几类天然有机化合物课件

1大学基础化学大学基础化学第二十二章第二十二章 几类天然有机化合物几类天然有机化合物22-2 生物碱生物碱 一、生物碱的一般性质一、生物碱的一般性质二、生物碱的提取方法二、生物碱的提取方法22-3 萜类和甾体萜类和甾体一、萜类一、萜类二、甾体化合物二、甾体化合物22-1 杂环化合物杂环化合物 一、杂环化合物概述一、杂环化合物概述三、重要的杂环化合物三、重要的杂环化合物二、杂环化合物的性质二、杂环化合物的性质三、几种重要的生物碱三、几种重要的生物碱2大学基础化学大学基础化学本章重点本章重点v杂环的音译命名法杂环的音译命名法v几种重要杂环的结构与性质几种重要杂环的结构与性质v嘧啶、嘌呤的羟基与氨基衍生物的互变异构现象嘧啶、嘌呤的羟基与氨基衍生物的互变异构现象v萜类和甾体的结构萜类和甾体的结构1.1.了解杂环化合物的分类命名和杂环化合物的主要化学性质了解杂环化合物的分类命名和杂环化合物的主要化学性质2.2.了解一些重要的杂环化合物的结构、性质和作用了解一些重要的杂环化合物的结构、性质和作用3.3.了解事物碱的一般性质、提取方法和几类重要的生物碱了解事物碱的一般性质、提取方法和几类重要的生物碱4.4.了解萜类和甾体化合物的分类、结构特点及其重要化合物了解萜类和甾体化合物的分类、结构特点及其重要化合物学习要求学习要求3大学基础化学大学基础化学 杂环化合物是指环上含有非碳原子的一类环状杂环化合物是指环上含有非碳原子的一类环状化合物。环上的非碳原子称为杂原子，常见的杂化合物。环上的非碳原子称为杂原子，常见的杂原子有原子有O、S、N。含杂原子的环状结构称为杂环，。含杂原子的环状结构称为杂环，杂环结构较稳定，具有一定芳香性。杂环结构较稳定，具有一定芳香性。如血红素、叶绿素、核酸、维生素、生物碱如血红素、叶绿素、核酸、维生素、生物碱等，都是含氮杂环。等，都是含氮杂环。一、杂环化合物概述一、杂环化合物概述22-1 杂环化合物杂环化合物 4大学基础化学大学基础化学1.1.杂环化合物的分类杂环化合物的分类杂环化合物单杂环化合物稠杂环化合物五元杂环六元杂环苯杂环杂环杂环5大学基础化学大学基础化学音译法（带音译法（带“口口”旁的同音汉字）旁的同音汉字）编号：（杂环上有取代基时），从杂原子算编号：（杂环上有取代基时），从杂原子算起，依次用起，依次用1 1，2 2，3 3，4 4，55编号。（编号。（，则从杂原子相邻的碳原子依次编号）则从杂原子相邻的碳原子依次编号）如杂环上不止一个杂原子时，则从如杂环上不止一个杂原子时，则从O、S、N顺序编号。编号时杂原子的位次数字之和应最小。顺序编号。编号时杂原子的位次数字之和应最小。2.2.杂环化合物的命名杂环化合物的命名6大学基础化学大学基础化学五元杂环五元杂环ONSH.543,12,呋喃呋喃 吡咯吡咯 噻吩噻吩 7大学基础化学大学基础化学编号原则：编号原则：（1）含）含1个杂原子时，从杂原子开始用阿拉伯个杂原子时，从杂原子开始用阿拉伯数字或数字或从靠近杂原子的碳原子从靠近杂原子的碳原子用希腊字母用希腊字母、编号编号。N NN84 5 45 3 6 36 2 7 21 1O14 35 2喹啉喹啉呋喃呋喃吡啶吡啶8大学基础化学大学基础化学编号原则：编号原则：（2）当杂环中有）当杂环中有2个杂原子时，按个杂原子时，按O、S、NH、N顺序编号顺序编号。NON NN45 36 24 3 4 35 2 5 21 1 1NNH噁唑噁唑咪唑咪唑 嘧啶嘧啶 9大学基础化学大学基础化学命名：命名：一般以杂环为母体，但环上有一般以杂环为母体，但环上有CHO、COOH、CONH2等基团时等基团时,则以醛、羧酸、酰胺作为母体。则以醛、羧酸、酰胺作为母体。NBrNNO2HNCH2COOHHNNNNNH2HOCHOO2N5-硝基硝基-2-呋喃甲醛呋喃甲醛 2-硝基吡咯硝基吡咯 3-溴吡啶溴吡啶6-氨基嘌呤氨基嘌呤 3-吲哚乙酸吲哚乙酸10大学基础化学大学基础化学3.3.杂环化合物杂环化合物的结构的结构ONSH.543,12,呋喃呋喃 吡咯吡咯 噻吩噻吩 杂原子（杂原子（O、S、N）杂化态均为）杂化态均为sp2杂化杂化11大学基础化学大学基础化学呋喃呋喃吡咯吡咯吡啶吡啶 碳原子、杂原子碳原子、杂原子 sp2环状共轭体系环状共轭体系符合休克尔规则符合休克尔规则有芳香性有芳香性12大学基础化学大学基础化学二、杂环化合物的性质二、杂环化合物的性质1.取代反应取代反应（1）卤代反应卤代反应HAcSBrHBrBr2S+-溴代噻吩溴代噻吩IIIINHNaOHI2HN+2,3,4,5-四碘吡咯四碘吡咯13大学基础化学大学基础化学磺化反应磺化反应吡啶 SO3HNHSO3HN+-吡咯磺酸吡咯磺酸NN。+CSO3HH2SO4(浓)220-吡啶磺酸吡啶磺酸14大学基础化学大学基础化学硝化反应硝化反应C。NO2+HNCH3COONO2NH(CH3CO)2O10硝酸乙酰酯硝酸乙酰酯 -硝基吡咯硝基吡咯HNO3H2SO4（浓）C300+NO2。NN(浓)-硝基吡啶硝基吡啶15大学基础化学大学基础化学酰化反应酰化反应C。+OHNNH(CH3CO)2OCCH3200-乙酰基吡咯乙酰基吡咯C。+NNaNH2150NNHNa+H2N+NaOHNH2H2O16大学基础化学大学基础化学2.2.加成反应加成反应加压，Pt180H2NHCHN2+。四氢吡咯，四氢吡咯，pKb=3.7N加压Pt+H2HN四氢喹啉四氢喹啉 17大学基础化学大学基础化学3.氧化反应氧化反应HNO3COOHNNCH3-吡啶甲酸吡啶甲酸+COOHKMnO4COOHNNNCOOHCO2,-吡啶二甲酸吡啶二甲酸18大学基础化学大学基础化学4.4.酸碱性酸碱性H2O+NKKOHHN+(固)吡咯钾盐吡咯钾盐 ClHClN+NH+吡啶盐酸盐吡啶盐酸盐 19大学基础化学大学基础化学三、重要的杂环化合物三、重要的杂环化合物1.血红素和叶绿素血红素和叶绿素H3CH3CCH3HOOCCH2CH2CH2CH2COOHCH=CH2H2C=CHFeCHCHCHCHNNNNCH3血红素的结构血红素的结构 20大学基础化学大学基础化学COORCH2CH2COOCH3CHC=OCH2CH3MgRH3CH3CH2C=CHCHCHCHNNNNCH3HH CR=-CH3叶绿素叶绿素aR=-CHO为叶绿素为叶绿素bCH3CH2RCH3CH3CH3CH3叶绿素的结构叶绿素的结构 21大学基础化学大学基础化学2.烟酸、烟酰胺、维生素烟酸、烟酰胺、维生素BCOOHN烟酸烟酸：-吡啶甲酸吡啶甲酸(熔点熔点236237)NCONH2烟酰胺烟酰胺：-吡啶甲酰胺吡啶甲酰胺 (熔点熔点128131)HOH3CCH2OHCH2OHN吡哆素又称维生素吡哆素又称维生素B6，它是吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺的总称，其结构如下：，它是吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺的总称，其结构如下：吡哆醇吡哆醇CHOHOH3CCH2OHN吡哆醛吡哆醛CH2NH2HOH3CCH2OHN吡哆胺吡哆胺22大学基础化学大学基础化学3.3.吲哚乙酸吲哚乙酸HNCH2COOH-吲哚乙酸吲哚乙酸(熔点熔点164)23大学基础化学大学基础化学4.4.嘧啶、嘌呤嘧啶、嘌呤NNHNNNH2腺嘌呤腺嘌呤HNNOHOHNNH2NH2NNNHNN亚胺醇式亚胺醇式 酰胺式酰胺式 鸟嘌呤鸟嘌呤 24大学基础化学大学基础化学OHONNNNHHOOH亚胺醇式亚胺醇式酰胺式酰胺式尿嘧啶尿嘧啶ONNNH2NNHOHNH2亚胺醇式亚胺醇式酰胺式酰胺式胞嘧啶胞嘧啶CH3CH3OHOHHNNNNOOH亚胺醇式亚胺醇式酰胺式酰胺式胸腺胸腺嘧啶嘧啶25大学基础化学大学基础化学 用含多聚戊糖的米糠、玉米芯、花生壳、高粱用含多聚戊糖的米糠、玉米芯、花生壳、高粱杆等农副产品来制取。杆等农副产品来制取。5.5.糠糠醛醛(-呋喃甲醛呋喃甲醛)H2O3+O(C5H8O4)nn H2OCHCHCCHOHOHHCHOOHHOHCHO稀酸稀酸戊醛糖戊醛糖糠醛糠醛26大学基础化学大学基础化学一、生物碱的一般性质一、生物碱的一般性质1.1.沉淀反应沉淀反应 生物碱的中性或酸性水溶液遇一些试剂生物碱的中性或酸性水溶液遇一些试剂(沉淀沉淀剂剂)生成沉淀。生成沉淀。碘化汞钾碘化汞钾(K2HgI4)多生成淡黄色沉淀多生成淡黄色沉淀 碘化铋钾碘化铋钾(BiI3KI)多生成红棕色沉淀多生成红棕色沉淀 碘碘化钾碘碘化钾(KII2)沉淀多为棕色沉淀多为棕色 2.2.颜色反应颜色反应 显色试剂有浓硫酸显色试剂有浓硫酸、硝酸硝酸、铬酸铬酸 等等 22-2 生物碱生物碱 27大学基础化学大学基础化学二、生物碱的提取方法二、生物碱的提取方法1.1.有机溶剂提取法有机溶剂提取法 2.2.稀酸提取法稀酸提取法三、几种重要的生物碱三、几种重要的生物碱1.1.烟碱烟碱(又名尼古丁又名尼古丁)NCH3N2.2.颠茄碱颠茄碱(又称阿托品又称阿托品)*NCH2OHOHOCH3CCH28大学基础化学大学基础化学3.麻黄碱麻黄碱(又称麻黄素又称麻黄素)OHCH3HH*NHCH3(-)-麻黄碱麻黄碱HH*CH3HONHCH3(+)-假麻黄碱假麻黄碱ONOHOONCH3CH24.喜树碱喜树碱29大学基础化学大学基础化学5.吗啡碱吗啡碱R=R=H吗啡吗啡R=CH3，R=H 可待因可待因R=R=-COCH3海洛因海洛因30大学基础化学大学基础化学6.小檗碱小檗碱+OHOCH3OCH3NOOH2C黄黄连连素素 7.咖啡碱咖啡碱(咖啡因咖啡因)NCH3CH3OONNH3CN咖啡碱咖啡碱 HNCH3CH3OONNN可可碱可可碱HNCH3OONNH3CN 茶碱茶碱 31大学基础化学大学基础化学一、萜类一、萜类 萜类可以看成是由若干个异戊二烯单位头尾相萜类可以看成是由若干个异戊二烯单位头尾相连而成的低聚合体及其含氧衍生物。连而成的低聚合体及其含氧衍生物。1.1.分类分类类别类别单萜单萜倍半萜倍半萜二萜二萜三萜三萜四萜四萜多萜多萜异戊二烯异戊二烯单位单位2 23 34 46 68 88 8碳原子数碳原子数10101515202030304040404022-3 萜类和甾体萜类和甾体32大学基础化学大学基础化学2.重要萜类化合物重要萜类化合物香叶醇香叶醇H3CCH2OHCH3CH3OH*薄荷醇薄荷醇*CH3-蒎烯蒎烯*CH2-蒎烯蒎烯*O*樟脑樟脑 (坎酮坎酮)33大学基础化学大学基础化学COOCH3RRH3COCH3 JH1：R=-C2H5，R=-C2H5JH2：R=-C2H5，R=-CH3JH3：R=-CH3，R=-CH3昆虫保幼激素昆虫保幼激素CH2OH维生素维生素A1CH2OH维生素维生素A234大学基础化学大学基础化学苧烯苧烯（来源于柠檬、橘子（来源于柠檬、橘子 ）山道年山道年 OH*O薄荷醇薄荷醇 （来源于薄荷油）（来源于薄荷油）蒎烯蒎烯 （来源于松节油）（来源于松节油）樟脑樟脑（来源于松节油）（来源于松节油）OOO35大学基础化学大学基础化学番茄红素番茄红素-胡萝卜素胡萝卜素 CH2OH维生素维生素A 36大学基础化学大学基础化学二、甾体化合物二、甾体化合物1.结构特点结构特点RRR1716151413121110987654321DCBA环戊烷并氢化菲（甾烷）环戊烷并氢化菲（甾烷）37大学基础化学大学基础化学甾体化合物的结构甾体化合物的结构 ABCDR123415161756789101413121138大学基础化学大学基础化学构象构象甾族化合物的基本骨架只有两种构象式甾族化合物的基本骨架只有两种构象式,A、B环既环既可以以反式相连，也可以以顺式相连。可以以反式相连，也可以以顺式相连。B与与C、C与与D均以反式相连。均以反式相连。ABCDABCD39大学基础化学大学基础化学基本甾烷基本甾烷 甾烷雌甾烷雄甾烷 孕甾烷胆甾烷13101310131710131740大学基础化学大学基础化学2.重要的甾体化合物重要的甾体化合物(1)甾醇甾醇HHHOH胆甾醇胆甾醇HHOH麦角甾醇麦角甾醇 胆甾醇又称胆固醇，因最初在人体胆石中发现而得名。胆甾醇又称胆固醇，因最初在人体胆石中发现而得名。41大学基础化学大学基础化学(2)性激素性激素 OOH17 睾丸酮睾丸酮(熔点熔点151156)CH3O17CO 黄体酮黄体酮(熔点熔点127131)42大学基础化学大学基础化学(3)肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素OHHOH3CCH2OH17COH3CHHHO皮质醇皮质醇(氢化可的松氢化可的松)OHHOH3CCH2OH17COOH3CHH 皮质酮皮质酮(可的松可的松)43大学基础化学大学基础化学(4)昆虫蜕皮激素昆虫蜕皮激素OHOHOHHOHOOHO脱皮甾酮脱皮甾酮(昆虫脱皮激素昆虫脱皮激素)HOHOOHO人工合成的脱皮激素类似物人工合成的脱皮激素类似物44大学基础化学大学基础化学HOOHOO HCOOC H3 45大学基础化学大学基础化学OOC H246大学基础化学大学基础化学 OC HOC H3O HC H347大学基础化学大学基础化学OH OO48大学基础化学大学基础化学HOHO49大学基础化学大学基础化学