹵代不使用FeX3等Lewis酸催化劑？解：因?yàn)檫呈煞肿又械牡由嫌幸粚δ?/p>

9、共用電子對，能與缺電子分子FeX3等Lewis酸催化劑反應(yīng)，使催化劑失去活性。問題11-3為什么喀呢分子中含有兩個(gè)堿性的氮原子，卻為一元堿，且其堿性比叱噬弱得多？解：喀呢環(huán)上有兩個(gè)氮原子，一個(gè)氮原子質(zhì)子化后，第二個(gè)氮原子對質(zhì)子化的氮正離子的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)與共腕效應(yīng)，使質(zhì)子化的氮正離子不穩(wěn)定，質(zhì)子易離去，所以堿性較叱噬低；當(dāng)一個(gè)氮原子質(zhì)子化后，它的吸電性增強(qiáng)，使另一個(gè)氮原子的電子云密度降低，以致不能再接受質(zhì)子，因此喀噬為一元堿。問題11-4為什么叱咯比苯容易進(jìn)行親電取代反應(yīng)？解：因?yàn)樵谶晨┑姆肿又?，五個(gè)原子共享6個(gè)電子，環(huán)上的電子云密度比苯大，故它的親電取代反應(yīng)比苯容易進(jìn)行。問題11-5排列叱咯

10、、叱噬、苯胺、氨的堿性強(qiáng)弱？解：氨叱噬苯胺叱咯問題11-6試寫出唾咻與碘甲烷反應(yīng)的生成物的結(jié)構(gòu)式。解：O1-N+ICH3四、習(xí)題參考答案1 .命名下列各雜環(huán)化合物:BrIBrHSBrNC2H5CHOCH2COOH(1)BrO(6)NH2NHSO3HNN(8)HONICH3解：(1) 2,3,4,5-四澳吠喃；(2)N-乙基-4-琉基咪坐；(3)2-曝晚甲醛;(4) 3-叱噬乙酸(5)5-羥基-4-氯喀噬；(6)8-氨基呷咪;(7) 4-唾咻磺酸；(8)9-甲基-2-羥基喋吟2 .寫出下列化合物的結(jié)構(gòu)式:8-羥基唾咻(2)5-氟-4-羥基喀呢(4)6-琉基喋吟(5)B-叱噬甲酰胺(3)曝晚-5-磺酸(6)3-呷咪甲酸乙酯3.寫出下列反應(yīng)的主要產(chǎn)物:NH3+CH3COONO2濃H2so4/HgSO4.(5)N(6)HNO3/H2so4N(4)NHSO3H(6)NO24.指出下列化合物的分子結(jié)構(gòu)中各含有哪些雜環(huán)母核:02NCH3CH2cH20HH00COH0OCOOH甲硝吵罌粟酮o2nch=nnhconh2(4)CHNClH吠喃西林H2NSO2NH(6)鼻眼凈OCH2cH(OH)CH2NHCH(CH3)2N磺胺曝噪（ST）COOH心復(fù)寧ph(8)OH3cNONICH3CH3INN辛可芬咖啡因解：（1）叱咯環(huán)；（2）叱喃環(huán);吠喃環(huán)；（4）咪唾環(huán);（5