第十九章-杂环化合物与生物碱（课件）《基础药用化学》（上海交通大学出版社）

第十九章 杂环化合物与生物碱 目 录 CONTENTS 1 2 杂环化合物 生物碱 PART 1 杂环化合物 一、杂环化合物的分类和命名 杂环化合物 杂环化合物可以根据环的多少分为单杂环和多杂环。单杂环又可根据环的大小分为五元杂环、六元杂环等，也可按杂原子的数目分为含一个、两个和多个杂原子的杂环；多杂环则可分为稠杂环、桥杂环及螺杂环等，其中以稠杂环较为常见。 1、分类 一、杂环化合物的分类和命名 杂环化合物 1、分类 一、杂环化合物的分类和命名 杂环化合物 杂环化合物的名称包括杂环母体及环上取代基两部分。杂环母环的命名有音译法和系统命名法2种。 2、命名 运动项目： 有氧慢跑、游泳、登山、自行车。 01 音译法：用外文谐音汉字加“口”偏旁表示杂环母环的名称，如呋喃（furan）、吡唑（Pyrazole）等，如上表。 02 系统命名法：是把杂环看作杂原子转换了相应碳环中的碳原子，命名时以相应的碳环为母体，在碳环名称前加上杂原子的名称，称为“某（杂）某”。例如，吡啶称为氮（杂）苯，喹啉称为1-氮（杂）萘。 一、杂环化合物的分类和命名 杂环化合物 当杂环上连有取代基时，为了标明取代基的位置，需要给杂环母体编号。编号规则如下。 2、命名 01 02 03 （1）从杂原子开始编号，杂原子位次为1。当环上只有一个杂原子时，也可把与杂原子直接相连的碳原子称为α位，其后依次为β位和γ位。 （2）若含有多个相同的杂原子，则从连有氢或取代基的杂原子开始编号，并使其他杂原子的位次尽可能最小。 （3）如果环中有两个或几个不同的杂原子，则按照O——S——N的顺序编号。 一、杂环化合物的分类和命名 杂环化合物 常见杂环母环的命名和编号 2、命名 一、杂环化合物的分类和命名 杂环化合物 常见杂环母环的命名和编号-续表 2、命名 一、杂环化合物的分类和命名 杂环化合物 吡咯 呋喃 噻吩 3、结构与芳香性 吡咯环的4个碳原子和1个氮原子都以sp2杂化轨道成键。环上各原子以σ键相连成平面环状结构。氮原子的p轨道（有2个电子）与各碳原子的4个p轨道相互侧面重叠，并垂直于σ键所在的平面，形成了具有6个π电子的闭合共轭体系。 呋喃、噻吩的结构与吡咯相似，不同的是呋喃中的氧原子和噻吩中的硫原子都有两对末共用电子对。其中一对参与共轭体系，另一对处于sp2杂化轨道内。吡咯、呋喃和噻吩的原子轨道示意图如下所示。 二、 杂环化合物的性质 杂环化合物 1、呋喃、噻吩和吡咯的性质 （1）亲电取代反应 1）卤代反应 吡咯、呋喃和噻吩在室温与氯或溴反应很激烈，得到多卤代产物。若要得到一氯代和一溴代产物，需用溶剂稀释并在低温下进行反应： 乙醚 0℃ 二氧六环 0℃ 二、 杂环化合物的性质 杂环化合物 1、呋喃、噻吩和吡咯的性质 （1）亲电取代反应 2）硝化反应 吡咯和呋喃在强酸性条件下会由于质子化而将环和芳香性破坏，进而聚合成树脂状物质；噻吩用混酸作硝化剂时，共轭体系也会被破坏。因此它们的硝化反应需用较缓和的硝酸乙酰酯作硝化剂并在低温下进行： 乙酸酐 乙酸酐 ＋ CH3COONO2 ＋ CH3COONO2 ＋ CH3COONO2 二、 杂环化合物的性质 杂环化合物 1、呋喃、噻吩和吡咯的性质 （1）亲电取代反应 3）磺化反应 吡咯和呋喃的磺化反应也需在较缓和的条件下进行，常用吡啶与三氧化硫的混合物作磺化剂： 噻吩比较稳定，可直接用浓硫酸进行磺化反应： 100℃ 100℃ Δ ＋ 吡啶三氧化硫 ＋ 吡啶三氧化硫 浓硫酸 二、 杂环化合物的性质 杂环化合物 1、呋喃、噻吩和吡咯的性质 （2）还原反应 吡咯、呋喃和噻吩均可进行催化加氢反应，被还原为饱和的杂环化合物，并失去芳香性： （四氢吡咯） （四氢呋喃） （四氢噻吩） N O S Pd Pd Pd ＋ H2 ＋ H2 ＋ H2 二、 杂环化合物的性质 杂环化合物 1、呋喃、噻吩和吡咯的性质 （3）酸碱性 吡咯的碱性很弱（pKa =0.4）： 吡咯不能与稀酸或弱酸成盐