第15章含硫、磷和砷有機化合物

1、第15章含硫、磷和砷有機化合物含硫和含氧化合物對照：含硫和含氧化合物對照：R OHR SHOHSHRR，ORR，SR COH(R,)R SOH(R,)R O O R,R SS R,醇酚醚醛(酮)過氧化物硫醇硫酚硫醚硫醛(硫酮)過硫化物(thiols)(thiophenols)(sulfides)thioaldehyde(thione)(disulfides)第一節(jié)第一節(jié) 含硫有機化合物含硫有機化合物電子構(gòu)型：電子構(gòu)型：O 1s22s22p4 S 1s22s22p63s23p4 RCSOHRCOSH硫羰酸硫羥酸n含硫有機化合物是一類重要化合物，如青含硫有機化合物是一類重要化合物，如青霉素、磺胺類

2、藥物、維生素霉素、磺胺類藥物、維生素B B1 1以及輔酶以及輔酶A A等，都是含硫有機物。這些化合物在治療等，都是含硫有機物。這些化合物在治療疾病、維持生命健康和物質(zhì)代謝中起著重疾病、維持生命健康和物質(zhì)代謝中起著重要的作用。本節(jié)主要討論硫醇和硫醚以及要的作用。本節(jié)主要討論硫醇和硫醚以及與醫(yī)藥有關(guān)的含硫化合物。與醫(yī)藥有關(guān)的含硫化合物。第一節(jié)第一節(jié) 含硫有機化合物含硫有機化合物ROHArOHRSHArSH醇酚硫醇硫酚官能團：SH ( 巰基)CH3CH2CH2SHCH2=CHCH2SHCH2SHSH丙硫醇烯丙硫醇苯甲硫醇苯硫酚一、硫醇和硫醚的結(jié)構(gòu)和命名一、硫醇和硫醚的結(jié)構(gòu)和命名三、三、硫醇的化學(xué)性質(zhì)

3、硫醇的化學(xué)性質(zhì)1.1.硫醇的酸性硫醇的酸性n硫醇、硫酚的酸性比醇和酚的酸性要強。硫醇、硫酚的酸性比醇和酚的酸性要強。n RSH的的pKa11 ，ROH的的pKa18n 2RSH+HgO (RS)2Hg（白色）（白色）+H2O2RSH+(CH3COO)2Pb (RS)2Pb（黃色）（黃色）+2CH3COOHn應(yīng)用：作為重金屬中毒的解毒劑應(yīng)用：作為重金屬中毒的解毒劑 CH2CHOHCH2SHSH+ Hg2+CH2CHOHCH2SSHg1. 硫醇的酸性硫醇的酸性+ HgESHSH2+ESSHg+ H2+活性酶中毒酶ESSHg中毒酶+CH2CHSHSHCH2SO3NaESHSH活性酶+CH2CHSSC

4、H2SO3NaHg經(jīng)尿排出醫(yī)學(xué)上的幾種重金屬解毒劑：醫(yī)學(xué)上的幾種重金屬解毒劑：CH2CHCH2SHSHOHCH2CHCH2SHSHSO3NaCHCHCOONaSHSHNaOOC二巰基丙醇（BAL）二巰基丙磺酸鈉二巰基丁二酸鈉重金屬解毒劑作用機理：重金屬解毒劑作用機理：在緩和的氧化劑存在下，硫醇可被氧化生成二硫化合物（在緩和的氧化劑存在下，硫醇可被氧化生成二硫化合物（disulfide）。）。2RSH + 2NaOH + I2S S RR+ 2NaI + 2H2O二硫化合物三、三、硫醇的化學(xué)性質(zhì)硫醇的化學(xué)性質(zhì)CH2SHCHCOOHNH2OHCH2SCHCOOHNH2SCH2CHCOOHNH22在

5、蛋白質(zhì)中，二硫鍵對保持蛋白質(zhì)分子特殊空間結(jié)構(gòu)具有重要意義。在生物在蛋白質(zhì)中，二硫鍵對保持蛋白質(zhì)分子特殊空間結(jié)構(gòu)具有重要意義。在生物體內(nèi)，巰基與二硫鍵之間的氧化還原作用，是一個非常重要的生理過程。體內(nèi)，巰基與二硫鍵之間的氧化還原作用，是一個非常重要的生理過程。 三、三、硫醇的化學(xué)性質(zhì)硫醇的化學(xué)性質(zhì)+CH2SCH3SCH2CH3NaHSO3?3. 硫醇的酯化硫醇的酯化+RCOOHRSHRCOSR+ H2OCH2OHCCHCCH3OHONHCH2CH2COOHCH3(泛酸)N-(3,3-二甲基-2,4-二羥基丁酰)-3-氨基丙酸生物體內(nèi)重要的硫醇酯是乙酰輔酶生物體內(nèi)重要的硫醇酯是乙酰輔酶A（?；D(zhuǎn)移

6、酶的輔酶）（?；D(zhuǎn)移酶的輔酶）泛酸的衍生物。泛酸的衍生物。3. 硫醇的酯化硫醇的酯化HSCH2CH2NH COCH2CH2NHCOCHCOHCH3CH3CH2OPOOHOPOOHOCH2HNHOOHHHONNNH2N-氨基乙硫醇泛酸焦磷酸POHOOH腺苷-3-磷酸輔酶（輔酶（coenzyme ）A的結(jié)構(gòu)式：的結(jié)構(gòu)式：輔酶輔酶A的縮寫：的縮寫：HSCoA乙酰輔酶乙酰輔酶A的生成：的生成：CH3COOH+ HSCoACH3COSCoA+ H2O輔酶A乙酰輔酶A3、硫醇的酯化、硫醇的酯化乙酰輔酶乙酰輔酶A的功能的功能作為酰化劑作為?；瘎┧饷窰2OCH3COSCoA乙酰輔酶AHOOCCH2CCOOH

7、O檸檬酸合酶HOOCCOHCH2COOHCH2CSCoAOHOOCCOHCH2COOHCH2COOHCH3COSCoA乙酰輔酶A+CH2COSCoACOOH酶CH3CCH2COOSCoA+ CO2 + HSCOA3-酮丁脂酰CoA丙二酸單酰輔酶A乙酰輔酶乙酰輔酶A的功能的功能作為親核試劑作為親核試劑4.4.硫醚的氧化硫醚的氧化 n硫醚因分子中的硫原子上有兩對未共用電子對，可與氧原硫醚因分子中的硫原子上有兩對未共用電子對，可與氧原子成鍵而被氧化。氧化產(chǎn)物視氧化條件而異，室溫下硫醚子成鍵而被氧化。氧化產(chǎn)物視氧化條件而異，室溫下硫醚可被可被HNOHNO3 3、CrOCrO3 3或或H H2 2O O

8、2 2氧化成亞砜（氧化成亞砜（sulfoxidesulfoxide）；在高）；在高溫下，硫醚可被發(fā)煙硝酸、高錳酸鉀或過氧酸氧化成砜溫下，硫醚可被發(fā)煙硝酸、高錳酸鉀或過氧酸氧化成砜（sulfonesulfone）。）。CH3SCH3H2O2CH3SCH3OHNO3發(fā)煙CH3SCH3OO二甲亞砜二甲基砜二甲亞砜（二甲亞砜（DMSO）：良好的溶劑和藥物滲透劑。）：良好的溶劑和藥物滲透劑。4.4.硫醚的氧化硫醚的氧化 NSCH2CH2NH3CSCH3ONSCH2CH2NH3CSOCH3硫利噠嗪美索噠嗪OH3COSH3CCH3CH2COOHH3COSH3CCH3CH2COOHO硫茚酸硫醚類藥物可在代謝過

9、程中氧化成亞砜和砜。硫醚類藥物可在代謝過程中氧化成亞砜和砜。如：抗精神失常藥硫利噠嗪經(jīng)代謝氧化后，藥效增高一倍：如：抗精神失常藥硫利噠嗪經(jīng)代謝氧化后，藥效增高一倍：非甾體抗炎藥硫茚酸經(jīng)氧化代謝生成亞砜化合物后才有效：非甾體抗炎藥硫茚酸經(jīng)氧化代謝生成亞砜化合物后才有效：四、磺胺類藥物（四、磺胺類藥物（sulfa-drugssulfa-drugs） 磺胺類藥物的優(yōu)點是抗菌譜較廣，對鏈球菌和葡萄磺胺類藥物的優(yōu)點是抗菌譜較廣，對鏈球菌和葡萄球菌有很好的抑制作用。是一類重要的抗菌藥物。球菌有很好的抑制作用。是一類重要的抗菌藥物。對氨基苯磺酰胺（對氨基苯磺酰胺（，SNSN） H2NSO2NH2(sulfa

10、nilamide)磺胺類藥物是怎樣發(fā)現(xiàn)的？磺胺類藥物是怎樣發(fā)現(xiàn)的？染料（染料（prontosil）也能治?。┮材苤尾Ρ蕉穼Ρ蕉穼Π被交酋０穼Π被交酋０?935年德國病理學(xué)家年德國病理學(xué)家多馬克（多馬克（G.Domark）偶然發(fā)現(xiàn)。偶然發(fā)現(xiàn)。女兒患了鏈球菌感染，女兒患了鏈球菌感染，無藥可治，試用此染料。無藥可治，試用此染料。 (1939年因此獲諾貝爾生年因此獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎理醫(yī)學(xué)獎)H H2 2N NN NN NS SO OO ON NH H2 2HH H2 2N NN NH H2 2H H2 2N NS SO OO ON NH H2 2+四、磺胺類藥物（四、磺胺類藥物（sulfa-

11、drugssulfa-drugs） 抗菌作用與化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系：抗菌作用與化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系：n當(dāng)當(dāng)N1上的一個氫原子被某些基團（雜環(huán)）取代上的一個氫原子被某些基團（雜環(huán)）取代時，抑菌作用時，抑菌作用，如，如N4上的一個氫原子被其它上的一個氫原子被其它基團取代則作用基團取代則作用或喪失療效?；騿适Н熜?。 因具有因具有N N4 4游離氨基的磺胺與細(xì)菌繁殖所需的對氨游離氨基的磺胺與細(xì)菌繁殖所需的對氨基苯甲酸結(jié)構(gòu)極為相似，使酶難以識別而達(dá)到抑基苯甲酸結(jié)構(gòu)極為相似，使酶難以識別而達(dá)到抑菌作用。菌作用。四、磺胺類藥物（四、磺胺類藥物（sulfa-drugssulfa-drugs） 磺胺類藥物的治病機理磺胺類藥

12、物的治病機理-阻止細(xì)菌生長所需維生素的合成阻止細(xì)菌生長所需維生素的合成四、磺胺類藥物（四、磺胺類藥物（sulfa-drugssulfa-drugs） 目前常用的磺胺藥物：目前常用的磺胺藥物：四、磺胺類藥物（四、磺胺類藥物（sulfa-drugssulfa-drugs） H H2 2N NS SO OO ON NH HS SN NSTH H2 2N NS SO OO ON NH HN NN NSDSGH H2 2N NS SO OO ON NH HC CN NH HN NH H2 2SMZH H2 2N NS SO OO ON NH HN NO OC CH H3 3磺胺噻唑磺胺噠嗪磺胺咪新諾明H

13、 H2 2N NS SO OO ON NH HS SN NSTH H2 2N NS SO OO ON NH HN NN NSDSGH H2 2N NS SO OO ON NH HC CN NH HN NH H2 2SMZH H2 2N NS SO OO ON NH HN NO OC CH H3 3磺胺噻唑磺胺嘧啶磺胺咪磺胺甲基異f唑含磷、砷和含氮化合物對照含磷、砷和含氮化合物對照: :第二節(jié)第二節(jié) 含磷和砷有機化合物含磷和砷有機化合物注意各類化合物漢字的表達(dá)！注意各類化合物漢字的表達(dá)！RNH2RPH2R2NHR2PHR3NR3PR4NCl_+R4PCl_+伯胺仲胺叔胺季銨鹽伯膦仲膦叔膦季l 鹽

14、RAsH2R2AsHR3AsR4AsX_+NH3PH3AsH3伯胂仲胂季h鹽叔胂氨磷化氫磷化砷氮磷砷PH3RPH2R2PHR3PR4P+X-膦伯膦仲膦叔膦季膦鹽一、含磷有機化合物的分類和命名一、含磷有機化合物的分類和命名季鏻鹽季鏻鹽POHOHHOPOHOHROPOHRROPRRRO膦酸 烷基膦酸 二烷基膦酸 三烷基膦酸一、含磷有機化合物的分類和命名一、含磷有機化合物的分類和命名磷酸或膦酸分子中的氫原子被烴基取代后的化合物稱磷酸酯磷酸或膦酸分子中的氫原子被烴基取代后的化合物稱磷酸酯或膦酸酯：例如：或膦酸酯：例如：POHOHROOPOHROROOPORROROO磷酸烷基酯 磷酸二烷基酯 磷酸三烷基

15、酯烷基膦和烷基膦酸分子中均含有烷基膦和烷基膦酸分子中均含有CP鍵。鍵。一、含磷有機化合物的分類和命名一、含磷有機化合物的分類和命名RPOOROHRPOORORRPOOHOH膦酸膦酸一烷基酯膦酸二烷基酯一、含磷有機化合物的分類和命名一、含磷有機化合物的分類和命名H3CPOOC2H5OHH3CPOOHOH甲基膦酸O-乙基甲基膦酸酯H3CPOOHNH2甲基磷酰胺HOPOOHOH磷酸HOPOHOH亞磷酸HPOHOH次磷酸 烷基膦的結(jié)構(gòu)與胺相似。烷基膦中的磷原子也是采取不等性烷基膦的結(jié)構(gòu)與胺相似。烷基膦中的磷原子也是采取不等性sp3雜化，使烷基膦分子呈現(xiàn)角錐形結(jié)構(gòu)，但是烷基膦分子中的雜化，使烷基膦分子呈

16、現(xiàn)角錐形結(jié)構(gòu)，但是烷基膦分子中的CPC鍵角小于胺分子中的鍵角小于胺分子中的CNC鍵角：鍵角：PCH3CH3CH3NCH3CH3CH3108o99o 鍵角減小的原因是磷原子的體積比氮原子大，取代基之間的非鍵角減小的原因是磷原子的體積比氮原子大，取代基之間的非鍵張力得到緩解。鍵角減小的結(jié)果導(dǎo)致磷原子上的孤對電子裸露程鍵張力得到緩解。鍵角減小的結(jié)果導(dǎo)致磷原子上的孤對電子裸露程度增大，所以烷基膦的親核性大于胺。度增大，所以烷基膦的親核性大于胺。 二、含磷有機化合物的結(jié)構(gòu)二、含磷有機化合物的結(jié)構(gòu)PH3CCH2=CHCH2PhD=16.8o甲苯中煮沸PCH3CH2CH=CH2PhPH3CCH2=CHCH2

17、Ph+部分消旋化 三烷基膦的兩種不同的角錐構(gòu)型可以相互轉(zhuǎn)化，但其轉(zhuǎn)化能壘三烷基膦的兩種不同的角錐構(gòu)型可以相互轉(zhuǎn)化，但其轉(zhuǎn)化能壘約為約為150kJ/mol-1，比叔胺高得多，比叔胺高得多(叔胺約為叔胺約為25 kJ/mol-1)，通常需，通常需要加熱才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)化。所以，當(dāng)磷原子上連有三個不同的烴基時要加熱才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)化。所以，當(dāng)磷原子上連有三個不同的烴基時，三烴基膦分子具有手性。例如：，三烴基膦分子具有手性。例如：二、含磷有機化合物的結(jié)構(gòu)二、含磷有機化合物的結(jié)構(gòu)三、膦和胺部分性質(zhì)的而比較三、膦和胺部分性質(zhì)的而比較RNH2RPH2R2NHR2PHR3NR3PR4NCl_+R4PCl_+伯胺仲胺叔胺季

18、銨鹽伯膦仲膦叔膦季l 鹽RAsH2R2AsHR3AsR4AsX_+NH3PH3AsH3伯胂仲胂季h鹽叔胂氨磷化氫磷化砷氮磷砷堿性：叔胺叔膦；親核性：叔膦叔胺四、膦的典型反應(yīng)（不作要求）四、膦的典型反應(yīng)（不作要求）存在于生物體中POHROOHOPOROOHOPOHOHOPOROOHOPOOHOPOHOHO磷酸單酯二磷酸單酯三磷酸單酯ATP(三磷酸腺苷三磷酸腺苷)ATP在體內(nèi)常作為在體內(nèi)常作為“能源庫能源庫”，為物質(zhì)的代謝過程提供所需能量：，為物質(zhì)的代謝過程提供所需能量：ATP + H2OADP + HPO42- + H+G = -35kJ mol一般磷酸酯水解放出的熱量是其四分之一左右許多有機含

19、磷化合物是有毒的或者是劇毒的。例如：許多有機含磷化合物是有毒的或者是劇毒的。例如：CH3CHOPFCH3O-CH3沙林(sarin)1.有機磷殺蟲劑的結(jié)構(gòu)與分類：通式：R2POR1AR1,R2=烷基，烷氧基，氨基A = -OR, -SRROPOROR膦酸酯型ROPOROORROPSROORROPORONH2ROPSROSR磷酸酯型硫酮磷酸酯型磷酰胺型二硫代磷酸酯型 一些毒性相對較小的有機含磷化合物被用于農(nóng)業(yè)殺蟲劑、殺菌一些毒性相對較小的有機含磷化合物被用于農(nóng)業(yè)殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等。例如：劑、除草劑等。例如：POCH3OCH3OCHCCl3OHPOCH3OCH3OOC=CH CNHCH3CH3OPSCH3OCH3OSCH2CONHCH3PSCH3OCH3OSCHCOOC2H5CH2COOC2H5敵百蟲久效磷樂果馬拉硫磷(馬拉松)二硫代