第十二章 杂环化合物和生物碱（课件）《有机化学基础》同步教学（人卫版第4版）

杂环化合物和生物碱 1.杂环化合物的理化性质及其衍生物在医药学上的应用。 2.生物碱的性质及其在医药学上的应用。 难点 1.杂环化合物的定义、结构、分类、命名和理化性质。 2.生物碱的定义、性质。 重点 重 点 难 点 第一节 杂环化合物 第二节 生物碱 杂环化合物及其衍生物在自然界分布极广，种类繁多，数量很大，且大多数都具有生理活性。 如植物体中的叶绿素、动物体中的血红素、组成核苷酸的碱基以及临床应用的一些有显著疗效的天然药物和合成药物等，都含有杂环化合物的结构。 第一节 杂环化合物 一、杂环化合物的结构 杂环化合物是分子中含有杂环结构的有机化合物，构成环的原子除碳原子外，还至少含有一个非碳原子。这些非碳原子叫做杂原子，常见的杂原子有氮、氧、硫等。 1.五元杂环的结构与芳香性 五元杂环化合物如呋喃、噻吩、吡咯在结构上都符合休克尔规则，具有芳香性，即不易氧化，不易进行加成反应，易发生亲电取代反应。比苯更容易发生亲电取代反应。 2.六元杂环的结构与芳香性 吡啶也具有芳香性，然而又由于吡啶环中氮原子的电负性大于碳原子，所以环上的电子云密度因向氮原子转移而降低，亲电取代比苯困难。 二、杂环化合物的分类和命名 1.杂环化合物的分类 2.杂环化合物的命名——音译命名法 2.杂环化合物的命名——杂原子的编号 环中只有一个杂原子时，以环中杂原子位次为1，开始顺序编号，既可以用阿拉伯数字，也可以用希腊字母。 若有多个不同杂原子时，则按O、S、NH、N的先后顺序编号。 若有多个相同杂原子时，应使它们的位次编号之和最小。 有些有特定名称的稠杂环母体的编号是固定的。 2.杂环化合物的命名——命名举例 三、杂环化合物的性质 （一）碱性 吡咯具有弱碱性和弱酸性 吡咯的碱性很弱，不能与稀酸或弱酸成盐。反而表现为弱酸性，能与干燥的氢氧化钾加热生成盐。 吡啶的碱性比脂肪胺和氨弱，稍强于苯胺，能与盐酸、硫酸成盐。 （二）亲电取代反应 (1)卤代反应 五元杂环与溴或氯反应很强烈，可得多卤代产物，如果需要得到单取代五元杂环，须在温和的条件（低温或溶剂稀释）下进行。 １.五元杂环的亲电取代反应（α位） (2)硝化反应 噻吩、吡咯、呋喃的硝化试剂不用混酸，改用比较温和的硝酸乙酰酯并在低温下进行反应。 (3)磺化反应 噻吩、吡咯、呋喃的磺化试剂也不能直接用浓硫酸，常用吡啶与三氧化硫加合化合物为磺化试剂。 2.吡啶的亲电取代反应（β位） 吡啶比苯难以发生亲电取代反应，反应极不顺利，磺化和硝化反应需要在极强的条件下进行。 （三）氢化反应 由于杂环化合物芳香性比苯弱，所以氢化反应比苯容易，吡咯、吡啶、噻吩、呋喃在较缓和的条件下均可催化加氢。 （四）氧化反应 五元杂环容易被氧化，使环破裂或发生聚合反应，吡啶环很稳定，比苯环更难被氧化，吡啶环上有侧链时，总是侧链先被氧化，生成吡啶羧酸或相应的醛。 （一）吡咯及其衍生物 叶绿素是卟吩环和镁的配合物，是植物进行光合作用所必须的催化剂； 维生素B12是卟吩环与钴的配合物，具有参与制造骨髓红细胞；血红素中结合的是亚铁离子，是运输氧气的物质。 四、与医药学有关的杂环化合物及其衍生物 （二）呋喃及其衍生物 呋喃西林(临床仅用作消毒防腐药)。 呋喃唑酮或称痢特灵(用于治疗细菌和原虫引起的痢疾、肠炎等疾病)。 呋喃妥因(主要用于敏感菌所致的泌尿系统感染）。 （三）噻唑及其衍生物 磺胺噻唑（临床用于肺炎球菌、脑膜炎双球菌、淋球菌和溶血性链球菌的感染）。 维生素B1（预防脚气病）。 青霉素（抗生素）。 （四）吡啶及其衍生物 烟酸和烟酰胺两者组成维生素PP，它们是B族维生素之一，体内缺乏时能引起糙皮病。 异烟肼又叫雷米封，具有较强的抗结核作用，是常用的治疗结核病的特效药。 (五)嘧啶及其衍生物 (六)嘌呤及其衍生物 嘧啶的衍生物如胞 嘧啶，尿嘧啶和胸腺嘧 啶是核酸的组成成分。 腺嘌呤和鸟嘌呤均为核酸的碱基。 第二节 生物碱 一、生物碱概述 生物碱是指存在于生物体内的一类具有生理活性的含氮碱性有机化合物。多具有氮杂环结构，具有明显的生物活性及碱性。 麻黄中的平喘成分麻黄碱、黄连、黄柏中的抗菌消炎成分小檗碱(黄连素)和长春花中的抗癌成分长春新碱及常山、当归、贝母、曼陀罗等的有效成分都是生物碱。 二、生物碱的一般性质 （一）一般性状 生物碱多为结晶形固体，少数为无定型粉末，个别生物碱为液体。大多数生物碱有明