5.1杂环化合物（课件）- 《药用化学基础（有机化学）》同步教学（劳保版·2023）

生命关联化合物 CHAPTER 5 杂环化合物 糖类化合物 氨基酸、多肽、蛋白质和核酸 类脂化合物、萜类化合物、甾族化合物、生物碱 1 2 3 4 5 生命关联化合物 CHAPTER 5 杂环化合物 PART 1 生命关联化合物 第一节 杂环化合物 生命关联化合物 学习目标 1. 了解杂环化合物的分类、命名； 2. 了解五元杂环化合物的性质； 3. 了解六元杂环化合物的性质； 4. 了解重要的杂环化合物； 5. 了解杂环化合物在药学中的应用。 生命关联化合物 案例导入 环丙沙星为合成的第三代喹诺酮类抗菌药物，具广谱抗菌活性，杀菌效果好，几乎对所有细菌的抗菌活性均较诺氟沙星及依诺沙星强2～4倍，对肠杆菌、绿脓杆菌、流感嗜血杆菌、淋球菌、链球菌、军团菌、金黄色葡萄球菌具有抗菌作用。 在这个结构中，有一个环是我们所熟悉的苯环，而另外两个六元环中除了有碳原子外，还有氮原子，这样的环状化合物就属于杂环化合物。 环丙沙星 生命关联化合物 一、杂环化合物的概述 1.杂环化合物的定义 杂环化合物：在环状有机化合物中，构成环的原子除了碳原子外还含有其它原子，这种环状化合物就称为杂环化合物。 杂原子：除碳以外的其他原子。（常见的杂原子：氮、氧、硫等） 呋喃 噻吩 吡咯 吡啶 吲哚 生命关联化合物 2.杂环化合物的分类、命名 （1）杂环化合物的分类 杂环化合物大体可分为单杂环和稠杂环两大类。最常见的单杂环有五元杂环和六元杂环。稠杂环是由苯环与单杂环或单杂环与单杂环稠合而成。 杂环化合物 单杂环 五元杂环 六元杂环 稠杂环 苯环与单杂环稠合 单杂环与单杂环稠合 生命关联化合物 （2）杂环化合物的命名 杂环母核的命名常采用“音译法”，即按英文名称的读音，选用同音带“口”字旁的汉字来命名。 五元杂环： 呋喃 噻吩 吡咯 咪唑 吡唑 噻唑 生命关联化合物 六元杂环： 吡啶 吡喃 嘧啶 吡嗪 稠杂环： 吲哚 喹啉 异喹啉 嘌呤 生命关联化合物 当杂环上有取代基时，以杂环为母体，取代基的位次、数目和名称写在杂环母体名称的前面。杂环编号，一般从杂原子开始，顺环依次用1、2、3……编号（或与杂原子相邻的碳原子为α-位，顺次为β-位，γ-位等）。环上有不同的杂原子时，则按O、S、NH、N的顺序编号，并使这些杂原子位次的数字之和为最小。 3-甲基吡啶 4-甲基咪唑 5-乙基噻唑 生命关联化合物 练一练1 写出下列化合物的名称并判断是否属于杂环化合物。 1. 2. 3. 4. 生命关联化合物 二、常见杂环化合物的性质 1.五元杂环化合物的性质 五元杂环化合物结构上的共同点是环上的碳原子与杂原子都是sp2杂化，成环原子都在同一平面，并以σ键相互连接，没有参加杂化的p轨道彼此平行且侧面交盖形成闭合的共轭体系，该体系中共有6个p电子，这就构成了芳香体系。所以其主要化学性质显示为取代反应。 反应活性：吡咯 ＞ 呋喃 ＞ 噻吩 ＞ 苯，主要进入α-位。 生命关联化合物 （1）硝化反应 吡咯、呋喃易被氧化，甚至能被空气氧化。硝酸是强氧化剂，因此不能用硝酸直接硝化。通常用比较温和的非质子硝化试剂——硝乙肝进行硝化，反应在低温下进行。 生命关联化合物 （2）磺化反应 吡咯和呋喃不能直接用硫酸进行磺化反应，常用温和的非质子磺化试剂，如用吡啶与三氧化硫加成物作为磺化剂进行反应。 生命关联化合物 噻吩比较稳定，可以直接用硫酸进行磺化。磺化产物水解可脱去磺酸基，工业上常用该方法除去煤焦油中的噻吩。 生命关联化合物 （3）卤化反应 吡咯卤代常得到四卤代物。呋喃、噻吩在室温下与氯或溴反应强烈，得到多卤代物。如希望得到一氯代或一溴代产物，需要在温和的条件（如低温及溶剂稀释）下反应。碘不活泼，需在催化剂作用下进行。 生命关联化合物 （4）弗-克酰基化反应 弗-克酰基化反应需采用较温和的催化剂，如SnCl4、BF3等，对活性较大的吡咯可不用催化剂，直接用酸酐酰化。 生命关联化合物 2.六元杂环化合物的性质 六元杂环化合物中比较重要的是吡啶，以其为例介绍六元杂环化合物的性质。 （1）碱性与成盐 吡啶的环外有一对未作用的孤对电子，具有碱性，易接受亲电试剂而成盐。 碱性：氨>吡啶>苯胺 生命关联化合物 （2）取代反应 如前所述，吡啶环上的氮原子类似硝基苯中的硝基，起第二类定位基的作用，钝化了芳环，使得吡啶的化学性质与硝基苯类似，其取代反应主要进入β位。 生命关联化合物 三、杂环化合物在药学中的应用 1.呋喃（ ） 呋喃是最简单的含氧五元杂环化合物，是一种无色易挥发的液体，沸点31.4℃，有氯仿气味，略溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，有麻醉和弱刺激作用，极易燃，吸入后可引起头痛、头晕、恶心、呼吸衰竭