第十四章雜環(huán)化合物 ppt課件

1、第十四章第十四章 雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物教學(xué)要求：教學(xué)要求：掌握：含氮五員、六員雜環(huán)化合物的分類(lèi)、命掌握：含氮五員、六員雜環(huán)化合物的分類(lèi)、命名、構(gòu)造及性質(zhì)。名、構(gòu)造及性質(zhì)。熟習(xí)：雜環(huán)化合物的整體分類(lèi)、命名規(guī)那么、熟習(xí)：雜環(huán)化合物的整體分類(lèi)、命名規(guī)那么、各類(lèi)化合物的構(gòu)造特征及主要性能。各類(lèi)化合物的構(gòu)造特征及主要性能。了解：雜環(huán)化合物在生命體系及醫(yī)藥中的一些了解：雜環(huán)化合物在生命體系及醫(yī)藥中的一些運(yùn)用運(yùn)用在學(xué)習(xí)本章之前，要弄清楚三個(gè)問(wèn)題：在學(xué)習(xí)本章之前，要弄清楚三個(gè)問(wèn)題：1什么是雜環(huán)化合物？什么是雜環(huán)化合物？含有一個(gè)以上雜原子的環(huán)狀化合物均稱(chēng)為雜環(huán)含有一個(gè)以上雜原子的環(huán)狀化合物均稱(chēng)為雜環(huán)化合物；常見(jiàn)

2、的雜原子有氧、硫、氮等?；衔?；常見(jiàn)的雜原子有氧、硫、氮等。2為什么要學(xué)習(xí)雜環(huán)化合物？為什么要學(xué)習(xí)雜環(huán)化合物？雜環(huán)化合物在自然界中分布很廣，種類(lèi)繁多。據(jù)雜環(huán)化合物在自然界中分布很廣，種類(lèi)繁多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)今知的有機(jī)化合物中，雜環(huán)化合物的統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)今知的有機(jī)化合物中，雜環(huán)化合物的數(shù)量，占總數(shù)的數(shù)量，占總數(shù)的65%以上；含有雜環(huán)的藥物占的以上；含有雜環(huán)的藥物占的比例更大。因此作為醫(yī)、藥學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，該章比例更大。因此作為醫(yī)、藥學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，該章的內(nèi)容就顯得非常重要。的內(nèi)容就顯得非常重要。3怎樣學(xué)習(xí)雜環(huán)化合物？怎樣學(xué)習(xí)雜環(huán)化合物？首先是對(duì)雜環(huán)化合物的分類(lèi)及命名有一個(gè)整體的首先是對(duì)雜環(huán)化合物的分類(lèi)及命

3、名有一個(gè)整體的概括了解；進(jìn)而，熟習(xí)五、六員雜環(huán)化合物命名、概括了解；進(jìn)而，熟習(xí)五、六員雜環(huán)化合物命名、構(gòu)造及性質(zhì)；重點(diǎn)掌握含氮五、六員雜環(huán)化合物構(gòu)造及性質(zhì)；重點(diǎn)掌握含氮五、六員雜環(huán)化合物的命名、構(gòu)造及性能。的命名、構(gòu)造及性能。第一節(jié)第一節(jié) 雜環(huán)化合物的分類(lèi)和命名雜環(huán)化合物的分類(lèi)和命名一一. 分類(lèi)分類(lèi)二二 命名命名1雜環(huán)化合物的命名比較復(fù)雜雜環(huán)化合物的命名比較復(fù)雜,目前我國(guó)通常目前我國(guó)通常采用音譯法。采用音譯法。1按英文名詞譯音選用同音漢字加按英文名詞譯音選用同音漢字加“口字口字旁表示雜環(huán)稱(chēng)號(hào)。這樣構(gòu)成雜環(huán)類(lèi)化合物的旁表示雜環(huán)稱(chēng)號(hào)。這樣構(gòu)成雜環(huán)類(lèi)化合物的根本命名。根本命名。2將雜環(huán)上每個(gè)原子編號(hào)

4、，并使雜原子編號(hào)將雜環(huán)上每個(gè)原子編號(hào)，并使雜原子編號(hào)最小。假設(shè)一個(gè)環(huán)上有兩個(gè)或多個(gè)不同種類(lèi)最小。假設(shè)一個(gè)環(huán)上有兩個(gè)或多個(gè)不同種類(lèi)的雜原子時(shí)，那么規(guī)定按的雜原子時(shí)，那么規(guī)定按O, S, N順序使其位順序使其位號(hào)由小到大。假設(shè)一樣種類(lèi)的雜原子上有氫號(hào)由小到大。假設(shè)一樣種類(lèi)的雜原子上有氫原子時(shí)，應(yīng)從連有氫原子的雜原子開(kāi)場(chǎng)編號(hào)。原子時(shí)，應(yīng)從連有氫原子的雜原子開(kāi)場(chǎng)編號(hào)。3 當(dāng)雜環(huán)上有取代基時(shí)當(dāng)雜環(huán)上有取代基時(shí), 先將取代基的稱(chēng)號(hào)放先將取代基的稱(chēng)號(hào)放在雜環(huán)根本稱(chēng)號(hào)的前面，并把主體環(huán)的位號(hào)寫(xiě)在雜環(huán)根本稱(chēng)號(hào)的前面，并把主體環(huán)的位號(hào)寫(xiě)在取代基的稱(chēng)號(hào)前面，以表示取代基在主體環(huán)在取代基的稱(chēng)號(hào)前面，以表示取代基在主體

5、環(huán)上的位置。上的位置。2 -甲基呋喃甲基呋喃 3-乙基吡啶乙基吡啶 4-丙基吡啶丙基吡啶4 對(duì)于一些簡(jiǎn)單的稠雜環(huán)化合物，可直接采對(duì)于一些簡(jiǎn)單的稠雜環(huán)化合物，可直接采用音譯法命名并有其固定的編號(hào)用音譯法命名并有其固定的編號(hào)喹啉喹啉 異喹啉異喹啉 吲哚吲哚5 當(dāng)環(huán)上只需一個(gè)雜原子時(shí)當(dāng)環(huán)上只需一個(gè)雜原子時(shí), 有時(shí)以希臘字有時(shí)以希臘字母母、編號(hào)編號(hào), 接近雜原子的碳原子為接近雜原子的碳原子為-位位,其次為其次為-、-位位-氯呋喃氯呋喃-乙基吡啶乙基吡啶-吲哚乙酸吲哚乙酸吖啶吖啶 嘌呤嘌呤6為了命名方便為了命名方便, 有時(shí)也將雜環(huán)作為取代基有時(shí)也將雜環(huán)作為取代基2-呋喃甲醛呋喃甲醛(糠醛糠醛)3-吡啶甲

6、酸吡啶甲酸(煙酸煙酸)7含有含有“飽和原子的雜環(huán)化合物的命名飽和原子的雜環(huán)化合物的命名 當(dāng)雜環(huán)上含有一個(gè)當(dāng)雜環(huán)上含有一個(gè)“飽和原子時(shí)，往往存在飽和原子時(shí)，往往存在互變異構(gòu)體，為了區(qū)別異構(gòu)體，在命名時(shí)要將互變異構(gòu)體，為了區(qū)別異構(gòu)體，在命名時(shí)要將“飽和原子上的氫原子的位置用阿拉伯?dāng)?shù)字表飽和原子上的氫原子的位置用阿拉伯?dāng)?shù)字表示出來(lái)。示出來(lái)。 7H-嘌呤嘌呤9H -嘌呤嘌呤第二節(jié)第二節(jié) 芳香六元雜環(huán)芳香六元雜環(huán)一、吡啶的構(gòu)造和性質(zhì)一、吡啶的構(gòu)造和性質(zhì)1 構(gòu)造構(gòu)造吡啶分子中的五個(gè)碳原子和一個(gè)氮原子都以吡啶分子中的五個(gè)碳原子和一個(gè)氮原子都以sp2雜化軌道構(gòu)成雜化軌道構(gòu)成鍵鍵, 組成六元平面環(huán)狀構(gòu)造。碳組成

7、六元平面環(huán)狀構(gòu)造。碳原子的原子的p軌道和氮原子的軌道和氮原子的p軌道相互平行并側(cè)面軌道相互平行并側(cè)面重疊重疊, 垂直于六元環(huán)平面垂直于六元環(huán)平面,構(gòu)成環(huán)狀共軛體系。氮構(gòu)成環(huán)狀共軛體系。氮原子未共用電子對(duì)占據(jù)另外一個(gè)原子未共用電子對(duì)占據(jù)另外一個(gè)sp2雜化軌道雜化軌道, 不參與環(huán)的共軛體系不參與環(huán)的共軛體系, 以孤電子對(duì)的方式存在。以孤電子對(duì)的方式存在。 吡啶構(gòu)造吡啶構(gòu)造表示圖表示圖 2 性質(zhì)性質(zhì)1具有一定的芳香性，但不及苯強(qiáng)。這是由具有一定的芳香性，但不及苯強(qiáng)。這是由于氮原子的電負(fù)性比碳原子大于氮原子的電負(fù)性比碳原子大, 使得吡啶環(huán)上的使得吡啶環(huán)上的碳原子電子云密度較苯低碳原子電子云密度較苯低,

8、 氮原子附近電子云密氮原子附近電子云密度較大度較大,電子云密度分布沒(méi)有苯環(huán)均勻。親電取電子云密度分布沒(méi)有苯環(huán)均勻。親電取代反響比苯困難，取代基主要進(jìn)入氮原子的代反響比苯困難，取代基主要進(jìn)入氮原子的位位反響比苯難。反響比苯難。 是由于吡啶環(huán)上氮原子的吸電子作用使得環(huán)上是由于吡啶環(huán)上氮原子的吸電子作用使得環(huán)上碳原子電子云密度較苯低碳原子電子云密度較苯低,尤其與質(zhì)子或其它尤其與質(zhì)子或其它Lewis酸結(jié)合后酸結(jié)合后, 氮的吸電子作用更強(qiáng)氮的吸電子作用更強(qiáng), 不易進(jìn)展不易進(jìn)展親電取代反響。假設(shè)在劇烈條件下親電取代反響。假設(shè)在劇烈條件下, 可以在可以在位位發(fā)生親電取代反響，但產(chǎn)量也較低。發(fā)生親電取代反響，

9、但產(chǎn)量也較低。2具有堿性。吡啶的堿性具有堿性。吡啶的堿性(pKb=8.8)比苯胺比苯胺強(qiáng)強(qiáng), 比氨和脂肪胺弱比氨和脂肪胺弱,與無(wú)機(jī)酸作用能構(gòu)成鹽。與無(wú)機(jī)酸作用能構(gòu)成鹽。NN+HCl+HCl-3易溶于水。這是由于吡啶氮原子上未參與易溶于水。這是由于吡啶氮原子上未參與成鍵的孤對(duì)電子所致。吡啶能經(jīng)過(guò)構(gòu)成氫鍵與水成鍵的孤對(duì)電子所致。吡啶能經(jīng)過(guò)構(gòu)成氫鍵與水互溶，但吡啶環(huán)上引入羥基或氨基后互溶，但吡啶環(huán)上引入羥基或氨基后, 化合物的化合物的水溶性卻明顯降低水溶性卻明顯降低,而且引入的羥基或氨基數(shù)目而且引入的羥基或氨基數(shù)目愈多愈多,水溶性愈差水溶性愈差, 這與普通開(kāi)鏈及碳環(huán)化合物情這與普通開(kāi)鏈及碳環(huán)化合物情

10、況完全不同。主要緣由是溶質(zhì)分子間締合況完全不同。主要緣由是溶質(zhì)分子間締合(分子分子間氫鍵等間氫鍵等)，抑制了與水分子間的締合。，抑制了與水分子間的締合。 4吡啶的氧化和復(fù)原反響吡啶的氧化和復(fù)原反響 吡啶環(huán)對(duì)氧化劑較苯更為穩(wěn)定。當(dāng)環(huán)上連吡啶環(huán)對(duì)氧化劑較苯更為穩(wěn)定。當(dāng)環(huán)上連有烷基側(cè)鏈時(shí)有烷基側(cè)鏈時(shí),側(cè)鏈可被氧化成羧酸側(cè)鏈可被氧化成羧酸,保管吡啶保管吡啶環(huán)。環(huán)。吡啶較苯易被復(fù)原吡啶較苯易被復(fù)原, 用金屬鈉和乙醇或催化加氫用金屬鈉和乙醇或催化加氫, 均可使吡啶復(fù)原成六氫吡啶。均可使吡啶復(fù)原成六氫吡啶。六氫吡啶又稱(chēng)哌啶六氫吡啶又稱(chēng)哌啶(pKb=2.8), 是仲胺化合物是仲胺化合物, 堿堿性較吡啶強(qiáng)性較吡

11、啶強(qiáng)106倍倍二嘧啶及其衍生物二嘧啶及其衍生物嘧啶是含有兩個(gè)氮原子的六元雜環(huán)。無(wú)色固體嘧啶是含有兩個(gè)氮原子的六元雜環(huán)。無(wú)色固體, 熔點(diǎn)為熔點(diǎn)為22，易溶于水，也具有弱堿性，親電取，易溶于水，也具有弱堿性，親電取代反響也較困難。代反響也較困難。嘧啶的衍生物在自然界分布很廣嘧啶的衍生物在自然界分布很廣, 它可單獨(dú)存在它可單獨(dú)存在或與其它環(huán)系稠合存在于維生素、生物堿及蛋白或與其它環(huán)系稠合存在于維生素、生物堿及蛋白質(zhì)中質(zhì)中, 許多合成的藥物也含有嘧啶構(gòu)造。在核酸許多合成的藥物也含有嘧啶構(gòu)造。在核酸的組成中的組成中, 包括有胞嘧啶包括有胞嘧啶(cytosine)、尿嘧啶、尿嘧啶(uracil)和胸腺嘧啶

12、和胸腺嘧啶(thymine)等。等。 胞嘧啶胞嘧啶(C)尿嘧啶尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)這些嘧啶衍生物可以產(chǎn)生酮式和烯醇式的互變異這些嘧啶衍生物可以產(chǎn)生酮式和烯醇式的互變異構(gòu)景象構(gòu)景象,目前臨床上運(yùn)用的磺胺類(lèi)抗菌藥也有包含嘧啶環(huán)目前臨床上運(yùn)用的磺胺類(lèi)抗菌藥也有包含嘧啶環(huán)的的TMP(磺胺增效劑磺胺增效劑) 5-FU(抗癌藥物抗癌藥物)第三節(jié)第三節(jié) 五元雜環(huán)化合物五元雜環(huán)化合物一、吡咯、呋喃和噻吩的構(gòu)造和性質(zhì)一、吡咯、呋喃和噻吩的構(gòu)造和性質(zhì)1. 構(gòu)造及特征構(gòu)造及特征吡咯吡咯呋喃呋喃 噻吩噻吩由于吡咯、呋喃和噻吩環(huán)中氮、氧、硫的給電由于吡咯、呋喃和噻吩環(huán)中氮、氧、硫的給電子共軛效應(yīng)大于吸電

13、子的誘導(dǎo)效應(yīng)，電子離域子共軛效應(yīng)大于吸電子的誘導(dǎo)效應(yīng)，電子離域的結(jié)果使雜原子上的結(jié)果使雜原子上電子云密度降低，碳原子上電子云密度降低，碳原子上電子云密度升高。所以，碳原子上的芳香性親電子云密度升高。所以，碳原子上的芳香性親電取代反響較苯容易，取代基普通進(jìn)入電取代反響較苯容易，取代基普通進(jìn)入-位但位但穩(wěn)定性及芳香性比苯小，這是由于雜環(huán)上的穩(wěn)定性及芳香性比苯小，這是由于雜環(huán)上的電電子云密度不象苯那么均勻。子云密度不象苯那么均勻。2 吡咯的酸堿性吡咯的酸堿性由于吡咯分子中氮原子上的未共用電子對(duì)參由于吡咯分子中氮原子上的未共用電子對(duì)參與了環(huán)的共軛，使與了環(huán)的共軛，使N上的電子云密度降低上的電子云密度降

14、低, N-H鍵極性添加表現(xiàn)出弱酸性鍵極性添加表現(xiàn)出弱酸性(pKa=17.5)。 吡咯在無(wú)水條件下可以與固體苛性鉀共熱成鹽。吡咯在無(wú)水條件下可以與固體苛性鉀共熱成鹽。3 親電取代反響親電取代反響二二 吡咯的衍生物吡咯的衍生物卟吩卟吩血紅素血紅素三三 咪唑的構(gòu)造與功能了解咪唑的構(gòu)造與功能了解第四節(jié)第四節(jié) 稠雜環(huán)化合物稠雜環(huán)化合物稠雜環(huán)化合物是指兩個(gè)或兩個(gè)以上雜環(huán)稠合或由稠雜環(huán)化合物是指兩個(gè)或兩個(gè)以上雜環(huán)稠合或由苯環(huán)與雜環(huán)稠合而成的雜環(huán)化合物。由苯環(huán)與雜苯環(huán)與雜環(huán)稠合而成的雜環(huán)化合物。由苯環(huán)與雜環(huán)化合物稠合的雜環(huán)化合物又稱(chēng)為苯稠雜環(huán)。常環(huán)化合物稠合的雜環(huán)化合物又稱(chēng)為苯稠雜環(huán)。常見(jiàn)的稠雜環(huán)化合物有嘌呤

15、、吲哚、喹啉等及其衍見(jiàn)的稠雜環(huán)化合物有嘌呤、吲哚、喹啉等及其衍生物，本節(jié)主要討論嘌呤及其衍生物的構(gòu)造和性生物，本節(jié)主要討論嘌呤及其衍生物的構(gòu)造和性質(zhì)。嘌呤在水溶液中可發(fā)生互變異構(gòu)質(zhì)。嘌呤在水溶液中可發(fā)生互變異構(gòu), 它有兩種它有兩種互變異構(gòu)體?；プ儺悩?gòu)體。() 9H -嘌呤嘌呤() 7H -嘌呤嘌呤嘌呤本身在自然界中不存在嘌呤本身在自然界中不存在, 但它的衍生物廣泛但它的衍生物廣泛分布于動(dòng)植物中分布于動(dòng)植物中, 其中腺嘌呤其中腺嘌呤(adenine)和鳥(niǎo)嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤(guanine)是嘌呤的兩個(gè)重要衍生物，均為核酸的是嘌呤的兩個(gè)重要衍生物，均為核酸的堿基。堿基。腺嘌呤腺嘌呤(A)鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤(G

16、)次黃嘌呤、黃嘌呤和尿酸是腺嘌呤與鳥(niǎo)嘌呤在體次黃嘌呤、黃嘌呤和尿酸是腺嘌呤與鳥(niǎo)嘌呤在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物，均為嘌呤的衍生物內(nèi)的代謝產(chǎn)物，均為嘌呤的衍生物, 存在于哺乳存在于哺乳動(dòng)物的尿和血中。動(dòng)物的尿和血中。次黃嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤黃嘌呤尿酸尿酸尿酸具有酮式和烯醇型兩種互變異構(gòu)體。尿酸具有酮式和烯醇型兩種互變異構(gòu)體。第四節(jié)第四節(jié) 相關(guān)知識(shí)相關(guān)知識(shí)磺胺類(lèi)藥物磺胺類(lèi)藥物根本情況根本情況 磺胺磺胺(sulfanilamide SN)是是1935年世界年世界上問(wèn)世的第一個(gè)治療全身性細(xì)菌感染的特效藥；上問(wèn)世的第一個(gè)治療全身性細(xì)菌感染的特效藥；磺胺類(lèi)藥物磺胺類(lèi)藥物(sulfa drug)的優(yōu)點(diǎn)是抗菌譜較廣，的優(yōu)點(diǎn)是抗菌譜較廣，對(duì)鏈球菌和葡萄球菌等有很好的抑制造用?；菍?duì)鏈球菌和葡萄球菌等有很好的抑制造用?；前奉?lèi)藥物的根本構(gòu)造是對(duì)氨基苯磺酰胺，簡(jiǎn)稱(chēng)胺類(lèi)藥物的根本構(gòu)造是對(duì)氨基苯磺酰胺，簡(jiǎn)稱(chēng)磺胺。磺胺。 構(gòu)造特征在磺胺的根本構(gòu)造中，有兩個(gè)重要構(gòu)造特征在磺胺的根本構(gòu)造中，有兩個(gè)重要基團(tuán)，即