《有机化学》项目五 生命关联化合物（课件）甘肃省（生物与化工大类）专业技能资源

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。呋喃蒸气遇盐酸浸润过的松木片呈绿色，可用此反应鉴定呋喃及其低级同系物。呋喃催化氢化生成四氢呋喃，是一种重要的溶剂。 杀菌剂呋喃坦啶、抗血吸虫药呋喃丙胺、利尿药速尿等都含有呋喃环。 生命关联化合物 2.吡咯（ ） 吡咯为无色液体，沸点131℃，有弱的苯胺气味，易溶于乙醇和乙醚，100g水能溶解6g吡咯。吡咯在空气中易被氧化，颜色迅速变深。吡咯的蒸气可使浸有盐酸的松木片呈红色，可用此反应鉴定吡咯及其低级同系物。 吡咯的衍生物广泛分布于自然界，叶绿素、血红素、维生素B12及许多生物碱中都含有吡咯环。 生命关联化合物 3.噻唑（ ） 噻唑为无色具有腐败臭味的液体，沸点116.8℃，微溶于水，溶于乙醇、乙醚等。噻唑具有弱碱性。噻唑是稳定的化合物，在空气中不会自动氧化。噻唑用于合成药物、杀菌剂和染料等。 噻唑的多种衍生物是重要的药物或具有生理活性的物质。如：青霉素分子中含有一个四氢噻唑的环系；维生素B1分子中的噻唑部分是一个季铵盐的衍生物；重要的抑菌剂磺胺噻唑是2-氨基噻唑与对乙酰胺基苯磺酰氯缩合后，再经水解反应得到的产物；抗溃疡药法莫替丁也含有噻唑环。 生命关联化合物 4.咪唑（ ） 咪唑为无色晶体，熔点为90～91℃，易溶于水和乙醇，微溶于苯，难溶于石油醚；咪唑能与强酸生成稳定的盐。组胺酸及其脱羧产物组胺、生物碱毛果芸香碱都是咪唑的衍生物。含咪唑环的药物有抗溃疡药西咪替丁、广谱驱虫药阿苯达唑、有多种药效的甲硝唑、抗真菌药双氯苯咪唑、益康唑、酮康唑、克霉唑等。 生命关联化合物 5.吡啶（ ） 吡啶为无色液体，有恶臭，有毒，触及人体易使皮肤灼伤。吡啶的沸点为115.5℃，能与水、乙醇、乙醚等混溶。吡啶对酸或碱稳定，对氧化剂也相当稳定。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，所以吡啶是一个有广泛应用价值的溶剂。维生素PP（包括烟酸和烟酰胺）、维生素B6（包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺）、呼吸中枢兴奋药尼可刹米、抗结核病药异烟肼都含有吡啶环。 生命关联化合物 6.吲哚（ ） 吲哚为白色晶体，熔点为52℃，吲哚浓时具有强烈的粪臭味，扩散力强而持久，高度稀释的溶液有香味，可以作为香料使用。吲哚能使浸有盐酸的松木片显红色。 天然吲哚广泛含于苦橙花油、甜橙油、柠檬油、白柠檬油、柑橘油、柚皮油、茉莉花油等精油中。吲哚的衍生物在自然界分布很广，许多天然化合物的结构中都含有吲哚环，有些吲哚的衍生物与生命活动密切相关，所以吲哚也是一个很重要的杂环化合物。哺乳动物及人脑中思维活动的重要物质5-羟基色胺、蛋白质的重要组分色氨酸、降压药利血平、消炎解热镇痛药消炎痛等都含有吲哚环。 生命关联化合物 7.喹啉（ ）和异喹啉（ ） 喹啉是无色油状液体，有特殊气味，沸点238℃，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。异喹啉为无色低熔点固体或液体，沸点243℃，其气味与喹啉完全不同。二者都具有碱性，异喹啉比喹啉碱性更强。天然的金鸡纳碱和合成的多种抗疟剂，都是喹啉的衍生物。血管扩张和解痉药罂粟碱、镇痛及催眠药颅痛定中都含有异喹啉的结构。 生命关联化合物 8.嘧啶（ ） 嘧啶为无色结晶，熔点为20-22℃，易溶于水，有弱碱性，可与苦味酸、草酸等成盐。嘧啶的衍生物广泛存在于自然界，如核酸组成中的尿嘧啶、胞嘧啶和胸腺嘧啶都含有嘧啶环。 尿嘧啶 胞嘧啶 胸腺嘧啶 生命关联化合物 9.嘌啉（ ） 嘌啉为无色晶体，熔点216-217℃，易溶于水，可与强酸或强碱成盐。嘌呤本身并不存在于自然界，但它的衍生物广泛存在于动植物体中。具有合成蛋白质和传递遗传信息作用的核酸（腺嘌呤和鸟嘌呤）和核苷酸、对代谢有重要作用的辅酶A及生物代谢产物尿酸中都含有嘌呤的结构。存在于咖啡和茶叶中具有兴奋作用的植物性生物碱咖啡因和茶碱的基本骨架就是嘌呤。利尿和冠状动脉扩张药可可豆碱、抗嘌呤药乐疾宁也都含有嘌呤的结构。 生命关联化合物 鸟嘌啉 腺嘌啉 糖类化合物 PART 2 生命关联化合物 第二节 糖类化合物 生命关联化合物 学习目标 1. 了解糖类化合物的结构、分类； 2. 掌握单糖的结构； 3. 掌握单糖的反应； 4. 了解常见的二糖和多糖。 生命关联化合物 案例导入 抗感染药物是治疗病原体感染的药物，包括抗微生物药物和抗寄生虫药物两大类。抗微生物药物包括抗生素、合成抗菌药、抗结核药、抗麻风病药物和抗病毒药物等。人们很早以前就已认识到可溶性糖类化合物能阻止微生物在细胞表面的结合和繁殖。例如，乳汁中含有的大量寡糖被认为能防止哺乳期婴儿的感染。而高度糖基化的黏蛋白则构成了防卫病原体感染的另一道防线。这种认识已促使糖类药物在抗感染领域得到了长足的发展。 生命关联化合物 一、糖类化合物概述 糖类是自然界中存在最多的一类有机化合物。如绿色植物的根、茎、叶、果实和种子中所含的葡萄糖、蔗糖、淀粉和纤维素；哺乳动物乳汁中的乳糖肝脏和肌肉中的糖原等这些人类必须的物质都是糖类。 生命关联化合物 一、糖类化合物概述 绿色植物进行光合作用，利用水、二氧化碳和阳光合成糖类。动物不能由简单的二氧化碳自行合成糖类，而必须由食物中摄取。在我们每天的食物中，糖类约占80%（干重）以上。糖的重要生理作用是供给生命活动所需的能量，一般来说，人体所需能量的70%以上是由糖氧化分解提供的。一克葡萄糖在体内完全氧化分解，可释放16.7472 kJ的热能。糖类化合物也是生物体内组织细胞的重要成分，占人体组织干重的2%，具有重要的生理作用，是体内合成脂肪、蛋白质和核酸的基本原料。有的糖本身还具有特殊的生理活性，如肝素有抗凝血作用等。 生命关联化合物 一、糖类化合物概述 糖类化合物与药物的关系也很密切。如生产输液用到的主要成分葡萄糖、生产片剂用到的赋形剂淀粉、生产血浆制剂用到的右旋糖酐等都属糖类。许多中草药的有效成分如毛地黄毒甙、黄夹桃毒甙、铃兰毒甙等的水解产物中也含有糖类成分。 生命关联化合物 一、糖类化合物概述 早年的元素分析发现糖类化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其中氢和氧的比例为2∶1，通式可写成Cm(H2O)n，故糖类化合物又被称为碳水化合物。但后来发现，有些化合物具有糖的性质却不符合通式Cm(H2O)n，如鼠李糖的分子式为C6H12O5，脱氧核糖的分子式为C5H10O4；有些化合物符合通式Cm(H2O)n；却不具有糖的性质，如醋酸的分子式为C2H4O2，乳酸的分子式为C3H6O3。所以，严格地讲，将糖类化合物称为“碳水化合物”是不确切的，但是，因为沿用已久，至今还在使用。 生命关联化合物 一、糖类化合物概述 从结构上看，糖类化合物是多羟基醛或多羟基酮以及它们失水结合而成的缩聚物。如葡萄糖是多羟基醛，果糖是多羟基酮，蔗糖是葡萄糖和果糖失水结合而成的缩聚物，淀粉和纤维素则是由许多葡萄糖分子按不同方式失水结合而成的缩聚物。 1. 糖类化合物的定义、结构 糖类是一类多羟基醛（酮），或通过水解能产生多羟基醛（酮）的物质。例如，葡萄糖、鼠李糖、岩藻糖是多羟基醛，果糖是多羟基酮，淀粉和纤维素可经水解产生葡萄糖，因而它们都属于糖类。 生命关联化合物 一、糖类化合物概述 寡糖 单糖 糖 多糖 单糖是最简单的糖，不能再被水解成更小的糖分子，如葡萄糖、果糖等。 多糖由多于9个的单糖分子脱水而成，如淀粉、纤维素等。 寡糖又称低聚糖，由2到9个单糖分子脱水缩聚而成。 生命关联化合物 生命关联化合物 2. 糖类化合物的分类、命名 （1）开链结构及构型 通常单糖碳链无分支并含有多个手性碳。手性碳原子是指人们将连有四个不同基团的碳原子，形象地称为手性碳原子，常以*标记手性碳原子。该原子存在于生命化合物中。具有n(n=1、2、3…)个手性碳的化合物应有2个立体异构体（分子内无对称因素时），因此，在醛糖中应有一对对映的丙糖、两对对映的丁糖、四对对映的戊糖和八对对映的己糖。酮糖中由于比相应的醛糖少一个手性碳，因此异构体要少些，如：己酮糖只有四对对映体。 生命关联化合物 单糖命名时常采用俗名。一对对映体有同一名称，非对映体有不同名称。例如，己醛糖中的葡萄糖是指在费歇尔投影式中（按规定，羰基在投影式的上端，碳原子的编号从靠近羰基一端开始），C2、C4、C5位的羟基在同侧，而C3位羟基在异侧的糖，有如下两个互成对映关系的异构体： D-葡萄糖 L-葡萄糖 生命关联化合物 葡萄糖和甘露糖是非对映体，其差别仅在C2位的构型不同。像这种有多个手性碳的非对映体，彼此间仅有一个手性碳原子的构型不同，而其余的都相同者，又可称为差向异构体。 D-葡萄糖 L-甘露糖 烃的衍生物 练一练 下列四个戊醛糖中，哪些互为对映体?哪些互为差向异构体? A B C D 生命关联化合物 （2）环状结构及构象 糖的开链结构是从分子中羰基和羟基的一系列化学反应中推导而知的。以葡萄糖为例：其醛基能被氧化和还原，与乙酸酐反应可生成结晶的五乙酸酯，与氢氰酸反应后水解得到酸，再经氢碘酸和磷还原可得正庚酸。 生命关联化合物 但是实验表明，有些性质不能用开链结构说明。例如：葡萄糖的醛基虽能与甲醇在无水的酸性条件下反应，但不是产生与两分子甲醇缩合的缩醛，而是生成与一分子甲醇结合的稳定化合物。D-葡萄糖在不同条件下结晶，可得到两种异构体，从冷乙醇中可得到熔点为 146℃、比旋光度为+112°的晶体，从热吡啶中可得到熔点为150℃、比旋光度为+18.7°的晶体。 生命关联化合物 上述两种晶体的水溶液，随着放置时间的延长，比旋光度都会发生变化，并都在达到+52.7°后稳定不变。这个现象并不是由于葡萄糖在水中分解引起的，因为把溶液蒸干后，分别用上述两种方法结晶，仍可分别得到原来比旋光度的晶体。上述糖在水溶液中放置后，自行改变比旋光度的现象称为变旋现象。 生命关联化合物 为了解释葡萄糖上述“异常现象”，人们从醛与醇能相互作用生成半缩醛的反应中得到启示：葡萄糖分子内同时存在醛基和羟基，它们有可能发生分子内反应，生成环状的半缩醛结构。在半缩醛（或酮）是不稳定的，但糖的环状半缩醛（或酮）结构较稳定，因而戊糖和己糖通常都以稳定的六元环或五元环形式存在。当其以六元环存在时，与含氧的六元杂环吡喃相似，称为吡喃糖；若以五元环存在时，与含氧的五元杂环呋喃相似，称为呋喃糖。无论是吡喃型糖还是呋喃型糖，都有两种异构体。 生命关联化合物 由于羰基具有平面结构，羟基可以从平面两侧向羰基进攻，结果生成了两个不同的环状半缩醛(或酮),如D-葡萄糖和D-果糖： 吡喃 β-D-吡喃葡萄糖 α-D-吡喃葡萄糖 呋喃 β-D-呋喃果糖 α-D-呋喃果糖 生命关联化合物 上述环状结构式称为哈沃斯投影式，环平面垂直于纸平面。在六元环中，习惯上将环中氧原子处于纸平面的右后方，C2、C3处于纸平面的前方，面对观察者(用粗线表示),此时环上碳原子按顺时针方向编号。环上氢原子可省略也可写出。五元环的情况类似，碳环也可简化为均一单线条的六元或五元环。习惯上，将环状己醛糖中C1位羟基(或环状己酮糖中C2 位羟基)与C5 羟甲基处于环平面同侧的称为β-体，异侧的称为α-体。 哈沃斯投影式(Haworth投影式)，是表示单糖、双糖或多糖所含单糖环形结构的一种常用方法，名称来源于英国化学家沃尔特·哈沃斯。 烃的衍生物 练一练 完成下列填空。 1. 早年的元素分析发现糖类化合物由______、______、______三种元素组成， 其中氢和氧的比例为______。 2. 糖类化合物是多羟基______或多羟基______以及它们失水结合而成的缩聚物。 3. 糖类化合物的种类很多，通常根据能否水解和水解后产物的情况分为三类 ______、______、______。 4. 手性碳原子是指：__________________________________________________。 生命关联化合物 二、常见的单糖 单糖中含有羟基和羰基，应具有一般醇和醛酮的性质，且它们处于同一分子内相互影响， 故又显示某些特殊性质。 1. 差向异构 在弱碱(如氢氧化钡)作用下，D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖三者可通过烯二醇中间体相互转化，生物体内酶催化下也能进行这种转化。 生命关联化合物 D-葡萄糖 D-甘露糖 D-果糖 生命关联化合物 在含有多个手性碳原子的分子中，只有一个相对应的手性碳的构型相反的异构体互称为差向异构体。差向异构体在一定条件下相互转化的反应称为差向异构化。比如D-葡萄糖和D-甘露糖为差向异构体，二者在碱性条件下可发生差向异构化。D-葡萄糖和D-甘露糖与D-果糖的转化是醛糖与酮糖之间的转化。 生命关联化合物 2. 氧化反应 （1）与托伦试剂和斐林试剂的反应 单糖虽然具有环状半缩醛（酮）结构，但在溶液中与开链的结构处于动态平衡中。因此，醛糖能还原银氨络离子（托伦试剂），产生银镜；也能还原 Cu2+（斐林试剂），产生氧化亚铜的砖红色沉淀。果糖是酮糖，本身不具有能被氧化的醛基，但在 试剂的碱性条件下可异构成醛糖，因此也能发生该反应： 生命关联化合物 在糖化学中，将能发生上述氧化反应的糖称为还原糖，不反应的称为非还原糖。由于醛糖在碱条件下会发生异构化，故所得到的糖酸为混合物。 生命关联化合物 （2）与溴水的反应 溴(或其他卤素)的水溶液可很快地与醛糖反应，选择性地将其醛基氧化成羧基，先生成醛糖酸，然后很快生成内酯。酮糖不发生此反应，因此可作为区分此两类糖的鉴别反应。 D-葡萄糖 D-葡萄糖酸 生命关联化合物 （3）与稀硝酸的反应 在温热的稀硝酸作用下，醛糖可转化成糖二酸，即在氧化醛基的同时，一级醇羟基也选择性地被氧化。 D-葡萄糖 D-葡萄糖二酸 如D-半乳糖被硝酸氧化，生成半乳糖二酸，通常称为黏液酸。D-葡萄糖经硝酸氧化，生成D-葡萄糖二酸，其经适当方法还原，可得D-葡萄糖醛酸。 生命关联化合物 3. 成脎反应 单糖的羰基可与某些含氮试剂发生加成反应。如与等摩尔苯肼在温和条件下可生成苯腙；但在苯肼过量（3mol）时，与羰基相邻的α-羟基可被转化为亚氨基酮，然后再与1mol 苯肼反应，结果生成称为脎的黄色晶体。脎的形成可作为糖的定性反应和衍生物的制备。 D-葡萄糖 D-葡萄糖苯腙 D-葡萄糖脎 生命关联化合物 4. 成酯反应 单糖分子中含有多个羟基，其中包含一个苷羟基，它们能与酸发生酯化反应，例如D-葡萄糖在一定条件下可与磷酸作用生成葡萄糖-1-磷酸酯或葡萄糖-6-磷酸酯或葡萄糖-1,6-二磷酸酯。 D-葡萄糖 磷酸 葡萄糖-1-磷酸酯 生命关联化合物 5. 成苷反应 单糖环状结构中的苷羟基比较活泼，容易与含有羟基的化合物（如醇、酚）发生缩合反应，脱去一分子水，生成糖酐，该反应称为成苷反应。例如，D-葡萄糖在干燥HCl作用下与甲醇作用生成D-葡萄糖甲苷。 D-葡萄糖 D-葡萄糖甲苷 生命关联化合物 糖酐由糖和非糖两部分组成，糖的部分称为糖酐基，非糖部分称为配糖基。糖酐基和配糖基之间的键称为苷键，按原子种类的不同，苷键分为氧苷键、氮苷键、硫苷键等。如α-D-吡喃葡萄糖甲苷分子中，葡萄糖是糖酐基，甲基是配糖基，二者通过氧苷键相连。 糖酐广泛分布于植物的根、茎、叶、花和果实中，多数为带色、无臭、味苦的结晶性粉末，有些有剧毒，能溶于水和乙醇，难溶于乙醚中。由于单糖形成糖酐时，失去了苷羟基，不能互变为开链结构，因此糖酐没有还原性和变旋光现象，但在稀酸或酶的作用下可水解为原来的糖和非糖部分。 生命关联化合物 6. 颜色反应 （1）莫立许（Molisch）反应 在糖的水溶液中加入α-萘酚的酒精溶液，然后沿试管壁慢慢加入浓硫酸，不要振摇试管，则在浓硫酸和糖溶液液面之间能形成一个紫色环，这个反应就称为莫立许反应。所有糖类物质都能发生此反应，而且反应灵敏，故用此法鉴别糖类物质。 （2）塞里凡若夫（Seliwanoff）反应 在浓盐酸存在下，酮糖脱水速率很快，脱水后生成的糠醛衍生物与间苯二酚缩合很快出现鲜红色，而醛糖脱水速率很慢，要2min后才出现微弱的红色。所以，塞里凡若夫反应可用于区别酮糖和醛糖。 生命关联化合物 三、常见的单糖 1. 葡萄糖 葡萄糖是自然界分布最广、最重要的己醛糖。自然界存在的葡萄糖主要是D-(+)-葡萄糖，它为白色结晶性粉末，易溶于水，难溶于酒精，甜度约为蔗糖的70%，工业上多由淀粉水解制得。由于其水溶液有右旋光性、故又名右旋糖。 生命关联化合物 葡萄糖是生物体内重要的供能物质，1g葡萄糖在体内完全氧化分解，可释放16.75kJ热量。人体血液中的葡萄糖称为血糖。正常人体血糖浓度为3.9-6.1mmol/L。低于正常浓度时，可导致低血糖症，过高可导致糖尿病。葡萄糖在体内不需要经过消化就可直接被吸收，是婴儿和体弱病人的良好补品。50g/L葡萄糖注射液是临床上常用的等渗溶液，有利尿、解毒作用，用于治疗水肿、低血糖症、心肌炎等。 生命关联化合物 2. 果糖 果糖是自然界中分布最广的己酮糖，它以游离的形式大量存在于水果的浆汁和蜂蜜中。它的甜度是蔗糖的170%，是最甜的一种天然糖。纯净的果糖是无色结晶物质，易溶于水，可溶于乙醇和乙醚，其水溶液的旋光性为左旋，因此又称左旋糖。 人体内的果糖能与磷酸发生醋化反应生成6-磷酸果糖酯和1,6-二磷酸果糖酯，它们都是体内糖代谢的中间产物。 生命关联化合物 3. 核糖和2-脱氧核糖 D-(+)核糖 D-(+)-2-脱氧核糖 β- D-(+)核糖 β- D-(+) -2-脱氧核糖 核糖和2-脱氧核糖是生物遗传大分子脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）的重要组分，在生命现象中发挥重要作用。核糖也是体内供能物质三磷酸腺苷（ATP）的主要成分。 生命关联化合物 4. 山梨糖和维生素C 山梨糖是已酮糖，与果糖的区别仅在C3手性碳上的羟基在左侧，所以又称L-山梨糖。 山梨糖经氧化和内酯化反应，可生成维生素C。维生素C主要存在于新鲜蔬菜及水果等植物中，是白色结晶性粉末，无臭，味酸，遇光则颜色逐渐变黄，易溶于水和乙醇。它在体内参与糖代谢及氧化还原过程，人体缺乏它，会引起坏血病。维生素C可防治坏血病，增加人体的抵抗力，所以维生素C又名抗坏血酸。 生命关联化合物 四、双糖 双糖是由单糖通过脱水以苷键连接而成的化合物，本节将讨论双糖中有代表性的双糖，以了解连接单糖的各种方式，以及一些有重要生物功能的化合物。 由两个单糖单元构成的双糖，两个单糖可以相同，也可以不同。连接双糖的苷键可以是一个单糖的半缩醛羟基（简称苷羟基）与另一个单糖的醇羟基脱水，也可是两个单糖都用苷羟基脱水而成。下面介绍一些有代表性的双糖。 生命关联化合物 1. 蔗糖 蔗糖是自然界分布最广的二糖，因其在甘蔗和甜菜中含量最多，故称蔗糖或甜菜糖。蔗糖是无色晶体，熔点186℃，易溶于水而难溶于乙醇，甜度低于果糖，是日常生活和医药上广泛应用的一种糖。 蔗糖分子中无苷羟基，其水溶液无变旋光现象，无还原性，不能与托伦试剂、班氏试剂反应，是非还原性二糖。 蔗糖分子是由1分子α-D-吡喃葡萄糖C1上的苷羟基与1分子β-D-呋喃果糖C2上的苷羟基之间脱去1分子水以α-1，2-苷键连接而形成的二糖。其结构式如下： 生命关联化合物 蔗糖是右旋糖，其比旋光度为+66.7°。在酸或转化酶的作用下，蔗糖水解生成等量的D-葡萄糖和D-果糖，该混合溶液达到平衡时比旋光度为-19.7°，与水解前旋光方向相反，因此把蔗糖的水解过程称为转化，水解后的混合物称为转化糖。蜂蜜中大部分是转化糖。 α-D-吡喃葡萄糖部分 D-吡喃葡萄糖部分 生命关联化合物 2. 麦芽糖 淀粉在稀酸中部分水解时，可得D-(+)-麦芽糖。此外，淀粉发酵成乙醇的过程中 也可得D- (+)-麦芽糖。发酵所需的淀粉糖化酶存在于发芽的大麦中。在酸性溶液中，D- (+)-麦芽糖水解生成两分子D-葡萄糖。麦芽糖有变旋现象，可还原托伦试剂和斐林试剂，说明分子内存在游离的半缩醛羟基，故为还原糖。 生命关联化合物 麦芽糖在大麦芽中含量丰富，饴糖是麦芽糖的粗制品。麦芽糖在酸性或酶的作用下水解生成两分子葡萄糖，其甜度为蔗糖的40%，可用作营养剂和细菌培养基。 α-D-吡喃葡萄糖部分 D-吡喃葡萄糖部分 生命关联化合物 3. 乳糖 乳糖存在于哺乳动物的乳汁中(占人乳的7%-8%,牛乳的4%-5%)。工业上，可从制取乳酪的副产物乳清中获得。 乳糖也是还原糖，有变旋现象，当用苦杏仁酶水解时，可得等量的D-葡萄糖和D-半乳糖。乳糖是由一分子的β-D-吡喃半乳糖与D-吡喃葡萄糖通过β-14苷键相连而成的，具有还原性的双糖，能与托伦试剂、班氏试剂反应。其结构为： 烃的衍生物 练一练 用化学方法鉴别下列各物质。 1. 果糖、葡萄糖和蔗糖 2. 蔗糖和乳糖 生命关联化合物 五、多糖 多糖与寡糖的区别仅在于构成分子的单糖数目不同。自然界大多数多糖含有80~100个单元的单糖。多糖主要有直链和支链两类，个别也有环状的。连接单糖的苷键主要有α-1,4、β-1,4和α-1,6三种，前两种在直链多糖中常见，而支链多糖的链与链的连接点是α-1,6苷键。在糖蛋白中还有1,2和1,3连接方式。多糖分子中虽有苷羟基，但因分子量很大，因此它们并没有还原性和变旋现象。绝大多数多糖不溶于水，个别多糖虽溶于水，但只是形成胶体溶液。它们都是无定形粉末，也无甜味。 生命关联化合物 1. 淀粉 淀粉广布于自然界，是人类获取糖类的主要来源。淀粉是白色、无臭和无味的粉状物质，其颗粒形状及大小因来源不同而异。天然淀粉可分为直链淀粉和支链淀粉两类，前者存在于淀粉的内层，而后者存在于淀粉的外层，组成淀粉的皮质。 直链淀粉难溶于冷水，在热水中有一定的溶解度；支链淀粉在热水中也不溶，但可膨胀成糊状。直链淀粉一般由250~300个 D-葡萄糖以α-1,4-苷键连接而成，由于α-1,4-苷键的氧原子有一定的键角，且单键可自由转动，分子内的羟基间可形成氢键，因此直链淀粉具有规则的螺旋状空间排列，每一圈螺旋有6个D-葡萄糖。 生命关联化合物 直链淀粉 支链淀粉 生命关联化合物 支链淀粉的分子量因来源不同而异，一般含6000~40000个D-葡萄糖。支链淀粉分子 中，主链由α-1,4-苷键连接，而分支处为α-1,6-苷键。 淀粉是白色无定形粉末，无味。直链淀粉不易溶于冷水，在热水中形成半透明胶体溶液。支链淀粉不溶于水中，与热水作用则成糊状。直链淀粉遇碘溶液呈蓝色，加热蓝色消失，冷却后又显蓝色，支链淀粉遇碘溶液呈紫红色。淀粉与碘作用现象明显，反应灵敏，往往用于淀粉和碘的定性检测。 生命关联化合物 2. 糖原 糖原又称肝糖，是由许多葡萄糖分子聚合而成的、存在于动物体中的多糖，又称为动物淀粉。其功能与植物的淀粉相似，是贮存葡萄糖的形式，又是获得葡萄糖的来源。在人体中，糖原主要贮藏在肝脏和骨骼肌中。成人体内约含400g糖原，一旦机体需要（如血糖浓度低于正常水平时），糖原即可在酶的催化下分解出葡萄糖供机体利用。 生命关联化合物 糖原的结构与支链淀粉很相似，但分支更密，每隔8~10个葡萄糖残基就出现一个a-1,6-苷键。分支的作用很重要，分支可增加水溶性，尤其是分支造成了许多非还原性的末端残基，而它们是糖原合成和分解时酶的作用部位，因而也增加了糖原合成和降解的速率。 生命关联化合物 3. 纤维素 纤维素是自然界分布最广、存在量最多的有机物。它是植物细胞的主要结构成分，占叶干重量的 10%-20%，树木和树皮重量的50%,棉纤维重量的90%。纯的纤维素最容易从棉纤维获得。在实验室，滤纸是最纯的纤维素来源。纤维素是D-葡萄糖以β-1,4-苷键相连的聚合物。 纤维素分子 生命关联化合物 纤维素是线性的多糖，但长链并非排成束，而是由相邻的羟基间氢键聚集在一起。在植物中存在的真正天然纤维素分子含有1000~15000个葡萄糖，分子量为160万~240 万，在分离纤维素的过程中会发生降解。 木材的强度主要取决于相邻的长链间羟基与羟基形成氢键的多少。除反刍动物外，一般动物（包括人）胃中无纤维素酶，不能消化纤维素。纤维素的用途很广，除可造纸外，分子中的游离羟基经硝化和乙酰化后，可制成人造丝、火棉胶、电影胶片、硝基漆等。 氨基酸、多肽、蛋白质和核酸 PART 3 生命关联化合物 第三节 氨基酸、多肽、蛋白质和核酸 生命关联化合物 学习目标 1. 掌握氨基酸的结构特点。 2. 掌握氨基酸的分类、命名和主要性质。 3. 了解多肽、蛋白质和核酸。 生命关联化合物 案例导入 1965年9月17日，中国在世界上首次人工合成结晶牛胰岛素，为人类揭开生命奥秘、解决医学难题迈出了重要一步，成为中国攀登世界科技高峰征程上的一座里程碑。牛胰岛素是一种蛋白质分子，含有2条多肽链（α链含有21个氨基酸，β链含有30个氨基酸），2条多肽链间由2个二硫键(二硫键是由两个-SH连接而成的)连接，在α链上也形成1个二硫键。人工牛胰岛素的合成，标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途中迈出了关键性的一步，促进了生命科学的发展。 问题：查找资料， 说出蛋白质、多肽链和氨基酸三者之间的关系。 生命关联化合物 一、氨基酸 分子中既含有氨基（-NH2）又含有羧基（-COOH）的化合物叫氨基酸。 氨基和羧基是氨基酸的官能团。 1. 氨基酸的分类 α-氨基酸：氨基连在羧基α-碳上。 β-氨基酸：氨基连在羧基β-碳上。 γ-氨基酸：氨基连在羧基β-碳上。 …… ω-氨基酸：氨基连在末位碳上。 生命关联化合物 天然的氨基酸都是α-氨基酸，蛋白质水解产生的氨基酸也都是α-氨基酸，构型都是L构型。 α-氨基酸的结构通式为： 生命关联化合物 中性氨基酸分子中氨基和羧基的数目相等，近乎中性； 酸性氨基酸分子中氨基的数目少于羧基，呈酸性； 碱性氨基酸分子中氨基的数目多于羧基，呈碱性。 生命关联化合物 2. 氨基酸的命名 氨基酸的系统命名法：把氨基作为羧酸的取代基来命名。氨基的位置，用希腊字母或阿拉伯数字表示。 氨基乙酸 （俗名甘氨酸） 4-甲基-2-氨基戊酸 （γ-甲基-α-氨基戊酸，俗名亮氨酸） 3-氨基丁酸 (β-氨基丁酸) 2-氨基戊二酸 （α-氨基戊二酸，俗名谷氨酸） 生命关联化合物 练一练1 2-氨基-3羟基丁酸 3-苄基-2-氨基丙酸 2,6-二氨基己酸 生命关联化合物 构成蛋白质的氨基酸有20多种，其中8种是人体不能合成的，必须从食物中摄取，称为人体必需氨基酸。 氨基酸是组成蛋白质的结构单元。蛋白质水解时，最后得到多种α-氨基酸的混合物。这些氨基酸更常使用的是它们的俗名，如甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸等。 生命关联化合物 表5-1 常见的α-氨基酸（带*的为人体必须氨基酸） 名称 结构式 单字母代号 三字母代号 等电点pI 甘氨酸 G Gly 5.97 丙氨酸 A Ala 6.00 *缬氨酸 V Val 5.96 *亮氨酸 L Leu 5.98 *异亮氨酸 I Lle 6.02 丝氨酸 S Ser 5.68 生命关联化合物 续表 名称 结构式 单字母代号 三字母代号 等电点pI *苏氨酸 T Thr 6.16 半胱氨酸 C Cys 5.05 *蛋氨酸 M Met 5.74 *苯丙氨酸 F Phe 5.48 酪氨酸 Y Tyr 5.66 脯氨酸 P Pro 6.30 生命关联化合物 名称 结构式 单字母代号 三字母代号 等电点pI *色氨酸 W Trp 5.89 天门冬氨酸 D Asp 2.77 谷氨酸 E Glu 3.22 *赖氨酸 K Lys 9.74 精氨酸 R Arg 10.76 组氨酸 H His 7.59 续表 生命关联化合物 2. 氨基酸的性质 无色结晶。 熔点较高（一般在200℃~300℃），熔化时分解。 大多数能溶于水而难溶于乙醚、苯等有机溶剂。 天然的α-氨基酸中除甘氨酸外，都具有旋光性。 生命关联化合物 (1)两性和等电点 氨基酸为两性化合物。 氨基能与酸作用生成盐。 羧基能与碱作用生成盐。 生命关联化合物 内盐：氨基和羧基在分子内形成同时具有正电荷和负电荷的两性离子。 负离子 内盐 正离子 pH＞等电点 pH=等电点 pH＜等电点 等电点：当溶液为某一酸度时，氨基酸主要以内盐的形式都存在，此时的pH值称为等电点，用pI表示 游离的氨基酸通常以内盐的形式存在，熔点较高，多数易溶于水。等电点时，氨基酸的溶解度最小。 生命关联化合物 （2）缩合反应 α-氨基酸受热时，发生两分子间的氨基与羧基间的脱水，生成环状的交酰胺。 β-氨基酸受热时，分子内脱去一分子氨，生成α,β-烯酸。 生命关联化合物 γ-氨基酸、δ-氨基酸加热至熔点时，分子内脱水生成五员环或六员环的内酰胺。内酰胺水解时又得到相应的氨基酸。 生命关联化合物 氨基酸中的氨基与羧基之间多于四个碳原子时，受热后发生许多分子间的脱水反应，生成长链的聚酰胺。 生命关联化合物 （3）与茚三酮的显色反应 α-氨基酸与茚三酮的水溶液共热时，能生成蓝紫色化合物。这个反应非常灵敏，可用来鉴别α-氨基酸。多肽和蛋白质也有此显色反应。 （4）成肽反应 在酸或碱存在下，α-氨基酸受热可发生分子间脱水，生成以酰胺键 （ ）相连的化合物，称为肽。肽分子中的酰胺键称为肽键。 肽键 生命关联化合物 生命关联化合物 二、多肽 二肽：由两个氨基酸缩合而成的肽，是最简单的肽。 多肽：由多个氨基酸缩合而成的肽。 N端：肽链有游离氨基的一端； C端：肽链有游离羧基的一端； N端 C端 生命关联化合物 由两个不同的氨基酸脱水可形成两种二肽。 甘氨酰丙氨酸（简称甘-丙） 丙氨酰甘氨酸（简称丙-甘） 生命关联化合物 多肽在医药中的医用 多肽的应用主要是集中在多肽药物、多肽药物载体、组织工程原材料、多肽营养食品等层面。 多肽药物是一种可用于疾病的预防、治疗和诊断的生物药物。多肽类药物主要包括多肽疫苗、抗肿瘤多肽、抗病毒多肽、多肽导向药物、细胞因子模拟肽、抗菌性活性肽、诊断用多肽以及其他药用小肽等。 多肽药物与一般的有机小分子药物相比，具有生物活性强、用药剂量小、毒副作用低和疗效显著等突出特点，然而其半衰期一般较短、不稳定，在体内容易被快速降解。 生命关联化合物 三、蛋白质 多肽是蛋白质分子的主要部分。多肽和蛋白质都是以α-氨基酸为基本组成单位的。 多肽：通常相对分子质量在10000以下。 蛋白质：具有更长的肽链，相对分子质量更大（分子量由几万到几百万），结构也更复杂（蛋白质有四级结构）。有些蛋白质分子中除了多肽链外，还含有糖、脂肪、和含磷、含铁等非蛋白质的辅基。蛋白质一般含C、H、O、N、S等元素，有些还含有P、Fe等。 生命关联化合物 蛋白质的四级结构 一级结构：从N端至C端的氨基酸的排列顺序，主要化学键是肽键； 二级结构：蛋白质分子某一段肽链的局部空间结构，不涉及到氨基酸残基侧链的构象。二级结构包括：α-螺旋、β-折叠、β转角和无规则卷曲。主要化学键是氢键； 三级结构：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，也就是说整条肽链中所有原子在三维空间的排布位置，三级结构的形成和稳定主要靠次级键，如疏水键、盐键、氢键和范德华力等。 四级结构：蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用。 生命关联化合物 水解：与酸、碱共热或在酶的作用下，能发生水解，先是生成多肽，最后得到α-氨基酸。 两性：和氨基酸一样，蛋白质也是两性物质。与强酸、强碱都能成盐，在酸性溶液中蛋白质带正电，在碱性溶液中带负电，在等电点时净电荷为零。 盐析：在蛋白质溶液中加入无机盐，使蛋白质析出。盐析是可逆过程，析出的蛋白质可再溶于水，并不影响蛋白质的性质。 变性：在热、紫外光照射或重金属盐等的作用下，蛋白质溶解度降低而凝固 蛋白质的性质： 生命关联化合物 练一练4 简述氨基酸、多肽、蛋白质之间的关系 α-氨基酸之间通过分子间脱水形成肽键生成多肽。 蛋白质通常是由两条或以上多肽链组成的，蛋白质分子中的多肽链更长，相对分子质量更大，结构也更复杂。有些蛋白质分子中除了多肽链外，还含有糖、脂肪、和含磷、含铁等非蛋白质的辅基。 生命关联化合物 合理膳食与营养平衡 六大营养素:水、无机盐、糖类、蛋白质、脂肪和维生素。 每日营养要均衡，食物要多样化。这样机体内各种营养素之间可以相互补充、相互制约、共同调配，以求在体内之和谐。 任何一种营养素的摄入过多或过少，都会造成营养失调，以致体内营养平衡被打破，造成机体失调，发生某种营养素缺乏或导致某种营养素过剩，诱发多种疾病等。 生命关联化合物 四、核酸 1. 核酸的组成与分类 构成核酸的单体是核苷酸。 核苷酸完全水解后生成三种不同的化合物：碱基、戊糖（核糖或脱氧核糖）和磷酸。 （1）组成 生命关联化合物 （2）分类 核酸 DNA 脱氧核糖+碱基（胸腺嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤、鸟嘌呤）+磷酸 RNA 核糖+碱基（脲嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤、鸟嘌呤）+磷酸 生命关联化合物 2. 碱基 尿嘧啶（U） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 生命关联化合物 2. 核苷与核苷酸 糖苷：糖的半缩醛羟基与氨基脱水生成的物质。 核苷：核糖、脱氧核糖与碱基形成的糖苷。 核苷酸：核苷的磷酸酯。 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 核酸：以核苷酸为基本组成单位的。核酸是由两条反向平行的多核苷酸链相互缠绕形成一个右手的双螺旋结构。 生命关联化合物 蛋白质是生物体用以表达各项功能的具体工具。 核酸则是生物用来制造蛋白质的模型。 没有核酸，就没有蛋白质。因此，核酸是最根本的生命的物质基础。 类脂化合物、萜类化合物、甾族化合物、生物碱 PART 4 生命关联化合物 第四节 类脂化合物、萜类化合物、甾族化合物、生物碱 生命关联化合物 学习目标 1.了解类脂化合物的概念、性质； 2.了解萜类化合物的概念、结构和分类； 3.了解甾族化合物的概念、结构和分类； 4.了解生物碱的一般性质； 5.了解类脂化合物、萜类化合物、甾族化合物、生物碱在药学中的应用。 生命关联化合物 一、类脂化合物 1.类脂化合物概述 类脂：结构和性质类似油脂的化合物。 常见的类脂化合物：蜡、磷脂、萜类、甾族化合物等。  生命关联化合物 2.类脂化合物的性质 常温下呈液态为油，呈固态和半固态为脂；不溶于水，易溶于有机溶剂；无固定的熔点和沸点。 3.类脂化合物在医药上的应用 （1）蜡 存在于自然界动植物体内的蜡状物质。它的主要成分是十六碳以上的偶数碳原子的羧酸和高级一元醇所形成的酯。 生命关联化合物 几种重要的蜡 主要组成 名称 熔点（℃） 存在 C15H31COOC30H61 蜂蜡 62～65 蜜蜂腹部 C15H31COOC16H33 鲸蜡 41～46 鲸鱼头部 C25H51COOC30H61 巴西蜡 83～90 巴西棕榈叶 C25H51COOC26H53 虫蜡 81.3～84 女贞树上白蜡虫的分泌物 生命关联化合物 （2）磷脂 磷脂是含有磷脂根的类脂化合物，是生命的基础物质，是构成细胞膜的重要组成部分。磷脂分为甘油磷脂和鞘磷脂两大类，分别由甘油和鞘氨醇构成。 磷酸甘油酯体内含量较多的是磷脂酰胆碱（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂），磷脂酰丝氨酸、磷脂酰甘油、二磷脂酰甘油（心磷脂）及磷脂酰肌醇等。 生命关联化合物 1）卵磷脂 纯的卵磷脂为白色蜡状物，有较强的吸水性，在空气中易氧化而变为黄色或棕色，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚及三氯甲烷。蛋黄中含有丰富的卵磷脂，牛奶、动物的脑、骨髓、心脏、肺脏、肝脏、肾脏以及大豆和酵母中都含有卵磷脂。其具有调节血清脂质、保护心脏、有益大脑、柔润皮肤、延缓衰老等用途。 卵磷脂 生命关联化合物 2）脑磷脂 脑磷脂结构与卵磷脂相似，易被氧化成棕黑色，不溶于乙醚，可溶于热乙醇。其存在于脑、神经、大豆等中，是一种优良的天然活性剂，具有特有的生物活性和生理功能，并且无毒、无刺激，也不会对环境造成污染。具有改善大脑功能、提高人体各细胞间的传递速度以及准确性等用途。 脑磷脂 生命关联化合物 二、萜类化合物 案例导入 风油精其主要成份有薄荷脑、水杨酸甲酯、樟脑、桉油、丁香酚等。其中薄荷脑、樟脑、桉油都属于萜类化合物。 萜类化合物有许多生理活性，如祛痰、止咳、驱风、发汗、驱虫、镇痛等。风油精因有消炎止痛、清凉止痒的功效，是居家、旅游常备保健良药。  问题：萜类的化合物的基本结构是怎样的呢？ 生命关联化合物 1.萜类化合物的结构 概念：由多个异戊二烯单元按不同方式头尾相连而形成的化合物。 各种异戊二烯的低聚体及其氢化物、含氧衍生物都称为萜类化合物。 异戊二烯 异戊二烯 月桂烯 柠檬烯 生命关联化合物 2.萜类化合物的分类 异戊二烯单元数 碳原子数 类别 2 10 单萜类 3 15 倍半萜 4 20 二萜类 5 25 二倍半萜 6 30 三萜类 8 40 四萜类 >8 >40 多萜类 生命关联化合物 3.萜类化合物在药学中的应用 （1）橙花醇和香叶醇 两者互为顺反异构体，他们存在于玫瑰油、橙花油、香茅油中，为无色的有玫瑰香气的液体，可用来制造香料。香叶醇是一种昆虫的性外激素，如当蜜蜂发现了食物时，它便分泌出香叶醇以吸引其他蜜蜂。 橙花醇 香叶醇 生命关联化合物 （2）薄荷醇 薄荷醇又称3-萜醇，是萜烷的C3-羟基衍生物。其分子中有3个手性碳原子，存在4对光学异构体，即（±）薄荷醇、（±）异薄荷醇、（±）新薄荷醇、（±）新异薄荷醇。自然界存在的主要是（-）-薄荷醇，存在于薄荷油中，具有芳香凉爽气味，有驱风、杀菌、防腐作用，并有局部止痛的效力。用于医药、化妆品及食品工业中，如清凉油、牙膏、糖果、烟酒等。 薄荷醇 新薄荷醇 生命关联化合物 （3）维生素A 缺少维生素A则引起眼角膜硬化，初期的症状就是夜盲症，此外会引起生殖功能衰退，骨骼成长不良及生长发育受阻等症状。 维生素A 生命关联化合物 （4）叶绿醇 叶绿醇是叶绿素的一个组成部分，用碱水解叶绿素可得到叶绿醇，叶绿醇是合成维生素K及维生素E的原料。 叶绿醇 生命关联化合物 （5）α-蒎烯 松节油的主要成分，主要用作油漆、蜡等的溶剂，是合成冰片、樟脑等的重要化工原料。松节油有局部止痛作用，可用作外用止痛药。 α-蒎烯 生命关联化合物 （6）樟脑 化学名称为2-莰酮或α-莰酮，是由樟科植物樟树中得到，并由此而得名。 樟脑 （+）樟脑 （-）樟脑 生命关联化合物 三、甾体化合物 1.甾体化合物的结构和分类 碳原子编号 基本碳架（甾核） 生命关联化合物 甾体化合物的种类很多，结构复杂，根据甾体化合物的化学结构，可以分为甾醇类、胆甾酸类、甾体激素、强心苷类、甾体皂苷类和甾体生物碱类等。常见的甾体化合物，多以其来源或生理作用来命名。  生命关联化合物 2.甾族化合物在药学中的应用 （1）胆甾醇 胆甾醇,又称胆固醇，存在于人及动物的血液、脂肪、脑髓及神经组织中。胆甾醇是无色或略带黄色的结晶，熔点148℃，微溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。 胆甾醇 生命关联化合物 （2）胆甾酸 胆甾酸存在于动物的胆汁中，从人和牛的胆汁中分离出来的胆甾酸主要为胆酸。胆酸是油脂的乳化剂，其生理作用是使脂肪乳化，促进它在肠中的水解和吸收。故胆酸被称为“生物肥皂” 。   胆酸 生命关联化合物 （3）性激素 性激素是高等动物性腺的分泌物，能控制性生理、促进动物发育、维持第二性征（如声音、体形等）的作用。他们的生理作用很强，很少量就能产生极大的影响。 性激素分为雄性激素和雌性激素两大类，两类性激素都有很多种，在生理上各有特定的生理功能。 生命关联化合物 睾酮 雌二醇 黄体酮 生命关联化合物 （4）肾上腺皮质激素 肾上腺皮质激素是哺乳动物肾上腺皮质分泌的激素，其重要功能是维持体液的电解质平衡和控制糖类的代谢。动物缺乏它会引起机能失常以至死亡。皮质醇、可的松、皮质酮等都属于此类激素。 皮质醇 可的松 皮质酮 生命关联化合物 四、生物碱 案例导入 尼古丁 烟民往往都有烟瘾，这是尼古丁长期作用的结果。尼古丁又称烟碱，少量使用对中枢神经有兴奋作用，可加快心跳，升高血压并降低食欲。大量则抑制中枢神经系统，会引起恶心、呕吐、头痛，严重时会导致死亡。 尼古丁就像其他麻醉剂一样，刚开始吸食时并不适应，会引起胸闷、恶心、头晕等不适，但如果吸烟时间久了，血液中的尼古丁达到一定浓度，反复刺激大脑并使各器官产生依赖性，此时烟瘾就缠身了。若停止吸烟，会暂时出现烦躁、失眠、厌食等所谓的“戒断症状”。 尼古丁 问题：尼古丁属于生物碱，生物碱还有哪些性质呢？ 生命关联化合物 生物碱：存在于生物体内，对生物体有强烈生理作用的含氮碱性有机化合物。 生物碱能与酸反应生成盐类。生物碱的分子构造多数属于仲胺、叔胺或季胺类，少数为伯胺类。他们的构造中常含有杂环，并且氮原子在环内。生物碱常常是很多中草药的有效成分，例如，麻黄中的平喘成分麻黄碱、黄连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等。 生命关联化合物 1.生物碱的一般性质 （1）一般性状 游离的生物碱多为结晶性或非结晶性的固体，也有液体，如烟碱。多数生物碱无色，但有少数例外，如小檗碱和一叶萩碱为黄色。多数生物碱味苦，有旋光性，左旋体常有很强的生理活性。 生命关联化合物 （2）酸碱性 大多数生物碱具有碱性，这是由于他们的分子构造中都含有氮原子，而氮原子上又有一对未共用电子对，对质子有一定吸引力，能与酸结合成盐，所以呈碱性。各种生物碱的分子结构不同，特别是氮原子在分子中存在的状态不同，所以碱性强弱也不一样。分子中的氮原子大多数结合在环状结构中，以仲胺、叔胺及季胺碱三种形式存在，均具有碱性，以季铵碱的碱性最强。若分子中氮原子以酰胺形式存在时，碱性几乎消失，不能与酸结合成盐。有些生物碱分子中除含碱性氮原子外，还含有酚羟基或羧基，所以既能与酸反应生成盐，也能与碱反应生成盐。 生命关联化合物 （3）溶解性 游离生物碱极性较小，一般不溶或难溶于水，能溶于氯仿、二氯乙烷、乙醚、乙醇、丙酮、苯等有机溶剂，在稀酸水溶液中溶解而成盐。生物碱的盐类极性较大，大多易溶于水及醇，不溶或难溶于苯、氯仿、乙醚等有机溶剂；医药上利用此性质将生物碱类药物制成易溶于水的盐来应用。 生命关联化合物 生物碱及其盐类的溶解性也有例外的情况。季铵碱如小檗碱、酰胺型生物碱和一些极性基团较多的生物碱则一般能溶于水。习惯上常将能溶于水的生物碱称为水溶性生物碱。中性生物碱则难溶于酸。含羧基、酚羟基或含内酯环的生物碱等能溶于稀碱溶液中。某些生物碱的盐类如盐酸小檗碱则难溶于水，另有少数生物碱的盐酸盐能溶于氯仿中。 生物碱的溶解性对提取、分离和精制生物碱十分重要。 生命关联化合物 （4）沉淀反应 大多数生物碱或其盐的水溶液，能与一些试剂生成难溶性的盐或配合物而沉淀。这些试剂称为生物碱沉淀剂。这种沉淀反应可用来鉴别、分离和精制生物碱。常用的生物碱沉淀剂有：碘化汞钾（K2[HgI4]）（与生物碱作用多生成白色或淡黄色沉淀）、碘化铋钾（BiI3·KI）（与生物碱作用多生成红棕色沉淀）、碘-碘化钾（KI·I2）、鞣酸、苦味酸等。 生命关联化合物 （5）颜色反应 生物碱与一些试剂反应，呈现出不同的颜色，也可用于鉴别生物碱。例如，1%的钒酸铵-浓硫酸试剂遇吗啡显棕色、遇莨菪碱显红色、遇马钱子碱显血红色、遇奎宁显淡橙色、遇番木鳖碱显蓝紫色。甲醛-浓硫酸试剂遇可待因显蓝色、遇吗啡显紫红色。这些能使生物碱发生颜色反应的试剂称为生物碱显色剂。 生命关联化合物 2.生物碱在药学中的应用 （1）莨菪碱和阿托品 莨菪碱属莨菪烷衍生物类生物碱。莨菪碱是由莨菪酸和莨菪醇缩合而形成的酯，莨菪醇是由四氢吡咯环和六氢吡啶环稠合而成的双环构造。莨菪碱在碱性条件下或受热时易消旋，其外消旋体即阿托品。 生命关联化合物 莨菪醇部分 莨菪酸部分 生命关联化合物 （2）吗啡和可待因 罂粟科植物鸦片中含有20多种生物碱，其中比较重要的有吗啡、可待因等。这两种生物碱属于异喹啉衍生物类，可看作为六氢吡啶环（哌啶环）与菲环相稠合而成的基本结构。 吗啡、可待因和海洛因 生命关联化合物 （3）麻黄碱 麻黄碱是含于中药麻黄中的一种生物碱，又叫麻黄素。一般常用的麻黄碱系指左旋麻黄碱，它与右旋的伪麻黄碱互为旋光异构体。麻黄碱和伪麻黄碱都是仲胺类生物碱，没有含氮杂环，因此他们的性质与一般生物碱不尽相同，与一般的生物碱沉淀剂也不易产生沉淀。 麻黄碱 生命关联化合物 （4）小檗碱 小檗碱，又名黄连素，存在于小檗属植物黄柏、黄连和三颗针中，它属于异喹啉衍生物类生物碱，是一种季铵化合物。黄连素具有较强的抗菌作用，医药上常用盐酸黄连素治疗菌痢、肠炎等疾病。 小檗碱（黄连素） 生命关联化合物 喜树碱 喜树碱是一种植物抗癌药物，从中国中南、西南分布的珙桐科落叶植物喜树的种子或根皮中提取的一种生物碱，它能直接破坏DNA结构与DNA结合而使DNA易受内切酶的攻击，同时抑制DNA聚合酶而影响DNA的复制，主要对增殖细胞敏感，为细胞周期特异性药物。 （5）喜树碱 谢谢！ THANK YOU $