溫州大學(xué)有機(jī)化學(xué)課件第二十章

1、12本章講授提要本章講授提要第一節(jié)第一節(jié) 雜環(huán)化合物的定義、分類與雜環(huán)化合物的定義、分類與 命名命名第二節(jié)第二節(jié) 五元單雜環(huán)化合物五元單雜環(huán)化合物第三節(jié)第三節(jié) 唑唑第四節(jié)第四節(jié) 六元雜環(huán)化合物六元雜環(huán)化合物吡啶吡啶第五節(jié)第五節(jié) 喹啉和異喹啉喹啉和異喹啉第六節(jié)第六節(jié) 嘧啶與嘌呤嘧啶與嘌呤第七節(jié)第七節(jié) 生物堿生物堿3概概 述述雜環(huán)化合物廣泛地存在于自然界，是有機(jī)化合雜環(huán)化合物廣泛地存在于自然界，是有機(jī)化合物中數(shù)目最龐大的一類。邢其毅先生在給花文物中數(shù)目最龐大的一類。邢其毅先生在給花文廷雜環(huán)化合物一書的序言中寫到：雜環(huán)化廷雜環(huán)化合物一書的序言中寫到：雜環(huán)化合物占有機(jī)化合物總數(shù)的合物占有機(jī)化合物總數(shù)的

2、65%，論文占有機(jī)化，論文占有機(jī)化學(xué)的學(xué)的13.。生物體內(nèi)具有重要生理功能的兩大色素：血生物體內(nèi)具有重要生理功能的兩大色素：血紅素和葉綠素具有雜環(huán)；紅素和葉綠素具有雜環(huán)；對生物的生長、繁殖、遺傳、變異起決定性作對生物的生長、繁殖、遺傳、變異起決定性作用的核酸具有雜環(huán)用的核酸具有雜環(huán).4此外，天然和人工合成的大多數(shù)色素、酶、此外，天然和人工合成的大多數(shù)色素、酶、染料、某些助劑，一些特殊的高分子材料以染料、某些助劑，一些特殊的高分子材料以及人類賴以生存所必須的、大量的醫(yī)藥、農(nóng)及人類賴以生存所必須的、大量的醫(yī)藥、農(nóng)藥也含有雜環(huán)。因而雜環(huán)化合物在發(fā)達(dá)國家藥也含有雜環(huán)。因而雜環(huán)化合物在發(fā)達(dá)國家受到了化學(xué)

3、家們的普遍重視。受到了化學(xué)家們的普遍重視。5第一節(jié)第一節(jié) 雜環(huán)化合物的雜環(huán)化合物的 定義、定義、 分類、與命名分類、與命名 一、定義一、定義從廣義上來講，組成環(huán)狀化合物的原子除碳從廣義上來講，組成環(huán)狀化合物的原子除碳外，還有其它的原子時(shí)，這樣的化合物就叫外，還有其它的原子時(shí)，這樣的化合物就叫雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物。6ONHOOOOONOH環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷氮雜環(huán)丙烷氮雜環(huán)丙烷 -丁酸內(nèi)酯丁酸內(nèi)酯-丁內(nèi)酰胺丁內(nèi)酰胺馬來酸酐馬來酸酐這些化合物中雖然含有雜原子，但不穩(wěn)定易開這些化合物中雖然含有雜原子，但不穩(wěn)定易開環(huán)，性質(zhì)類似于開鏈化合物。習(xí)慣上認(rèn)為的雜環(huán)，性質(zhì)類似于開鏈化合物。習(xí)慣上認(rèn)為的雜環(huán)化合物是：

4、環(huán)化合物是：定義：含有雜原子，具有芳香性或一定程度穩(wěn)定義：含有雜原子，具有芳香性或一定程度穩(wěn) 定性的環(huán)狀化合物叫定性的環(huán)狀化合物叫雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物。7二、分類與命名二、分類與命名一）、分類一）、分類雜環(huán)化合物單雜環(huán)化合物五 元 雜環(huán)化合物六 元 雜環(huán)化合物含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)含兩個(gè)雜原子的五元雜環(huán)含一個(gè)雜原子的六元雜環(huán)含兩個(gè)雜原子的六元雜環(huán)苯環(huán)與雜環(huán)相稠合雜環(huán)與雜環(huán)相稠合稠雜環(huán)化合物ONNHNNNNHNNNHN呋喃呋喃咪唑咪唑吡啶吡啶嘧啶嘧啶吲哚吲哚嘌呤嘌呤8二）、命名二）、命名雜環(huán)化合物的命名現(xiàn)在普遍采用的方法是：雜環(huán)化合物的命名現(xiàn)在普遍采用的方法是：英文名稱的音譯英文名稱的音譯 +

5、口字，表示環(huán)狀化合物?？谧?，表示環(huán)狀化合物。2）對于只含一個(gè)雜原子的化合物，編號(hào)除用阿拉伯）對于只含一個(gè)雜原子的化合物，編號(hào)除用阿拉伯?dāng)?shù)字外也可以使用希臘字母；數(shù)字外也可以使用希臘字母；3）對于含有兩個(gè)或兩個(gè)以上雜原子的化合物，為了避免）對于含有兩個(gè)或兩個(gè)以上雜原子的化合物，為了避免引起混亂只能用阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)，而不能用希臘字母。引起混亂只能用阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)，而不能用希臘字母。4）當(dāng)含有的雜原子不同時(shí)編號(hào)的順序是）當(dāng)含有的雜原子不同時(shí)編號(hào)的順序是命名時(shí)的編號(hào)原則是：命名時(shí)的編號(hào)原則是： 1）使雜原子的位次盡可能?。皇闺s原子的位次盡可能?。籓 S NH N9唑的命名唑的命名原子是氮時(shí)，則該雜環(huán)化

6、合物稱為唑。原子是氮時(shí)，則該雜環(huán)化合物稱為唑。 含有兩個(gè)雜原子的五元雜環(huán)，若至少有一個(gè)雜含有兩個(gè)雜原子的五元雜環(huán)，若至少有一個(gè)雜O12345S123455NH1234呋喃呋喃(furan)吡咯吡咯(pyrrole)噻吩噻吩(thiophene)含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)NNH12345NNH12345NS12345NO12345 吡唑吡唑(pyrazole) 咪唑咪唑(inidazole) 噻唑噻唑(thiazole) 噁唑噁唑(oxazole)10六元雜環(huán)化合物六元雜環(huán)化合物N123456123456NNNN123456123456NN 吡啶吡啶(pyridine) 噠嗪噠

7、嗪(pyridazine) 嘧啶嘧啶(pyrimidine) 吡嗪吡嗪(pyrazine)O123456123456OO=123456OO= 吡喃吡喃(pyran)-吡喃酮吡喃酮(-pyrone)-吡喃酮吡喃酮(-pyrone)11NNHCH3123455-甲基咪唑甲基咪唑NSBr123454-溴噻唑溴噻唑2呋喃甲醛(NCOOH123456吡啶3甲酸 吡啶甲酸OCHO 例：例：12稠雜環(huán)化合物稠雜環(huán)化合物N12345678N12345678NH1234567NNNHN123456789 喹啉喹啉(quinoline) 異喹啉異喹啉(isoquinoline) 嘌呤嘌呤(purine) 吲哚吲哚

8、(Indole)13第二節(jié)第二節(jié) 五元單雜環(huán)化合物五元單雜環(huán)化合物一、呋喃、吡咯、噻吩的物理性質(zhì)與結(jié)構(gòu)一、呋喃、吡咯、噻吩的物理性質(zhì)與結(jié)構(gòu)呋喃：存在于松木焦油中，有氯仿味。呋喃：存在于松木焦油中，有氯仿味。bp：31吡咯：存在于煤焦油和骨膠油中，有苯胺味吡咯：存在于煤焦油和骨膠油中，有苯胺味bp：131噻吩：存在于煤焦油中噻吩：存在于煤焦油中 ，有特殊氣味。，有特殊氣味。bp：84NH1.58DNH1.81D1、物理性質(zhì)、物理性質(zhì)2、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)14N_HOS雜原子均為sp2雜化，形成的都是56二、呋喃、吡咯、噻吩的化學(xué)性質(zhì)二、呋喃、吡咯、噻吩的化學(xué)性質(zhì)呋喃、吡咯、噻吩都具有芳香性，都能夠進(jìn)行親

9、電取代呋喃、吡咯、噻吩都具有芳香性，都能夠進(jìn)行親電取代反應(yīng)要有意識(shí)地將他們的反應(yīng)活性與苯進(jìn)行比較。反應(yīng)要有意識(shí)地將他們的反應(yīng)活性與苯進(jìn)行比較。NHOSN15XEHNHEHNHEHX+ E+XEHXEH取代取代 八 隅 體結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定五元雜環(huán)化合物的親電取代反應(yīng)主要發(fā)生在五元雜環(huán)化合物的親電取代反應(yīng)主要發(fā)生在-位位1、親電取代反應(yīng)、親電取代反應(yīng)親電取代反應(yīng)發(fā)生在親電取代反應(yīng)發(fā)生在-位時(shí)，反應(yīng)活性中間體的正電核能夠得位時(shí)，反應(yīng)活性中間體的正電核能夠得到更有效的分散，體系能量低反應(yīng)易于進(jìn)行。故：到更有效的分散，體系能量低反應(yīng)易于進(jìn)行。故：162、呋喃、吡咯、噻吩在酸性條件下都可、呋喃、吡咯、噻吩在酸性

10、條件下都可發(fā)生質(zhì)子化。吡咯在強(qiáng)酸作用下會(huì)發(fā)生聚發(fā)生質(zhì)子化。吡咯在強(qiáng)酸作用下會(huì)發(fā)生聚合生成吡咯紅；呋喃在稀酸水溶液中質(zhì)子合生成吡咯紅；呋喃在稀酸水溶液中質(zhì)子化發(fā)生在氧上，會(huì)導(dǎo)致開環(huán)反應(yīng)發(fā)生。相化發(fā)生在氧上，會(huì)導(dǎo)致開環(huán)反應(yīng)發(fā)生。相對來說噻吩對于酸比較穩(wěn)定。對來說噻吩對于酸比較穩(wěn)定。1、呋喃、吡咯、噻吩對氧化劑都敏感，、呋喃、吡咯、噻吩對氧化劑都敏感，遇到氧化劑時(shí)環(huán)都很容易被破壞。遇到氧化劑時(shí)環(huán)都很容易被破壞。五元雜環(huán)的反應(yīng)有兩點(diǎn)需要注意：五元雜環(huán)的反應(yīng)有兩點(diǎn)需要注意：17NHHHNHHHNHNHNHHHNH n吡咯紅吡咯紅OOHHOOHOH2OHOHOOH2SO4 - H2OHOAc, 90 %H

11、2O-H+吡咯在酸性條件下發(fā)生的聚合：吡咯在酸性條件下發(fā)生的聚合：呋喃在酸性條件下發(fā)生的開環(huán)：呋喃在酸性條件下發(fā)生的開環(huán)：HNHH E+ +NHNHHHNH181）硝化反應(yīng)）硝化反應(yīng) 呋喃呋喃, 吡咯和噻吩易氧化吡咯和噻吩易氧化, 一般不用硝酸直接硝化一般不用硝酸直接硝化; 通常通常用比較溫和的用比較溫和的非質(zhì)子非質(zhì)子硝化劑，且反應(yīng)在低溫下進(jìn)行。硝化劑，且反應(yīng)在低溫下進(jìn)行。CH3COCCH3 + HNO3 CH3CONO2 + CH3COOHO=O=O=乙酰硝酸酯乙酰硝酸酯NHO= CH3CONO2+5Ac2ONHNH+NO2NO2_83%17%2319SAc2O-10O= CH3CONO2+

12、SS+NO2NO22-硝基噻吩硝基噻吩3-硝基噻吩硝基噻吩 呋喃的硝化比較特殊呋喃的硝化比較特殊,相當(dāng)于先進(jìn)行相當(dāng)于先進(jìn)行1,4-加成加成, 然后再加熱或用吡啶除去乙酸然后再加熱或用吡啶除去乙酸,得到硝化產(chǎn)物。得到硝化產(chǎn)物。2-硝基呋喃硝基呋喃OONO2OHNO2HAcOAcONO2-5 - -30oC512341234202）磺化反應(yīng)）磺化反應(yīng)吡咯、呋喃不太穩(wěn)定，磺化時(shí)直接使用質(zhì)子酸會(huì)發(fā)生吡咯、呋喃不太穩(wěn)定，磺化時(shí)直接使用質(zhì)子酸會(huì)發(fā)生聚合或開環(huán)，所以使用較溫和的磺化劑：吡啶與三氧聚合或開環(huán)，所以使用較溫和的磺化劑：吡啶與三氧化硫的加合物?；虻募雍衔?。+ SO3CH2Cl2室溫NSO3NN

13、SO3NH100NHSO3-NHHClNHSO3HON SO3OSO3-NHHClOSO3Hr.t.daysClCH2CH2ClNHCl+-呋喃磺酸或呋喃磺酸或 呋喃呋喃-2-磺酸磺酸21SSH2SO4SO3HH2SO4噻吩環(huán)較穩(wěn)定，磺化可在室溫下直接使用濃硫酸，生噻吩環(huán)較穩(wěn)定，磺化可在室溫下直接使用濃硫酸，生成的成的-噻吩磺酸溶于濃硫酸。苯在室溫下不與濃硫酸噻吩磺酸溶于濃硫酸。苯在室溫下不與濃硫酸反應(yīng)，據(jù)此，常用濃硫酸洗滌來除去苯中的噻吩。反應(yīng)，據(jù)此，常用濃硫酸洗滌來除去苯中的噻吩。3）鹵代反應(yīng)）鹵代反應(yīng)反應(yīng)強(qiáng)烈，易得多鹵取代物。為了得一鹵代反應(yīng)強(qiáng)烈，易得多鹵取代物。為了得一鹵代(Cl, B

14、r)產(chǎn)物，要采用低溫、溶劑稀釋等溫和條件。產(chǎn)物，要采用低溫、溶劑稀釋等溫和條件。22OOBrOOBr2, 0稀釋(86 %)Br2, 0NHNHClNHBrEtOHSOCl2 (1 mol)Et2O, 0(80 %)BrBrBrSSBrSIBr2AcOHI2, HgOC6H6, 0(78 %)234）付）付克?；磻?yīng)克?；磻?yīng)OBF3+ Ac2OOCCH3O=H3PO4+ Ac2OS AlCl3SCCH3O2乙酰基吡咯乙?；量㎞H+ Ac2ONCCH3O100150H2乙?；秽阴；秽?乙?；绶砸阴；绶?0%7592%94%245）取代定位效應(yīng)）取代定位效應(yīng)1、第一個(gè)取代基進(jìn)入到

15、雜原子的、第一個(gè)取代基進(jìn)入到雜原子的-位位2、3位上有取代基時(shí)，呋喃、吡咯、噻吩的位上有取代基時(shí)，呋喃、吡咯、噻吩的定位效應(yīng)一致。定位效應(yīng)一致。ZG ()ZG ()3、2位上有取代基時(shí)，吡咯、噻吩的定位效應(yīng)位上有取代基時(shí)，吡咯、噻吩的定位效應(yīng)一致，一致，2-取代呋喃無論是哪一類取代基反應(yīng)總是取代呋喃無論是哪一類取代基反應(yīng)總是發(fā)生在發(fā)生在5位。位。ZG(主)(次) ()OG ( (鄰鄰、對對、間間)ZG(主)(次) (鄰對)256）吡咯的特殊反應(yīng)）吡咯的特殊反應(yīng)吡咯的弱酸性：吡咯的弱酸性：苯酚苯酚 吡咯吡咯 乙醇乙醇 氨氨Ka 1.310-10 10-15 10-18 10-35NHNK+Na

16、或 K或濃NaOHNHN+ CH3MgI+ CH4MgI吡咯可將格氏試劑分解，說明分子中有酸性氫。吡咯可將格氏試劑分解，說明分子中有酸性氫。26NK+NCH3CH3I60150NH_CH3NCORRCOCl150NH_CCH3=ONHCHO 25%NaOHCHCl3NHN=N-C6H5C6H5N2+Cl-吡咯成鹽后使環(huán)上電荷密度增高，親電取代反應(yīng)更易進(jìn)行。吡咯成鹽后使環(huán)上電荷密度增高，親電取代反應(yīng)更易進(jìn)行。_COOH1 CO22 H2ONH2甲基吡咯甲基吡咯2乙?；量┮阴；量┻量┘姿徇量┘姿徇量┘兹┻量┘兹┻量┡嫉竭量┡嫉?72、加成反應(yīng)、加成反應(yīng)1）催化氫化反應(yīng)）催化氫化反應(yīng)200

17、_ 250NHNHH2/Ni50OOH2/NiH2MoS2SS四氫呋喃四氫呋喃 （THF)四氫吡咯四氫吡咯四氫噻吩四氫噻吩四氫呋喃是個(gè)很重要的有機(jī)溶劑。含硫化合物容易使催四氫呋喃是個(gè)很重要的有機(jī)溶劑。含硫化合物容易使催化劑中毒，故噻吩的還原用一個(gè)特殊的催化劑化劑中毒，故噻吩的還原用一個(gè)特殊的催化劑MoS2。282）DielsAlder反應(yīng)反應(yīng)90 %OOOO+OOOOHH呋喃中氧原子的電負(fù)性較大，使呋喃具有較多呋喃中氧原子的電負(fù)性較大，使呋喃具有較多的共軛二烯的性質(zhì)，易于進(jìn)行狄的共軛二烯的性質(zhì)，易于進(jìn)行狄阿反應(yīng)。阿反應(yīng)。NH+HN吡咯可與活潑的親雙烯試劑易于進(jìn)行狄吡咯可與活潑的親雙烯試劑易于進(jìn)

18、行狄阿反應(yīng)。阿反應(yīng)。苯炔苯炔29 噻吩基本上不發(fā)生雙烯加成，在個(gè)別情況下生成噻吩基本上不發(fā)生雙烯加成，在個(gè)別情況下生成一個(gè)不穩(wěn)定的中間體，直接失硫轉(zhuǎn)化為別的產(chǎn)物。一個(gè)不穩(wěn)定的中間體，直接失硫轉(zhuǎn)化為別的產(chǎn)物。60 - 120SCH3H3C+ NC-CC-CN-SSCH3H3CCNCNCH3CNCNCH3SC-COOR-SSCOORCOORCH3COORCOORCH3C-COOR+30三、呋喃、吡咯、噻吩的合成三、呋喃、吡咯、噻吩的合成(C5H10O5)nH3+O水解HO _CH CH_ OHH_CH CH_ HOH H-O-3H2OH+O_CHO多聚戊糖戊糖糠醛1、利用農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)糠醛、利用農(nóng)副

19、產(chǎn)品生產(chǎn)糠醛農(nóng)副產(chǎn)品如稻糠、玉米蕊、向日葵盤等，它們是戊糖的聚合物。酸性條件下加熱水解得到戊糖，戊糖失水后就得到糠醛，糠醛失羰得到呋喃。O_CHOZn- Cr2O3 - MnO2400 415O+ CO2312、實(shí)驗(yàn)室制備法、實(shí)驗(yàn)室制備法(1)帕爾帕爾-諾爾諾爾(Paal Knorr合成法合成法)SP2S5H3CCH3OH3CCH3P2O5(NH4)2CO3100NHCH3H3CCH3_C C_ CH3OOCH2 CH232ONHSH2ONH3H2SNH3H2OH2S呋喃、吡咯、噻吩相互之間的轉(zhuǎn)化 佑爾業(yè)夫反應(yīng)33四、呋喃、吡咯的重要衍生物四、呋喃、吡咯的重要衍生物1、糠醛、糠醛糠醛是不具糠醛

20、是不具氫的芳醛，能進(jìn)行此類醛的特氫的芳醛，能進(jìn)行此類醛的特征反應(yīng)。征反應(yīng)。O_CHO2NaOHO_COONaO_CH2OH+OKCNO_CH_ C_乙醇OHO+O_CHOCH3C-O-CCH3OOCH3COONaO_CH=CHCOOH康尼查羅反應(yīng)康尼查羅反應(yīng)安息香縮合反應(yīng)安息香縮合反應(yīng)普爾金反應(yīng)普爾金反應(yīng)342、吲哚、吲哚NH1234567吲哚白吲哚白 色色 結(jié)結(jié) 晶晶 熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：52.5。少量存在于煤焦油中，。少量存在于煤焦油中，素馨花和柑橘花中也含有素馨花和柑橘花中也含有NHNH-CH2-CH2-NH2HO-CH2COOHNHNH-CH2-CH-COOHNH2-CH3色氨酸色氨酸3-甲基

21、吲哚（糞臭素）甲基吲哚（糞臭素）5-羥基色氨羥基色氨-吲哚乙酸吲哚乙酸5-羥基色氨是維持大腦思維的物質(zhì)。羥基色氨是維持大腦思維的物質(zhì)。 -吲哚乙酸是吲哚乙酸是植物生長調(diào)節(jié)劑，主要作用是使扦插枝條加速生根植物生長調(diào)節(jié)劑，主要作用是使扦插枝條加速生根35NHNH-BrOOBr20NH-NO20C6H5COONO2CH3CNNHN SO3-SO3H1.2. H+3溴吲哚溴吲哚3硝基吲哚硝基吲哚吲哚吲哚3磺酸磺酸 吲哚是苯并吡咯其性質(zhì)與吡咯類似，但其堿吲哚是苯并吡咯其性質(zhì)與吡咯類似，但其堿性比吡咯弱；親電取代反應(yīng)活性比吡咯略低，但性比吡咯弱；親電取代反應(yīng)活性比吡咯略低，但比苯高。比苯高。吲哚的親電取代

22、反應(yīng)主要發(fā)生在吲哚的親電取代反應(yīng)主要發(fā)生在位。位。363、卟吩環(huán)系化合物、卟吩環(huán)系化合物卟吩環(huán)是由四個(gè)吡咯環(huán)和四個(gè)次甲基交替相連組成卟吩環(huán)是由四個(gè)吡咯環(huán)和四個(gè)次甲基交替相連組成的大環(huán)狀共軛體系。與生命有著密切關(guān)系的兩大色的大環(huán)狀共軛體系。與生命有著密切關(guān)系的兩大色素：葉綠和素血紅素，以及維生素素：葉綠和素血紅素，以及維生素B12都含有卟吩都含有卟吩環(huán)。環(huán)。37葉綠素是綠色植物進(jìn)行光合作用所必須的催化劑。光葉綠素是綠色植物進(jìn)行光合作用所必須的催化劑。光合作用的實(shí)質(zhì)是綠色植物將太陽的光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能合作用的實(shí)質(zhì)是綠色植物將太陽的光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程。的過程。葉綠素由葉綠素由“現(xiàn)代有機(jī)合成之父現(xiàn)代

23、有機(jī)合成之父”Woodward歷時(shí)四年經(jīng)三十多步反應(yīng)，于歷時(shí)四年經(jīng)三十多步反應(yīng)，于1960年合成。年合成。 熔點(diǎn)熔點(diǎn)117120120130葉綠素葉綠素a ：b =3 ：138血紅素血紅素血紅素與蛋白質(zhì)結(jié)合生成血紅蛋白，其功能是在血液中血紅素與蛋白質(zhì)結(jié)合生成血紅蛋白，其功能是在血液中運(yùn)送氧氣和二氧化碳。運(yùn)送氧氣和二氧化碳。0、 0.1MPa 時(shí)，時(shí)，1克血紅蛋白克血紅蛋白可結(jié)合可結(jié)合1.35升升O2，血紅蛋白與，血紅蛋白與CO的結(jié)合能力是與的結(jié)合能力是與O2結(jié)結(jié)合能力的合能力的210倍。倍。血紅素血紅素1929年由年由HansFischer合成。合成。39維生素維生素B12 1926年發(fā)現(xiàn)肝臟

24、提取年發(fā)現(xiàn)肝臟提取液可治療惡性貧血，液可治療惡性貧血，1948年得到純品暗紅年得到純品暗紅色的結(jié)晶物。色的結(jié)晶物。1954年年測得其結(jié)構(gòu)。測得其結(jié)構(gòu)。合成工作在合成工作在Woodward的組織下前后有的組織下前后有19個(gè)國個(gè)國家的一百多位化學(xué)家參家的一百多位化學(xué)家參加，經(jīng)加，經(jīng)95步反應(yīng)，歷時(shí)步反應(yīng)，歷時(shí)11年，于年，于1972年宣告完年宣告完成。成。VB12的合成被成為的合成被成為有機(jī)化學(xué)界的有機(jī)化學(xué)界的“阿波羅阿波羅登月登月”。40第三節(jié)第三節(jié) 唑唑原子是氮時(shí)，則該雜環(huán)化合物稱為唑。原子是氮時(shí)，則該雜環(huán)化合物稱為唑。 含有兩個(gè)雜原子的五元雜環(huán)，若至少有一個(gè)雜含有兩個(gè)雜原子的五元雜環(huán)，若至少

25、有一個(gè)雜NNHNSNO堿性：堿性： N上上 的孤電子對的孤電子對在在sp2雜化軌道中雜化軌道中吡咯吡咯N上的上的p軌道軌道中中 有有 一一 對對 電電 子子一、噻唑一、噻唑含有硫，具有特殊的臭味。沸點(diǎn)117。一些重要的天然產(chǎn)物和藥物中含有噻唑環(huán)。1234541NNSH2NNH4+Cl-N_ CH2 _CH3_ CH2CH2OH維生素(硫胺素）維生素存在于米糠、麥麩、瘦豬肉、花生和黃豆之中。存在于米糠、麥麩、瘦豬肉、花生和黃豆之中。B1缺少時(shí)影響人體糖類的正常代謝，可引起腳氣病、缺少時(shí)影響人體糖類的正常代謝，可引起腳氣病、厭食、嘔吐和心率失調(diào)。厭食、嘔吐和心率失調(diào)。青霉素青霉素1928年由英國微

26、生物學(xué)家年由英國微生物學(xué)家Fleming發(fā)現(xiàn)，后經(jīng)一千多發(fā)現(xiàn)，后經(jīng)一千多人的努力分離出純品。人的努力分離出純品。1957年完成全合成工作。青年完成全合成工作。青霉素對化膿性球菌、鏈球菌、肺炎菌、葡萄球菌有霉素對化膿性球菌、鏈球菌、肺炎菌、葡萄球菌有顯著的抑制和殺滅作用，拯救了千百萬人的生命。顯著的抑制和殺滅作用，拯救了千百萬人的生命。42SNC=OCH_NH _ C _ R=OHOOC _(K,Na)R ： 名稱名稱CH2C6H5 青霉素青霉素GCH2C6H4NHOH 羥氨芐青霉素（阿莫西林）羥氨芐青霉素（阿莫西林） CH（NH2）C6H5 氨芐青霉素（氨比先）氨芐青霉素（氨比先）青霉素有一百

27、多個(gè)品種。過敏是含有雜菌。過去不能口服是因四元環(huán)狀內(nèi)酰胺易開環(huán)。改變結(jié)構(gòu)增加其穩(wěn)定性后可口服。后兩種可口服。最常用的青霉素G的鉀鹽。無痛注射液是苯甲醇，但苯甲醇會(huì)引起嬰幼兒臀部肌肉萎縮。43NNHNN 4-甲基咪唑和甲基咪唑和5-甲基咪唑甲基咪唑通過互變異構(gòu)相互轉(zhuǎn)化不可分離通過互變異構(gòu)相互轉(zhuǎn)化不可分離NNHNHNH3CH3C1223314455唑的唑的互變異構(gòu)：互變異構(gòu)：N-N(單鍵單鍵) 與與N=N(雙鍵雙鍵)之間的相互轉(zhuǎn)化之間的相互轉(zhuǎn)化44第四節(jié)第四節(jié) 六元雜環(huán)化合物六元雜環(huán)化合物 吡啶吡啶 吡啶存在于煤焦油與骨膠油之中。是無色吡啶存在于煤焦油與骨膠油之中。是無色具有怪臭味的液體，沸點(diǎn)具有

28、怪臭味的液體，沸點(diǎn)115.5。與水無限與水無限互溶，與乙醇、乙醚、苯等有機(jī)溶劑無限互互溶，與乙醇、乙醚、苯等有機(jī)溶劑無限互溶，它是良好的溶劑。溶，它是良好的溶劑。45 =1.17D NHN1. 吡啶的結(jié)構(gòu)吡啶的結(jié)構(gòu)N_H =2.26DNHNH =1.58D =1.81孤電子對在孤電子對在sp2雜化軌道上。雜化軌道上。吡啶吡啶N是是sp2雜化，孤對電子伸向環(huán)外不參與共雜化，孤對電子伸向環(huán)外不參與共軛，堿性較強(qiáng)。軛，堿性較強(qiáng)。在吡啶環(huán)中：誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)都是吸電子在吡啶環(huán)中：誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)都是吸電子在吡咯環(huán)中：誘導(dǎo)效應(yīng)是吸電子共軛效應(yīng)是給電子在吡咯環(huán)中：誘導(dǎo)效應(yīng)是吸電子共軛效應(yīng)是給電子666

29、5462. 吡啶的化學(xué)性質(zhì)吡啶的化學(xué)性質(zhì) 吡啶環(huán)是吡啶環(huán)是“缺電子芳環(huán)缺電子芳環(huán)”，不易發(fā)生親電取代，不易發(fā)生親電取代反反應(yīng)，但易發(fā)生親核取代反應(yīng)。應(yīng)，但易發(fā)生親核取代反應(yīng)。親電取代反應(yīng)發(fā)生親電取代反應(yīng)發(fā)生在在 位，位，親核取代反應(yīng)發(fā)生在親核取代反應(yīng)發(fā)生在位。位。吡啶環(huán)上電子云出現(xiàn)的幾率密度吡啶環(huán)上電子云出現(xiàn)的幾率密度N0.871.010.841.43471） 親電取代反應(yīng)親電取代反應(yīng)NN濃HNO3 濃H2SO4_NO2300, 一天N300浮石Br2_BrN_SO3HH2SO4(SO3)230, 一天6%3硝基吡啶硝基吡啶71%吡啶磺酸吡啶磺酸39%3溴吡啶溴吡啶付 克反應(yīng)NO！吡啶環(huán)電子密

30、度較低，親電取代反應(yīng)活性小；吡啶環(huán)電子密度較低，親電取代反應(yīng)活性小；N相當(dāng)于間位定位基。相當(dāng)于間位定位基。482） 親核取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)N_ ClN_ NH2N_ OCH3NH3 ZnCl2220CH3ONaCH3OHN_ BrBrN_ BrNH2160NH3 H2ONNu- (親核取代)NNHNuNuZ (負(fù)氫接受體)+ ZH-親核取代反應(yīng)歷程親核取代反應(yīng)歷程49齊齊巴賓（齊齊巴賓（ChiChibabin）反應(yīng)）反應(yīng)歷程：歷程：N100oCNNH-Na+H2ONNH2C6H5N(CH3)2NaNH2N+ -NH2NNH2HNNH_H+ H-NNH-+H2ONNH2-OH503） 吡啶環(huán)上

31、氮的堿性及親核性吡啶環(huán)上氮的堿性及親核性Kb：2.510-143.810-102.310-910-5NHN_NH2NRRR 環(huán)上氮的堿性環(huán)上氮的堿性NNH+BF3HClCl-N+BF3可與質(zhì)子酸或可與質(zhì)子酸或Lewis酸成鹽。常在一些反應(yīng)中加入酸成鹽。常在一些反應(yīng)中加入吡啶來接受反應(yīng)放出的吡啶來接受反應(yīng)放出的HX以促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。以促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。51+_OHCH3COCl+吡啶_OCCH3O=NH+Cl-如：如：RCH2OHCrO3 (C5H5N)2RCHOCrO3 + 2C5H5N CrO3 (C5H5N)2吡啶吡啶沙瑞特（沙瑞特（Sarret）試劑）試劑（溫和的氧化劑）（溫和的氧化劑）S

32、O3N+SO3-N+（溫和的磺化劑）（溫和的磺化劑）52 環(huán)上氮的親核反應(yīng)環(huán)上氮的親核反應(yīng)NN+CH3I -RCOClN+COR+CH3I4） 吡啶的氧化還原反應(yīng)吡啶的氧化還原反應(yīng)NCH3NCOOHO2, DMFt-BuOK, 室溫吡啶環(huán)本身很穩(wěn)定不易被氧化，但吡啶環(huán)本身很穩(wěn)定不易被氧化，但它的側(cè)鏈很容易被氧化成醛或羧酸。它的側(cè)鏈很容易被氧化成醛或羧酸。53NKMnO4NCOOHCOOH 尼古丁尼古?。焿A）（煙堿）尼古丁酸尼古丁酸（煙酸）（煙酸）煙酰胺煙酰胺NCH3HNO3NCOOHNH2_NH2NC_NH_NH2=O異煙酸異煙酸 異煙肼異煙肼（雷米封）（雷米封）雷米封是治療各類結(jié)核病的首選

33、藥物。雷米封是治療各類結(jié)核病的首選藥物。NNCH3HNO3NCOOHNH3NCONH254NH2O2 - HOAcNO30%發(fā)煙 HNO3發(fā)煙 H2SO490,4hNONO2PCl3-POCl3NNO2 從動(dòng)態(tài)的角度上看，與氮相連的氧可以看從動(dòng)態(tài)的角度上看，與氮相連的氧可以看作是一個(gè)電子儲(chǔ)存庫：作是一個(gè)電子儲(chǔ)存庫：1 、需要時(shí)，氧能提供電子，使整個(gè)環(huán)上的電荷、需要時(shí)，氧能提供電子，使整個(gè)環(huán)上的電荷密度增高；密度增高；2 、不需要時(shí)，氧不提供電子，整個(gè)環(huán)系相當(dāng)于、不需要時(shí)，氧不提供電子，整個(gè)環(huán)系相當(dāng)于吡啶鹽；吡啶鹽；NONOH2O2, 30%E+Nu-NOENONuNPCl3CH2Cl2ENPC

34、l3CH2Cl2NuN555） 吡啶側(cè)鏈吡啶側(cè)鏈-H的反應(yīng)的反應(yīng)NNHH2, Pt, 25, 3atm或或 Na + C2H5OH吡啶吡啶，-位烷基上的位烷基上的 -H與羰基與羰基 -H相似相似NCH3+CO(1)NaNH2(2)H2OCH2COHC6H5C6H5N羥醛縮合型羥醛縮合型NCH2CH3CH3NaNH2NCH2CH3CH2NCH2CH3CH2CH3CH3ISN 2反應(yīng)反應(yīng)56第五節(jié)第五節(jié) 喹啉與異喹啉喹啉與異喹啉N12345678N12345678喹啉喹啉 (quinoline)沸點(diǎn)：沸點(diǎn)：238熔點(diǎn)熔點(diǎn):-15.6 異喹啉異喹啉(isoquinoline)沸點(diǎn)：沸點(diǎn)：243熔點(diǎn)：

35、熔點(diǎn)：26.5 堿性：喹啉吡啶異喹啉堿性：喹啉吡啶異喹啉喹啉是無色有惡臭味的油狀液體，可與大多數(shù)有機(jī)喹啉是無色有惡臭味的油狀液體，可與大多數(shù)有機(jī)溶劑混溶，但在水中的溶解度很小。是一種高沸點(diǎn)溶劑混溶，但在水中的溶解度很小。是一種高沸點(diǎn)溶劑。溶劑。57一、合成一、合成1、斯克柔普（、斯克柔普（Skraup）合成法）合成法 將苯胺、甘油、硫酸、硝基苯或其他氧化劑將苯胺、甘油、硫酸、硝基苯或其他氧化劑一起作用生成喹啉的反應(yīng)稱為一起作用生成喹啉的反應(yīng)稱為斯克柔普合成斯克柔普合成。反應(yīng)歷程反應(yīng)歷程OHCH2 _ CH_ CH2OHOHH2SO4CH2 = CH_CH=O-2H2O丙烯醛丙烯醛濃H2SO4N

36、H2+CHOHCH2OHCH2OHN硝硝基基苯苯58NH2+CH=OCH2=CH12341，4加成NHCH=OCH2CH1234NHCH2CHCHHOHNH_NO2NNH2H+-H2O+氧化脫氫氧化脫氫烯醇化烯醇化濃H2SO4NH2CHOHCH2OHCH2OH+_NO2ClCl_NCl反應(yīng)中硝基苯轉(zhuǎn)化成苯胺，可作為原料循環(huán)使用反應(yīng)中硝基苯轉(zhuǎn)化成苯胺，可作為原料循環(huán)使用59(73 %)NH2+ CH2=CHC CH3OZnCl2FeCl3NCH3 也可以用其他的也可以用其他的，不飽和羰基化合物代不飽和羰基化合物代替甘油，用替甘油，用Fe3+、As2O5等作氧化劑代替硝基苯。等作氧化劑代替硝基苯。

37、100濃H2SO4NH2+ 2CH3CHONCH3硝基苯(CH3CH=CHCHO)OH1.稀HNO32.Na2S,還原NH2OHNO2OH甘油，H2SO4NOH60H2SO4(SO3)15NOHSO3HI2/NaOHNaClO,20NOHSO3HINOH喹碘仿喹碘仿喹碘仿也叫藥特靈（喹碘仿也叫藥特靈（Yatren）用于治療阿米巴痢疾）用于治療阿米巴痢疾_CH2CH2NH2Ac2O_CH2_CH2NH2O=CCH3P2O5205NCH3Pd190NCH3異喹啉的合成：異喹啉的合成：61二、喹啉、異喹啉的反應(yīng)二、喹啉、異喹啉的反應(yīng)1、親電取代反應(yīng)、親電取代反應(yīng)NHNO3H2SO40，30minNN

38、+NO2NO252%48%N+HNO3H2SO40，30minNNNO2NO290%10%喹啉、異喹啉的親電取代反應(yīng)都是發(fā)生在喹啉、異喹啉的親電取代反應(yīng)都是發(fā)生在5，8位，位，但所得比率不同。但所得比率不同。622、親核取代反應(yīng)、親核取代反應(yīng)濃NH3, 25, 加壓H2OKNH2NN_NH2N濃NH3, 25, 加壓H2OKNH2NNH2C2H5OH,C2H5ONaNClNOC2H5N150NC2H5C2H5MgBr喹啉的親核取代反應(yīng)與吡啶類似，發(fā)生在喹啉的親核取代反應(yīng)與吡啶類似，發(fā)生在位；異位；異喹啉的親核取代反應(yīng)則發(fā)生在喹啉的親核取代反應(yīng)則發(fā)生在1位上。位上。63NCH3(COOEt)2E

39、tONa, EtOHr.t., 12hNCH2COCOOEt90 %NCH3PhCHO, ZnCl2100 oC, 12hNCHCHPhNCH3PhCHO, ZnCl2165 oC, 7dNCHCHPh4 %NCH3PhCHO, ZnCl2100 oC, 12hNCHCHPh_CH3_CH33、側(cè)鏈上、側(cè)鏈上氫的反應(yīng)氫的反應(yīng)644、喹啉的氧化與還原反應(yīng)反應(yīng)、喹啉的氧化與還原反應(yīng)反應(yīng)NCrO3or HNO3NHOOC_HOOC_H2,Ni或Na + ROHNHNH5mol H2/PtAcOH ,40第六節(jié)第六節(jié) 嘧啶與嘌呤嘧啶與嘌呤 嘧啶與嘌呤的衍生物廣泛地存在于自然界，有嘧啶與嘌呤的衍生物廣泛

40、地存在于自然界，有著重要的生理作用。其中尿嘧啶、胞嘧啶、胸腺著重要的生理作用。其中尿嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤、鳥嘌呤組成了生命遺傳物質(zhì)核酸嘧啶、腺嘌呤、鳥嘌呤組成了生命遺傳物質(zhì)核酸的堿基。的堿基。65NN123456 嘧啶嘧啶(pyrimidine)NNNH2OHNHNNH2ONNOHOHNHNHOONNOHOHNHNHOOH3CH3C胞嘧啶胞嘧啶(C)尿嘧啶尿嘧啶(U)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)66NNNHN123456789NNNHN123456OHH2NNNNHN123456NH2 鳥嘌呤鳥嘌呤(G) (2-氨基氨基-6-羥基嘌呤羥基嘌呤) 腺嘌呤腺嘌呤(A) (6-氨基嘌呤氨基嘌呤)

41、嘌呤嘌呤一些含嘧啶環(huán)的藥物和維生素一些含嘧啶環(huán)的藥物和維生素67VB2又叫核黃素，是生物體內(nèi)氧化還原過程中傳遞氫又叫核黃素，是生物體內(nèi)氧化還原過程中傳遞氫及電子的輔酶。人體缺少時(shí)會(huì)患口腔炎、角膜炎、及電子的輔酶。人體缺少時(shí)會(huì)患口腔炎、角膜炎、結(jié)膜炎。它廣泛地存在于小米、大豆、綠色蔬菜和結(jié)膜炎。它廣泛地存在于小米、大豆、綠色蔬菜和肉肉 、蛋奶等食物中。、蛋奶等食物中。68一些含嘌呤環(huán)的天然產(chǎn)物一些含嘌呤環(huán)的天然產(chǎn)物第七節(jié)第七節(jié) 生物堿生物堿一、定義一、定義：存在于生物體內(nèi)，對人和動(dòng)物具有強(qiáng)烈生：存在于生物體內(nèi)，對人和動(dòng)物具有強(qiáng)烈生理作用的堿性含氮有機(jī)化合物。理作用的堿性含氮有機(jī)化合物。二、生物堿

42、的鑒別與提取二、生物堿的鑒別與提取生物堿沉淀劑生物堿沉淀劑： K2HgI4 （Mayer試劑） KBiI4 （Dragendorff試劑）一）鑒別一）鑒別69生物堿顯色劑：生物堿顯色劑：Mandelin試劑: 1%（NH4)3VO3 _濃H2SO4Marquis試劑: HCHO _濃H2SO4以及濃碘酸、濃硝酸。以及濃碘酸、濃硝酸。不同的生物堿顯示不同不同的生物堿顯示不同的顏色。的顏色。生物堿的存在有兩個(gè)特點(diǎn)：生物堿的存在有兩個(gè)特點(diǎn)： 1、不以游離態(tài)存在，而是以有機(jī)酸鹽的形式存、不以游離態(tài)存在，而是以有機(jī)酸鹽的形式存在于生物體內(nèi)。在于生物體內(nèi)。 2、不單獨(dú)存在而是一系列結(jié)構(gòu)相近的生物堿同、不單

43、獨(dú)存在而是一系列結(jié)構(gòu)相近的生物堿同時(shí)共存。時(shí)共存。Frohde試劑: 1%Na2MoO4 _濃H2SO470二）提取二）提取1、有機(jī)溶劑提取法、有機(jī)溶劑提取法a、植物細(xì)粉植物細(xì)粉 + 堿液（堿液（10%的氨水、的氨水、Na2CO3或石灰水）或石灰水）游離生物堿的水溶液游離生物堿的水溶液有機(jī)溶劑萃取有機(jī)溶劑萃取 生物堿的有機(jī)溶液生物堿的有機(jī)溶液（含有非生物堿的雜質(zhì)）（含有非生物堿的雜質(zhì)）稀酸稀酸生物堿的無機(jī)生物堿的無機(jī)酸酸 鹽鹽 水水 溶溶 液液1、濃縮、濃縮2、氨水、氨水游離生物堿的水溶液游離生物堿的水溶液 （濃度很低）（濃度很低）有機(jī)溶劑萃取有機(jī)溶劑萃取生物堿的有機(jī)溶液生物堿的有機(jī)溶液 （純

44、）（純）濃縮濃縮冷卻冷卻結(jié)晶結(jié)晶71b、植物細(xì)粉、植物細(xì)粉 + 甲醇或乙醇甲醇或乙醇加熱加熱回流回流有機(jī)溶劑提取液有機(jī)溶劑提取液H3+O生物堿的無機(jī)生物堿的無機(jī)酸酸 鹽鹽 水水 溶溶 液液Na2CO3游離生物堿的水溶液游離生物堿的水溶液 （濃度很低）（濃度很低）有機(jī)溶劑萃取有機(jī)溶劑萃取生物堿的有機(jī)溶液生物堿的有機(jī)溶液 （純）（純）濃縮濃縮冷卻冷卻結(jié)晶結(jié)晶（將該提取液濃縮（將該提取液濃縮后可得生物堿浸膏）后可得生物堿浸膏）722、離子交換法：、離子交換法： 陽離子陽離子交換反應(yīng)交換反應(yīng)R_SO3H+ + AH+HSO4-R_SO3AH+ + HHSO4- 陽陽 離離 子子交換樹脂交換樹脂 生生

45、物物 堿堿的硫酸鹽的硫酸鹽R_SO3AH+ + Na+OH- R_SO3Na+ + A + HOH游離的游離的生物堿生物堿A 有機(jī)溶劑萃取有機(jī)溶劑萃取濃縮濃縮冷卻冷卻結(jié)晶結(jié)晶、交換、交換、洗脫、洗脫R：離子交換樹脂的高分子聚合物骨架：離子交換樹脂的高分子聚合物骨架73三、幾種重要的生物堿三、幾種重要的生物堿1、麻黃素、麻黃素麻黃草莖枝中含量麻黃草莖枝中含量1.5%，其中左旋麻黃素占，其中左旋麻黃素占80%右旋假麻黃素占右旋假麻黃素占20%。麻黃素的生理作用與腎上腺素。麻黃素的生理作用與腎上腺素類似，有興奮交感神經(jīng)、增高血壓、擴(kuò)張支氣管的作類似，有興奮交感神經(jīng)、增高血壓、擴(kuò)張支氣管的作用，用于治療支氣管哮喘癥。用，用于治療支氣管哮喘癥。74麻黃素麻黃素去氧麻黃素去氧麻黃素（冰毒）（冰毒）去氧麻黃素，無色透明象冰糖，有嚴(yán)重的致幻作用去氧麻黃素，無色透明象冰糖，有嚴(yán)重的致幻作用和成癮性故稱冰毒。是搖頭丸（藍(lán)精靈、忘我