有機(jī)-第七章芳香烴化學(xué)

第七章

芳香烴2苯并芘1,4-二氧雜環(huán)己二烯四氯雙苯環(huán)二惡英(TCDD)2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin3

酞菁（Phthalocyanine），是一類大環(huán)化合物，環(huán)內(nèi)有一個(gè)空腔，直徑約2.7×10?10m。中心腔內(nèi)的兩個(gè)氫原子可以被70多種元素取代，包括幾乎所有的金屬元素和一部分非金屬元素。酞菁環(huán)的配位數(shù)是四，依金屬的原子尺寸和氧化態(tài)，一個(gè)或兩個(gè)(對部分堿金屬而言)金屬原子可以嵌入酞菁的中心腔內(nèi)。如果金屬趨向于更高的配位數(shù)，金屬酞菁的分子會呈角錐體，四面體或八面體結(jié)構(gòu)。錒系和鑭系金屬是八配位的，這兩個(gè)系的金屬酞菁呈現(xiàn)三明治型結(jié)構(gòu)。酞菁環(huán)本身是一個(gè)具有18個(gè)π電子的大π體系，因此其電子密度非常均勻，以致分子中的四個(gè)苯環(huán)很少變形，并且各個(gè)C-N鍵的鍵長幾乎相等。它可以看做是四苯并卟啉的四氮雜衍生物。酞菁的吸收譜可見區(qū)680nm和近紫外區(qū)340nm處有強(qiáng)吸收峰，分別稱作Q帶和B帶(Soret帶)這兩個(gè)帶尤其是Q帶是酞菁類化合物的特征吸收帶，可以作為酞菁成環(huán)的標(biāo)志。酞菁是第一個(gè)使用X射線技術(shù)確定結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物，酞菁存在強(qiáng)的電子流，滿足了高分辨電子顯微鏡的要求，可以得到分子和亞分子分辨的有機(jī)分子圖象。大多數(shù)酞菁化合物具有同質(zhì)多晶性，即結(jié)構(gòu)相同的酞菁分子在不同的環(huán)境中所生成的晶體結(jié)構(gòu)是不同的。這些特殊晶型的酞菁被作為光導(dǎo)體材料用在電子照相和激光打印機(jī)上。酞菁的電性質(zhì)研究表明，該類化合物是一種有機(jī)半導(dǎo)體，帶隙寬度為1.5ev左右，一般是p型半導(dǎo)體，通過改變酞菁環(huán)上的取代基和中心金屬的類型可以修飾或改變酞菁的性能，得到性能各異的功能材料，當(dāng)酞菁周邊的取代基連上強(qiáng)拉電子取代基如－F和－CN等時(shí)，甚至可以轉(zhuǎn)化為n型半導(dǎo)體。酞菁4芳基

arylAr-

芐基(苯甲基)

(benzyl)

苯基

phenylPh-C6H5-鄰甲苯基常見基團(tuán)54-硝基-2-氯苯胺4-硝基苯甲酸4-氨基苯甲酸4-甲氧基苯甲醛1-硝基-2,4-二氯苯2,4-二氯甲苯6稠環(huán)芳烴的編號和命名81235476ααααββββα-萘磺酸1，3，5-三甲基萘7-甲基-1-溴萘89151042376萘蒽菲9-溴菲9-硝基蒽109345612787苯的結(jié)構(gòu)

(StructureofBenzene)

由元素分析，分子量測定，苯的分子式為：C6H6。性質(zhì)：易取代，不易加成。一取代物只有一種。鄰二取代物只有一種。為了解釋這些性質(zhì)，1865年德國化學(xué)家凱庫勒提出苯是碳碳鏈?zhǔn)孜蚕噙B的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)中三個(gè)單鍵，三個(gè)雙鍵相間。苯的結(jié)構(gòu)最早由奧地利化學(xué)家洛斯密特（Loschmidt）提出（在1861年）8凱庫勒結(jié)構(gòu)不完善：①.不能解釋為什么苯分子的不飽和度為4，如此之大，卻不發(fā)生類似于烯烴和炔烴的加成反應(yīng)。②.由物理方法測定的苯分子中碳碳鍵長為0.139nm,比正常的碳碳單鍵(0.154nm)短,比正常的碳碳雙鍵長(0.134nm)。鍵長介于碳碳單鍵與碳碳雙鍵之間，完全平均化，由凱庫勒結(jié)構(gòu)式不能說明這一點(diǎn)。③.假定鄰位兩個(gè)氫被取代，但按此式應(yīng)該有兩種產(chǎn)物：但實(shí)際上只有一種。9(a)苯分子中σ鍵(b)P軌道形成大π鍵(c)環(huán)平面上下的π電子云苯分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代解釋P軌道重疊結(jié)果形成了一個(gè)閉合的、環(huán)狀的大π鍵，形成的π電子云像兩個(gè)連續(xù)的面包圈，一個(gè)位于平面上面，一個(gè)位于平面下面，經(jīng)能量計(jì)算，這是一個(gè)很穩(wěn)定的體系。10在有機(jī)化學(xué)發(fā)展初期，曾經(jīng)把一些從天然產(chǎn)物中得到的有香氣的化合物通稱為芳香化合物，或者說具有芳香性。苯、萘、蒽、菲等含苯環(huán)的化合物都具有芳香性。芳香性（Aromaticity）

芳香化合物具有如下共同性質(zhì)：1.芳香化合物是環(huán)狀化合物，比相應(yīng)的開鏈化合物穩(wěn)定，環(huán)不易破壞。2.芳香化合物雖是高度不飽和的，但它們易與親電試劑發(fā)生取代反應(yīng)，而不易發(fā)生加成。3.芳香化合物是環(huán)狀的平面的（或近似平面）分子，為一閉合的共軛體系。11a.較高的碳?xì)浔壤?。（高度不飽和性）b.鍵長平均化。芳香性分子的碳碳鍵長處于136pm~143pm之間。苯環(huán)的六個(gè)碳碳鍵長彼此均等，均為139.5pm，環(huán)中無單雙鍵之分。c.分子的共平面性。芳香性總是伴隨著一定程度的共平面。如苯環(huán)的六個(gè)碳原子和六個(gè)氫原子都處于一個(gè)平面內(nèi)。18-輪烯是近乎平面的，有芳香性。16-輪烯是非平面的，無芳香性。d.共軛能。芳香性化合物都具有相當(dāng)大的共軛能（離域能），因此把芳香性和分子能量較低這一性質(zhì)聯(lián)系起來。e.特征光譜。芳香體系的振動光譜和電子光譜與脂肪族體系以及簡單的共軛體系有明顯的差異。如苯環(huán)的紫外光譜上有184nm，202nm（K帶）和254nm（B帶）三個(gè)特征峰；紅外光譜上分別在3000-3100，1600，1500，1100-1000cm-1等區(qū)域及指紋區(qū)有特征峰。1H-NMR譜上則是芳香性分子表現(xiàn)出特殊現(xiàn)象的最明顯標(biāo)志，如苯環(huán)質(zhì)子的δ在7.27，而環(huán)己烯上的質(zhì)子的δ在5.58.f.化學(xué)性質(zhì)。具有芳香性特征的分子都是一些具有特殊穩(wěn)定性的，不易被破壞的環(huán)狀化合物，很難發(fā)生加成反應(yīng)，一般僅發(fā)生取代反應(yīng)。芳香化合物的特點(diǎn)12休克爾規(guī)則(Hückel’sRule)苯、萘、蒽、菲等結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)是π電子離域。根據(jù)這一設(shè)想，化學(xué)家們試圖合成一些新的類型的具有芳香性的化合物。1912年合成的環(huán)辛四烯，形式上是一個(gè)共軛體系，實(shí)際性質(zhì)上與苯截然不同，具有明顯的烯的性質(zhì)。尤其是合成的環(huán)丁二烯極不穩(wěn)定，只有在5K的超低溫下，才能分離出來，溫度升高立即聚合。它們都不具有芳香性?？梢妼τ诜枷阕寤衔飦碚f，僅有π電子的離域作用還是不夠的。1931年休克爾用分子軌道法計(jì)算環(huán)的穩(wěn)定性，得出結(jié)論：一個(gè)具有同平面的、環(huán)狀閉合共軛體系的單環(huán)烯，只有當(dāng)它的π電子數(shù)為4n+2時(shí)，才具有芳香性。4n+2n=0，1，2，3……注意：n不能趨于無窮大。13例：101414π電子數(shù)滿足4n+2，且環(huán)中所有碳原子在一個(gè)平面，形成環(huán)狀共軛體系，所以，它們都具有芳香性。注意：對于稠環(huán)芳烴當(dāng)橋健上的原子為兩個(gè)環(huán)共有時(shí)，休克爾規(guī)則也適用。當(dāng)橋鍵上的原子為三個(gè)環(huán)共有時(shí)，休克爾規(guī)則不適用。14三維規(guī)則:在2000年，AndreasHirsch以及他的同事在德國埃爾朗根研究出了如何判定富勒烯在什么情況下具有芳香性。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)富勒烯分子含有2(n+1)2個(gè)π電子（n為大于等于0的整數(shù)）的時(shí)候，這個(gè)分子會呈現(xiàn)芳香性的特征。這個(gè)理論是由芳香性的富勒烯的必須有二十面體的結(jié)構(gòu)特征，且電子軌道必須填滿的事實(shí)推定的。而這個(gè)事實(shí)當(dāng)且僅當(dāng)這個(gè)分子有2(n+1)2個(gè)電子的時(shí)候才成立。比如說一個(gè)特別的例子：有著60個(gè)π電子的C60（足球烯）不具有芳香性，因?yàn)?0除以2等于30，而30并不是一個(gè)完全平方數(shù)。擴(kuò)展15用量子化學(xué)方法對芳香性做出判據(jù)的REPE理論：這是運(yùn)用Huckel分子軌道理論計(jì)算了幾十個(gè)環(huán)狀多烯烴的單個(gè)π電子共軛能（REPE）后得出的結(jié)論。即REPE大于零的化合物是有芳香性的（即熱穩(wěn)定性高于相應(yīng)的非環(huán)共軛體系）；而REPE約等于零的體系是非芳香性的，小于零的體系是反芳香性的。從REPE正值的大小能比較判斷芳香性的強(qiáng)弱，是半定量的理論指標(biāo)。16二倍原則：環(huán)狀共軛多烯中，π電子數(shù)恰好等于其成鍵軌道的那些化合物將是芳香性的。二倍原則的理論基礎(chǔ)也是Huckel簡單分子軌道法。Hucke的4n+2規(guī)則：在芳香性理論中，Hucke的4n+2規(guī)則起著非常重要的作用，其內(nèi)容為：在由SP2雜化碳原子組成的平面單環(huán)體系中，具有4n+2個(gè)π電子的體系將具有與惰性氣體相類似的閉殼層結(jié)構(gòu)，從而顯示出芳香性。注意：少數(shù)化合物中有SP雜化碳原子參與共軛；該規(guī)則雖然具有較好的普遍性，但針對具體化合物時(shí)還要考慮“角張力和非鍵張力大小”等因素。芳香環(huán)內(nèi)π電子的特征是現(xiàn)代芳香性理論的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)表明：含有2，4，6，10，14和18個(gè)π電子共軛的單環(huán)烯烴分子具有不同程度的芳香性。但含有22個(gè)π電子者其芳香性及其微弱，含有26個(gè)以上π電子的單環(huán)烯烴則完全無芳香性（因π電子超過22個(gè)的單環(huán)多烯烴其最高成鍵軌道能級和最低反鍵軌道能級都逐漸向原子軌道能力逼近，二者差別越來越??；另一方面，隨著環(huán)系的增大，環(huán)的共平面愈困難。）Huckel的4n+2規(guī)則僅適用于0≤n＜5的范圍，且只能說明芳香性的有無，不能說明芳香性的大小。17181920環(huán)丙烯正離子π電子數(shù)為2，符合4n+2，是最簡單的非苯芳香化合物。非苯芳香化合物定義：不含苯環(huán)的，電子數(shù)符合4n+2的環(huán)烯，具有芳香性。稱這類化合物為非苯芳香化合物。21環(huán)丁烯失去兩個(gè)電子變成環(huán)丁烯的兩價(jià)正離子后，形成芳香大π鍵而穩(wěn)定。四苯基環(huán)丁烯雙正離子（正離子分散在苯環(huán)上更穩(wěn)定）鐵原子從環(huán)丁二烯分子接受電子具有芳香性。22方克酸是一類較強(qiáng)的酸，其pKa1=1.5，pKa2=3.5.其共軛堿是非常穩(wěn)定的芳香結(jié)構(gòu)。擴(kuò)展23環(huán)戊二烯負(fù)離子π電子數(shù)為6，符合4n+2，具有芳香性。二茂鐵具有芳香性。二茂鐵是對空氣穩(wěn)定的橙黃色固體，在真空和加熱時(shí)迅速升華。和其他對稱且不含電荷的物質(zhì)類似，二茂鐵可溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，如苯，但不溶于水。24用途：（1）用作節(jié)能消煙助燃添加劑：可用于各種燃料，如柴油、汽油、重油、煤炭等。車用柴油中加入0.1%的二茂鐵，可節(jié)約燃料油10-14%，提高率10-13%，尾氣中煙度下降30-80‰。另外，在重油中加入0.3‰，煤炭中加入0.2%的二茂鐵，都可使燃料消耗下降，同時(shí)，煙度下降30%。（2）用作合成汽油、人造液化氣的添加劑：在合成氣油中加入0.01-0.5%的二茂鐵及相關(guān)添加劑，可配成相當(dāng)于80#、85#、90#的各種人工合成汽油；在甲醇中添加0.03%的二茂鐵，可配成燃燒值為3372-38656KJ-KG的人造液化氣；在甲醇、乙醇的混合溶液中加入0.005%-0.008%二茂鐵，可配成新型高效民用燃料。（3）用作汽油抗爆劑：二茂鐵可代替汽油中有毒的四乙基鉛作為抗爆劑，制成高檔無鉛汽油，以消除燃油排出物對環(huán)境的污染及對人體的毒害。如有汽油中加入0。0166-0。0332g/L的二茂鐵和0.05-0.1g/L乙酸叔丁酯，辛烷值可增加4.5-6。（4）二茂鐵可用作聚合催化劑，以及硅樹脂、橡膠的熟化劑：二茂鐵的有些生物可阻止聚乙烯對光的降解作用，用于農(nóng)用地膜，可在一定時(shí)間內(nèi)使其自然降解裂碎，不影響耕作施肥。另外，二茂鐵還可用作聚憶烯、聚丙烯、聚酯纖維的保護(hù)劑，改進(jìn)塑料、橡膠、纖維的熱穩(wěn)定性。（5）在航天工業(yè)中二茂鐵可用作火箭推進(jìn)劑的燃速催化劑。（6）在醫(yī)藥方面，二茂鐵可作為一些抗菌劑，補(bǔ)血?jiǎng)┑脑?5環(huán)庚三烯正離子π電子數(shù)為6，符合4n+2，具有芳香性。環(huán)庚三烯環(huán)庚三烯酚酮具有芳香性26秋水仙堿(Colchicine)

27環(huán)辛四烯負(fù)離子π電子數(shù)為10，符合4n+2，具有芳香性無芳香性有芳香性2829輪烯的芳香性[10]-輪烯[14]-輪烯[18]-輪烯不能共平面不能共平面有芳香性單環(huán)共軛多烯統(tǒng)稱輪烯30薁(yù)（藍(lán)烴）與萘是同分異構(gòu)體π電子數(shù)為10,有芳香性英文名稱：SodiumAzuleneSulfonate化學(xué)名稱：1,4-二甲基-7-異丙基甘菊環(huán)-3-磺酸鈉Sodium1,4-dimethyl-7-isopropylazulene-3-sulfonate用途：用于咽炎的治療。愈創(chuàng)藍(lán)油烴(Guaiazulenum)，皮膚科用藥。是洋菊花的有效成分。具有很強(qiáng)的抗胃蛋白酶、抗炎、抗過敏、促進(jìn)黏膜新陳代謝的作用。31NMR證明薁具有抗磁環(huán)電流，因而具有芳香性。可以把它理解成環(huán)戊二烯負(fù)離子和環(huán)庚三烯正離子組合而成。它容易發(fā)生親電取代反應(yīng)，取代位置首先在1位和3位。4位和8位可發(fā)生親核取代反應(yīng)。擴(kuò)展32練習(xí)：三者均有芳香性二者均有芳香性二者均無芳香性二者均無芳香性33三者均有芳香性二者均無芳香性1,6-亞甲基環(huán)癸五烯，有明顯芳香性。擴(kuò)展有芳香性。343535電負(fù)性O(shè)＞N＞S，故芳香性以呋喃最弱，噻吩最強(qiáng)，而雙烯特性則相反。無芳香性36富烯（亞甲環(huán)戊二烯）衍生物，環(huán)外雙鍵和環(huán)內(nèi)雙鍵可形成共軛?；忌嫌?個(gè)電子，環(huán)外雙鍵上的P電子流向環(huán)內(nèi)使分子達(dá)到穩(wěn)定的6個(gè)π電子體系而具有一定芳香性。庚富烯環(huán)內(nèi)的P電子流向環(huán)外雙鍵的碳原子，七元環(huán)因失去電子趨向形成6個(gè)π電子體系而穩(wěn)定。37杯烯環(huán)外雙鍵的電子流向五元環(huán)時(shí)，五元環(huán)形成6電子體系，而三元環(huán)失去電子形成2電子體系，都符合Huckel規(guī)則而具有芳香性。能發(fā)生親電取代反應(yīng)，如溴化和硝化，有的偶極矩很大。3839同芳結(jié)構(gòu)同芳香性是指一個(gè)或者兩個(gè)SP3雜化碳所隔開的環(huán)狀π鍵體系，其分子幾何形狀允許P軌道超越隔離間隙形成有效重疊，且π電子數(shù)符合4n+2而具有芳香性。由此而產(chǎn)生的芳香性結(jié)構(gòu)，叫做同芳結(jié)構(gòu)。環(huán)辛四烯在強(qiáng)酸溶液中結(jié)合一個(gè)質(zhì)子生成環(huán)辛三烯正離子。NMR測得亞甲基的兩個(gè)氫原子的化學(xué)位移δ值分別為-0.73×10-5(Ha）和5.1×10-5(Hb)，這種差別表明有抗磁環(huán)電流的存在。SP2雜化的C1和C7在空間接近，它們未參加雜化的P軌道之間能超過空間而相互作用（盡管這種作用很?。?，這樣就形成一個(gè)包括七個(gè)碳原子的環(huán)狀6電子π鍵體系，C8的SP3雜化的亞甲基處于該π鍵環(huán)平面外側(cè)。40雙環(huán)[6.1.0]壬-2，4，6-三烯與鉀作用，可制得具有10個(gè)π電子的環(huán)壬三烯雙負(fù)離子，其中亞甲基的兩個(gè)氫原子在NMR圖譜中，顯示出不同的信號，環(huán)內(nèi)具有較強(qiáng)的磁場共振，具有抗磁環(huán)電流。4142總結(jié):芳香性及判據(jù)1.高度不飽和性，具有閉合的共軛大體系。2.化學(xué)性質(zhì)上，表現(xiàn)為難氧化、難加成、易親電取代。Hückel規(guī)則(4n+2規(guī)則)1.分子必須是環(huán)狀的和平面的2.構(gòu)成環(huán)的原子必須都是SP2雜化原子，它們能形成一個(gè)離域的π電子體系3.π電子數(shù)等于4n+2(n=0,1,2,3…自然整數(shù))。此化合物就具有芳香性。43練習(xí)：色氨酸（Tryptophan）中含有兩個(gè)氮原子，請指出其雜化形式？解答：

44西地那非（Sildenafil）45苯的親電取代反應(yīng)E+=X+、NO2+、R+、RCO+、SO3等試劑：鹵素、濃硝酸、濃硫酸、發(fā)煙硝酸、發(fā)煙硫酸、酰鹵、酸酐、鹵代烴以及能產(chǎn)生碳正離子的結(jié)構(gòu)。46反應(yīng)微觀過程47實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)芳正離子的存在。48此反應(yīng)中F代物由于反應(yīng)過于強(qiáng)烈，通常不采用此種方法合成，而I代物不能直接反應(yīng)，需要往反應(yīng)物加入外加氧化劑或者采用其它合成思路。通常此反應(yīng)指的是氯和溴代反應(yīng)。氯的活性更活潑些。鹵代反應(yīng)49苯在濃硫酸和濃硝酸組成的混酸作用下，苯環(huán)上的氫原子被硝基取代，生成硝基苯，這個(gè)反應(yīng)稱之為硝化反應(yīng)。取代苯在適當(dāng)條件下多數(shù)也可以發(fā)生此反應(yīng)。硝化反應(yīng)50磺化反應(yīng)苯與發(fā)煙硫酸在室溫下反應(yīng)，生成苯磺酸，這一過程稱之為磺化反應(yīng)?；腔磻?yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。在有定位基團(tuán)的情況下根據(jù)反應(yīng)條件有熱力學(xué)和動力學(xué)優(yōu)勢反應(yīng)產(chǎn)物?；腔磻?yīng)的可逆性在有機(jī)合成中十分有用，在合成時(shí)可通過磺化反應(yīng)保護(hù)芳核上的某一位置，待進(jìn)一步發(fā)生某一反應(yīng)后，再通過稀硫酸或鹽酸將磺酸基除去，即可得到所需的化合物。

51例如：用甲苯制備鄰氯甲苯時(shí)，利用磺化反應(yīng)來保護(hù)對位。52百浪多息用于治療敗血病缺點(diǎn)：水溶性小，毒性較大可溶性百浪多息

磺胺類藥53磺胺類藥（Sulfonamides）是一類具有對氨基苯磺酰胺結(jié)構(gòu)藥物的總稱，有廣譜抗菌性。對革蘭陽性和革蘭陰性菌均有良好的抗菌活性。早在1930年代就發(fā)現(xiàn)磺胺類藥物可有效治療溶血性鏈球菌感染而被用作臨床治療藥。1906年有人制得磺胺類物質(zhì)對氨基苯磺酰胺，當(dāng)時(shí)只是用于染料工業(yè)，并未發(fā)現(xiàn)它的抗菌作用。1932年，德國拜耳公司的化學(xué)家偶然發(fā)現(xiàn)一種名為百浪多息（Prontosil）的紅色偶氮染料。德國病理學(xué)與細(xì)菌學(xué)家格哈德·多馬克經(jīng)過試驗(yàn)證明這種物質(zhì)對于治療溶血性鏈球菌感染有很強(qiáng)的功效。1933年報(bào)道了用百浪多息治療由葡萄球菌引起的敗血癥，引起世界矚目。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)這種染料實(shí)際上是一種前藥，在體外沒有任何活性，在體內(nèi)由它轉(zhuǎn)化得到有生理活性的化合物便是早期被忽略的對氨基苯磺酰胺。這一發(fā)現(xiàn)在醫(yī)學(xué)界引發(fā)了一場磺胺浪潮：1937年制得磺胺吡啶，1939年制得磺胺噻唑，1941年制得磺胺嘧啶……據(jù)統(tǒng)計(jì)，1945年時(shí)已合成的磺胺類藥物就有超過5400種，其中用于臨床的常用的有磺胺醋酰、磺胺吡啶、磺胺噻唑和磺胺脒等20余種。1939年多馬克因?yàn)榘倮硕嘞⒌拈_發(fā)而獲得諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1940年代初期青霉素的問世及在臨床上的應(yīng)用，以及磺胺類耐藥菌株的出現(xiàn)和病人變態(tài)反應(yīng)的發(fā)展，曾一度使磺胺類藥物的研究發(fā)展受阻。但隨著青霉素不穩(wěn)定性、過敏性、耐藥性等缺點(diǎn)的暴露，使磺胺類藥物的研究再度受到關(guān)注，磺胺類藥物的開發(fā)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期，磺胺甲惡唑、磺胺甲氧嗪等中長效磺胺類藥物問世。1970年代中期還發(fā)現(xiàn)了磺胺類與甲氧芐啶的協(xié)同作用。這個(gè)階段內(nèi)對磺胺類藥物的作用機(jī)理和構(gòu)效關(guān)系都有較為深入的探討。5455磺胺類藥物作用的靶點(diǎn)為細(xì)菌的二氫葉酸合成酶，使其不能充分利用對氨基苯甲酸合成葉酸?；前匪幣c對氨基苯甲酸產(chǎn)生競爭性拮抗作用，從而阻止了細(xì)菌二氫葉酸的合成，進(jìn)而抑制了細(xì)菌的生長繁殖。比較可以看出，磺胺藥與對氨基苯甲酸在分子大小和電荷分布方面都十分相似。56Freidel-Crafts反應(yīng)1.芳香烴在Lewis酸（無水三氯化鋁、氯化鐵、氯化鋅、氟化硼）或者無機(jī)酸（氫氟酸、磷酸、硫酸）等存在下的烷基化和酰基化反應(yīng)稱之為Freidel-Crafts反應(yīng)。這是一個(gè)很有用的用來制備烷基芳香烴和芳香酮的好方法，廣泛的用于有機(jī)合成中。2.反應(yīng)中有碳正離子中間體產(chǎn)生。烷基化反應(yīng)是可逆的，并且會伴隨烷基碳正離子的重排。一般很難有選擇性的停留在一取代產(chǎn)物階段，往往得到多取代產(chǎn)物。57要求：環(huán)是苯環(huán)或者連有活化基團(tuán)，含有氨基羥基也不合適。58練習(xí)：寫出下列反應(yīng)的主反應(yīng)產(chǎn)物。5960苯環(huán)上親電取代反應(yīng)的定位規(guī)律數(shù)據(jù)一：取代苯的親電取代反應(yīng)活性酚甲苯苯氯苯硝基苯硝化反應(yīng)相對速率1032513×10-21×10-7活化基團(tuán)鈍化基團(tuán)61數(shù)據(jù)二:定位效應(yīng)(orientingeffect)58%38%4%80%19%1%6243%53%4%12%80%8%63~100%6%1%93%64

Z=OHCH3ClNO2CNo(%)p(%)m(%)56304070<14<1617<12>9381定位基類型鄰對位定位基間位定位基

致活基致鈍基硝化產(chǎn)物速度補(bǔ)充數(shù)據(jù)65兩類定位基定位效應(yīng)：在取代苯的親電取代反應(yīng)中，苯環(huán)上原有取代基對新進(jìn)入基團(tuán)位置的支配作用稱為定位效應(yīng)。定位基：苯環(huán)上原有取代基稱為定位基。定位基類型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鄰對位定位基：-NR2，-NH2，-OH，-OR，NHCOR，-OCOR，-R，-Ar，-X（Cl，Br，I）與苯環(huán)直接相連的原子不含重鍵，多數(shù)含孤對電子，或?yàn)槌怆娮踊鶊F(tuán)。間位定位基：-N+R3，-NO2，-CN，-SO3H，-CHO，-COOH與苯環(huán)直接相連的原子一般含有重鍵，或?yàn)閺?qiáng)吸電子基團(tuán)。定位基可分為兩類（課本97頁）66（斥電子基）（吸電子基）定位基影響苯環(huán)電子云再分布鄰對位定位基（除鹵素外）使苯環(huán)上電子云密度升高，親電反應(yīng)速度加快——活化基。間位定位基（和鹵素）使苯環(huán)上電子云密度降低，親電反應(yīng)速度減慢——致鈍基。67強(qiáng)烈活化：中等活化：弱活化：弱鈍化：鄰對位定位基強(qiáng)鈍化：間位定位基課本67頁課后習(xí)題68為什么會這樣呢？各基團(tuán)的定位效應(yīng)與其結(jié)構(gòu)，電子效應(yīng)及空間效應(yīng)有關(guān)。CH3對苯環(huán)：+I效應(yīng)-超共軛效應(yīng)使苯環(huán)上電子云密度升高其親電取代反應(yīng)速度比苯快。IIIIII穩(wěn)定性：I、II＞III69-OH、NH2對苯環(huán)存在I效應(yīng)∧+C效應(yīng)p-共軛使鄰、對位電子云密度較高70NO2對苯環(huán)存在-I、-C效應(yīng)，使苯環(huán)上電子云密度降低—使苯環(huán)致鈍。使鄰對位的電子云密度降低較多，故親電取代反應(yīng)主要發(fā)生在間位。71Cl對苯環(huán)存在-I效應(yīng)+C效應(yīng)(P–π共軛）但-I效應(yīng)＞+C效應(yīng)，導(dǎo)致苯環(huán)致鈍，故Cl為致鈍基。P–π共軛，使其鄰對位電子云密度降低較少，故Cl為鄰對位定位基。72定位效應(yīng)的應(yīng)用根據(jù)定位效應(yīng)，預(yù)測下列化合物進(jìn)行親電取代時(shí)，取代基進(jìn)入的位置:73兩個(gè)定位基定位作用一致時(shí)，第三個(gè)取代基進(jìn)入原兩個(gè)取代基定位作用加強(qiáng)的位置。兩個(gè)定位基定位作用不一致時(shí)，第三個(gè)取代基進(jìn)入的位置一般由鄰對位定位基決定。如果原有兩個(gè)定位基屬于同一類，而定位作用不一致時(shí)，第三個(gè)取代基進(jìn)入的位置由定位作用強(qiáng)的決定?？臻g位阻較強(qiáng)的位置，第三個(gè)取代基不易進(jìn)入。多取代基的定位作用7475設(shè)計(jì)合理的合成路線先硝化再氧化先氧化再硝化76稠環(huán)芳烴的親電取代反應(yīng)萘發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)-位比-位易起反應(yīng)，蒽主要發(fā)生在γ位，菲主要發(fā)生在9，10位置。萘771-硝基萘2-硝基萘（10∶1）96%85%+H2O+H2O稠環(huán)芳烴的親電取代反應(yīng)78稠環(huán)芳烴的親電取代反應(yīng)79芳香烴的加成反應(yīng)十氫萘 1，2，3，4-四氫萘Birch反應(yīng)-略80芳香烴的氧化反應(yīng)1，4-萘醌（比苯易于氧化）鄰苯二甲酸酐81芳香烴的氧化反應(yīng)不論側(cè)鏈有多長，總是α-H反應(yīng)生成苯甲酸。若無α-H，一般不發(fā)生氧化，若用強(qiáng)烈的氧化劑，環(huán)被破壞。82芳香烴的親核取代反應(yīng)苯炔中間體-略83反應(yīng)微觀過程：含芳香結(jié)構(gòu)的有生理活性的化合物含芳香族醛類化合物很多具有生理活性，如存在于薔薇科杏種子中的安息香醛（苯甲醛），它也是許多芳香油中的主要香味成份，它是醫(yī)藥和香料工業(yè)的原料。又如，香草醛又名香莢蘭醛（vanillin），它存在于一些芳香油中，是一種重要的香料；有鎮(zhèn)靜作用，是一種重要的抗癲癇藥物；它在許多藥用植物中以苷的形式存在，如天麻素和松柏苷（coniferin）等。84大茴香醚（anethole）是八角茴香油的主要成份，又稱茴香烯，是我國開發(fā)的一種升高白細(xì)胞的藥物，商品名為“升白寧”。苯甲醚又稱茴香醚（anisole），是大茴香的分解產(chǎn)物。反式對丙烯基茴香醚作為調(diào)味品被美國食品及藥物管理局（FDA）和美國香料和萃取物制造協(xié)會（FEMA）確認(rèn)為“一般認(rèn)為安全”（GRAS），它存在于二十多中植物性食品中。85天然酚類化合物常有廣泛的生理作用，一般簡單的酚具有抗菌作用，如香荊芥酚（carvacrol）。它是苯酚類消毒藥，又名香芹酚，是麝香草酚（thymol）的異構(gòu)體，其防腐消毒作用比麝香草酚強(qiáng)。麝香草酚又名百里香酚，殺菌殺菌作用強(qiáng)于苯酚，主要用于口腔科和耳鼻喉科配制殺霉菌，用于治療外耳道以及皮膚霉菌感染。丁香油酚（eugenol）是一種消炎防腐劑，在香料工業(yè)上作增香劑。86棉酚（gossypol）是一種黃色結(jié)晶性粉末，有三種晶形，熔點(diǎn)分別為184℃、199℃和214℃。易溶于乙醚，可溶于氯仿，微溶于乙醇，不溶于水，在醫(yī)藥上用乙酸棉酚。棉酚具有殺精子抗生育的生物活性，還有抗腫瘤、抗菌和抗病毒活性。并已經(jīng)作為男性抗生育藥物和抗腫瘤藥物試用于臨床。棉酚存在于陸地棉（gossypiumhirsutum），或其它同屬植物根、成熟棉花種子、花、葉中，在棉花種子中含有0.87%。87咖啡酸、水楊酸、氯原酸、馬兜鈴酸、阿魏酸、苯甲酸和原兒茶酸等十多種有機(jī)酸，已經(jīng)作為消毒、消炎、抑菌、驅(qū)蟲、升高白細(xì)胞、利膽、扛心肌缺氧、缺血、心絞痛、動脈硬化藥物，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥臨床。隨著芳香族有機(jī)酸的藥物化學(xué)、藥理活性和臨床研究的深入，將有更多本類新藥用于臨床。咖啡酸（coffeicacid）從濃水溶液中得到黃色結(jié)晶，從稀水溶液中得一水合物，分解點(diǎn)223~225℃（在194℃軟化）。微溶于冷水，易溶于熱水和冷乙醇。氯原酸在植物界分布廣泛，常見于菌陳（Artemisiacapillaris）、苧麻（Boehmerianivea）、金銀花、杜仲葉，咖啡和茶葉中，它是中藥菌陳和金銀花的主要有效成份。它是由咖啡酸（Caffeicacid）與奎尼酸（Quinicacid，1-羥基六氫沒食子酸）生成的縮酚酸，是植物體在有氧呼吸過程中經(jīng)莽草酸途徑產(chǎn)生的一種苯丙素類化合物。氯原酸熔點(diǎn)208℃，水中溶解度為4%，熱水中溶解度大，易溶于乙醇和丙酮，極微溶于乙酸乙酯?？Х人嵊殖Ｗ月仍幔╟hlorogenicacid）水解得到。在咖啡種子中，氯原酸和咖啡堿結(jié)合存在，這種結(jié)合物溶于水，用乙醚振搖可從水溶液中提出咖啡堿，殘存于水液中的氯原酸再用乙酸鉛沉淀，然后進(jìn)行堿水解，以乙醚提取，可得咖啡酸?？Х人峒捌溲苌锟Х人岚肥莾煞N升高白細(xì)胞的藥物，前者商品名稱為“血凝酸”；后者稱為“血凝酸胺”。8889松蘿酸（usnicacid）是一種芳香酸的酯類，黃色斜方形片狀結(jié)晶，熔點(diǎn)205℃，難溶于丙酮、乙醇，可溶于苯。主要存在于松蘿科松蘿屬植物節(jié)松蘿（usneadiffravta）等苔蘚類植物全株中。它有清熱解毒，止咳化痰作用，用于治療肺結(jié)核。90Proposedbiosynthesisforusnicacid

91從青木香（Aristolochiadebilis）中可分離馬兜鈴總酸，大量藥理和臨床試驗(yàn)證明其具有興奮吞噬細(xì)胞的作用，可提高抗生素和化療藥物的治療效果，治療劑量僅為毒性劑量的千分之一。馬兜鈴酸（aristolochicacid）是阿樸菲生物堿在植物體中的代謝降解產(chǎn)物，具有菲類母核，是結(jié)構(gòu)上較特殊的有機(jī)酸。此酸是白黃色針狀結(jié)晶，熔點(diǎn)287~292℃，微溶于水，可溶于乙醇、氯仿、乙醚、丙酮和乙酸?！吨袊幍洹?000年版收載藥材中，源自馬兜鈴屬植物的有馬兜鈴、青木香、天仙藤、廣防己、關(guān)木通等。但由于馬兜鈴的腎毒性作用，2005版刪除了青木香、廣防己、關(guān)木通。9293呋喃唑酮（Furazolidone，曾用名稱：痢特靈）是一種硝基呋喃類抗生素，可用于治療細(xì)菌和原蟲引起的痢疾、腸炎、胃潰瘍等胃腸道疾患。呋喃唑酮為廣譜抗菌藥，對常見的革蘭氏陰性菌和陽性菌有抑制作用。中華人民共和國農(nóng)業(yè)部將呋喃唑酮列為禁止使用的藥物，不得在動物性食品中檢出。FDA也于2002年禁止了硝基呋喃類（包括呋喃唑酮）在動物性食品中的使用?；⒄龋≒olygonumcuspidatum）含有較高的白藜蘆酚，可作生產(chǎn)白藜蘆酚的原料。白藜蘆酚是一種活性多酚物質(zhì)。94Biosyntheticpathwayofaristolochicacid

95簡單香豆素有游離存在的和與糖結(jié)合而存在的。例如，秦皮苷和秦皮苷元是同時(shí)存在于中藥秦皮的香豆素的兩種形式。但是以游離形式存在的較多，而以結(jié)合成苷的形式存在的較少。香豆素及衍生物具有一定的香氣,在有機(jī)合成及自然界中均占有重要位置,可在化妝品、飲料、食品、香煙橡膠制品及塑料制品中作為增香劑,香豆素衍生物具有良好的活性,廣泛的應(yīng)用于生物、醫(yī)藥、分析、染料及光學(xué)領(lǐng)域。96工業(yè)化生產(chǎn)的香豆素衍生物熒光劑9798維生素K類維生素K是2-甲基-1，4-萘醌在3位上連接多余兩個(gè)異戊二烯所組成的萘醌類化合物。這類化合物不具有酚羥基，維生素K類有維生素K1和維生素K2等。這類化合物多為弱極性化合物，在生產(chǎn)過程中用水煎煮出是比較困難的，一般用弱極性有機(jī)溶劑如乙醇、氯仿或者苯進(jìn)行浸出。若結(jié)構(gòu)中有酚羥基結(jié)構(gòu)，則可以用稀堿液作浸出溶劑。99茜草（Rubiacordifolia）的根中含羥基茜草素（Alizarin），較穩(wěn)定的是偽羥基茜草素，實(shí)際上是羥基茜草素的羧基衍生物，當(dāng)其混合水或者乙醇煮沸24小時(shí)也不會被分解，在升華時(shí)會失去二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基茜草素。它在茜草根中存在的狀態(tài)證明是苷類的堿金屬或者堿土金屬的鹽。100包括黃酮（Flavone）、異黃酮（isoFlavone）、二氫黃酮、花色苷元、兒茶精和屬于黃酮異構(gòu)體的橙酮（aurones），以及由它們衍生出的各個(gè)化合物，都具有C6-C3-C6的基本骨架，總稱為黃酮類化合物（flavonoids），是一類比較重要的中草藥成份。黃酮類化合物的苷元的結(jié)構(gòu)類型依據(jù)三碳鏈氧化程度B環(huán)（苯基）連接位置（2-位或3-位）以及三碳鏈?zhǔn)欠駱?gòu)成環(huán)狀101102103木樨草素，存在于忍冬藤、菊花、浮萍中，具有抗菌作用。黃芩為清熱解毒類中藥，其抗菌成分為黃芩苷（baicalin）和次黃芩素（wogonin）。104蘆?。≧utin）是槲皮素的蕓香糖苷，用于治療毛細(xì)血管脆弱引起的出血病，并用作高血壓的輔助治療藥劑。槲皮素（Quercetin）具有抗炎、只可祛痰等作用。槲皮素片用于治療支氣管炎。此外還有降血壓、增強(qiáng)毛細(xì)血管抵抗力，減少毛細(xì)血管脆性、降血脂、擴(kuò)張冠狀動脈、增加冠脈血流量等作用。105甘草苷（liquiritin）具有潰瘍抑制作用。甘草苷存在于豆科植物甘草的根中。甜度為蔗糖的100~500倍。甜味緩慢、存留時(shí)間長。作為甜味改良劑或增強(qiáng)劑時(shí)，一般與別的甜味劑混合使用。106107水飛薊素（Silybin）具有保肝作用，用于治療急、慢性肝炎以及肝硬化，代謝中毒性肝損傷。它是二氫黃酮醇與苯丙素衍生物縮合成的黃酮木質(zhì)素類成分。大豆素具有類似罌粟堿的解痙作用。大豆苷、葛根素以及大豆素均能緩解高血壓患者的頭痛癥狀。大豆素（daidzein）等異黃酮具有雌性激素樣作用，可能和它們與己烯雌酚結(jié)構(gòu)類似。108109疊加效果紅花素是菊科植物紅花所含的色素，是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的查耳酮類植物成分。紅花在開花初期，花冠呈淡黃色；開花中期，花冠呈深黃色；開花后期或者采收干燥過程中由于酶的作用，氧化成紅色。110111花青素類（anthocyanidins）是使花、