第十三章 杂环化合物与生物碱（课件）- 《有机化学》同步教学（华中科技大学版）

第十三章 杂环化合物和生物碱 十 · 目录 第一节 杂环化合物 第二节 生物碱 学习目标 常见杂环化合物的命名，吡啶、吡咯、呋喃、噻吩的结构与 芳香性以及它们的主要化学性质。 嘧啶、吡唑、咪唑、噻唑、吲哚、嘌呤、喹啉和异喹啉的基 本结构。 常见杂环化合物和生物碱在医药方面的应用。 熟悉 了解 掌握 第一节杂环化合物 一、分类 二 、命名 三 、六元杂环化合物 四、 五元杂环化合物 五、 稠杂环化合物 一、分类 芳杂环的数目很多，可根据环的大小、杂原子的多少以及环的个数来分类。根据环数的多 少可分为单杂环和稠杂环，单杂环又可根据成环原子数的多少分为五元杂环和六元杂环等，常 见的杂环化合物的分类、名称和编号如下。 噻吩 thiophene 吡咯 pyrrole 呋喃 furan 五元杂环： 五元环中含两个或两个以上(至少含有1个氮原子)杂原子的体系称为唑(azole) 。 如果 杂原子不同，则按氧、硫、氮的顺序编号。 4 N 5 3 6 2 N 1 吡嗪 pyrazine 咪唑 imidazole 六元杂环： 吡唑 pyrazole 哒嗪 pyridazine 嘧啶 pyrimidine 1 吡啶 pyridine 4 γ β a 6¹ 噁唑 oxazole 噻唑 thiazole β a 2 异喹啉 isoquinol 喹啉 quinoline 嘌呤 purine 吲哚 indole 稠杂环： 二、命名 我国目前主要采用音译法命名，即将特定的45个杂环化合物的英文名称译成同音汉字，加 上“口”字旁作为杂环的名称。当杂环上有取代基时，以杂环为母体，对环上的碳原子进行编 号，编号的规则有： 1. 当环上只有一个杂原子时，从杂原子开始编，依次用1、2、3…;或从靠近杂原子的碳 原子开始，标以希腊字母a、β 、γ … 4-乙基吡啶 4-ethylpyridine 3-甲基呋喃 3-methylfuran 2-硝基吡咯 2-nitropyrrole 2. 当环上有几个不同的杂原子时，则按O、S、NH、N的先后顺序编号，并使杂原子的 4-甲基嘧啶 4-methylpyrimidine 2-甲基咪唑 2-methylimidazole 5-甲基噻唑 5-methylthiazole 编号尽可能小。 3．稠杂环的编号有几种情况：有的按其相应的稠环芳烃的母环编号，从一端开始，共用碳 原子一般不编号，编号时使杂原子的编号尽可能小，并遵守杂原子的优先顺序；有的稠杂环母环 （如吲哚、嘌呤等）有特定的编号原则。 OH N OH H N H N COOH 3，8-二羟基喹啉 3,8-dihydroxyquinoline 8-氨基-6-羟基嘌呤 8-amino-6-hydroxypurin 2-吲哚甲酸 indole-2-carboxylic acid N NH2 N N OH CH₂COOH 甘 随堂检测13-1 命名下列杂环化合物。 (2) NO₂ (4) (1) CH₃ (3) Br, N 三、六元杂环化合物 六元杂环化合物是杂环类化合物中最重要的部分，尤其是含氮的六元杂环化合物，如吡啶、 嘧啶等，它们的衍生物广泛地存在于自然界中，许多的合成药物也含有吡啶环和嘧啶环。 ( 一 ) 吡 啶 1. 结构与芳香性吡啶环上的5个碳原子和1个氮原子均以sp²杂化轨道相互重叠，形成以σ 键相连的平面六元环结构(图13-1)。环上每个原子未杂化的p轨道相互侧面重叠，且垂直于环 平面，构成了具有6个电子的闭合共轭体系。吡啶环上氮原子的未共用电子对占据着sp²杂化轨道， 没有参与环的共轭，因此吡啶的π电子数为6,符合休克尔规则(4n+2), 具有一定的芳香性。 ● 孤对电子，不参与 共轭体系 图13-1 吡啶结构的电子云图 由于吡啶环上的氮原子电负性较大，致使π电子云向氮原子上偏移，环上碳原子的电子云密 度远远小于苯，因此将吡啶这类芳杂环称为缺π芳杂环。这类杂环表现在化学性质上是亲电取代 反应变难，亲核取代反应变易，氧化反应变难，还原反应变易。 2．物理性质 吡啶存在于煤焦油和骨焦油中，为有特殊气味的无色或淡黄色的液体，沸点 为115.5 ℃,密度为0.982 g/cm3。吡啶能与水以任何比例互溶，同时又能溶解大多数极性及非 极性的有机化合物，甚至可以溶解某些无机盐类，所以吡啶是一种广泛使用的溶剂。 3. 化学性质 (1)碱性：吡啶分子的氮原子上有1对未参与共轭的电子，能结合H+而显碱性。但吡啶的碱 性比脂肪胺和