第14章杂环化合物

第第1414章章 杂环化合物杂环化合物内容提要内容提要:一、杂环化合物的定义、分类与一、杂环化合物的定义、分类与 命名命名二、五元单杂环化合物二、五元单杂环化合物三、六元单杂环化合物三、六元单杂环化合物四、稠杂环化合物四、稠杂环化合物第第1414章章 杂环化合物杂环化合物 广广义义来来讲讲，构构成成环环的的原原子子除除了了碳碳原原子子外外，还还含含有有一一个个或多个非碳原子或多个非碳原子(杂原子杂原子)的化合物称为杂环化合物的化合物称为杂环化合物 。常见的杂原子常见的杂原子（hetero-atom）：N、O、S 。一、杂环化合物的定义、分类与命名一、杂环化合物的定义、分类与命名 （一）定义（一）定义环氧乙烷环氧乙烷氮杂环丙烷氮杂环丙烷-丁酸内酯丁酸内酯-丁内酰胺丁内酰胺马来酸酐马来酸酐 这些化合物中虽然含有杂原子，但不稳定这些化合物中虽然含有杂原子，但不稳定易开环，性质类似于开链化合物。习惯上认为易开环，性质类似于开链化合物。习惯上认为的杂环化合物是：的杂环化合物是：定义：定义：含有杂原子，具有芳香性或一定程度稳含有杂原子，具有芳香性或一定程度稳 定性的环状化合物叫杂环化合物。定性的环状化合物叫杂环化合物。一、杂环化合物的定义、分类与命名一、杂环化合物的定义、分类与命名 （二）杂环化合物的分类和命名（二）杂环化合物的分类和命名单杂环单杂环五元杂环、六元杂环。五元杂环、六元杂环。稠杂环稠杂环苯环和杂环稠合、杂环和杂环稠合。苯环和杂环稠合、杂环和杂环稠合。一、杂环化合物的定义、分类与命名一、杂环化合物的定义、分类与命名 五五 元元 杂杂 环环五五元元一一杂杂五五元元二二杂杂1.基本杂环结构基本杂环结构（二）杂环化合物的分类和命名（二）杂环化合物的分类和命名六元杂环：六元杂环：其中以其中以吡啶吡啶和和嘧啶嘧啶最为重要最为重要1.基本杂环结构基本杂环结构稠杂环稠杂环（苯环与杂环稠合）（苯环与杂环稠合）1.基本杂环结构基本杂环结构杂环与杂环的稠合：杂环与杂环的稠合：1.基本杂环结构基本杂环结构几个重要的含氮杂环化合物几个重要的含氮杂环化合物吡咯吡咯吡啶吡啶间间氮氮咪咪唑唑和和嘧嘧啶啶咪唑咪唑嘧啶嘧啶吲吲哚哚喹喹啉啉左左并并苯苯吲哚吲哚喹啉喹啉嘌呤嘌呤嘧（啶）咪（唑）稠合是嘌呤。嘧（啶）咪（唑）稠合是嘌呤。记记 忆忆 口口 诀：诀：n氮五吡咯六吡啶；氮五吡咯六吡啶；n间氮咪唑和嘧啶；间氮咪唑和嘧啶；n吲哚喹啉左并苯；吲哚喹啉左并苯；n嘧咪相稠是嘌呤。嘧咪相稠是嘌呤。指出下列杂环化合物中，各含有哪些杂环指出下列杂环化合物中，各含有哪些杂环母核母核？（1 1）含嘌呤环和呋喃环）含嘌呤环和呋喃环 （2 2）含嘧啶和噻唑环）含嘧啶和噻唑环 2.2.取代杂环的命名取代杂环的命名(P.298)(P.298)编号的原则编号的原则：对于单杂环，从杂原子开对于单杂环，从杂原子开始，用阿拉伯数字（或始，用阿拉伯数字（或、）表示；）表示；若若同一环上有多个杂原子，则按同一环上有多个杂原子，则按O O、S S、NHNH（仲氮）和（仲氮）和N N（叔氮）（叔氮）的顺序编号。的顺序编号。4-4-甲基咪唑甲基咪唑 4-methylimidazole 5-5-甲基噻唑甲基噻唑 5-methylthiazole 对于稠杂环则有固定的编号顺序，通常是从一端开始，对于稠杂环则有固定的编号顺序，通常是从一端开始，依次编号，依次编号，公用的碳原子一般不编号公用的碳原子一般不编号，并尽可能使杂原，并尽可能使杂原子的编号较小如喹啉、异喹啉和吲哚。子的编号较小如喹啉、异喹啉和吲哚。值得注意的是值得注意的是嘌嘌呤，不仅公用碳参与编号，而且编号的顺序很特殊。呤，不仅公用碳参与编号，而且编号的顺序很特殊。3.3.稠杂环的命名稠杂环的命名1,4-二甲基异喹啉二甲基异喹啉6-氨基嘌呤氨基嘌呤（腺嘌呤）（腺嘌呤）有时，为了命名的方便，也将杂环作为取代有时，为了命名的方便，也将杂环作为取代基，以官能团作为母体来命名。基，以官能团作为母体来命名。3-3-吡啶甲酸吡啶甲酸 2-2-呋喃甲醛呋喃甲醛(糠醛糠醛)3-pyridine formic acid2-furan formaldehyde2.2.取代杂环的命名取代杂环的命名Z=O、S、N（一）呋喃、噻吩和吡咯的结构与性质（一）呋喃、噻吩和吡咯的结构与性质二、含一个杂原子的五元杂环化合物二、含一个杂原子的五元杂环化合物1.呋喃、噻吩和吡咯的结构呋喃、噻吩和吡咯的结构nPyrole is an amine and a conjugated diene,however its chemical properties are not consistent with either of structural features吡咯的结构：吡咯的结构：1.呋喃、噻吩和吡咯的结构呋喃、噻吩和吡咯的结构杂杂原原子子上上的的孤孤对对电电子子，参参与与闭闭合合的的共共轭轭体体系系。电电子子数数为为6 6，具具有有一一定定的的芳芳香香性性，芳芳香香性性比比苯苯差。差。芳香性：芳香性：苯苯 噻吩噻吩 吡咯吡咯 呋喃呋喃共振能：共振能：150.6 121.3 87.8 66.9（kJmol-1）结构特点：结构特点：亲电取代活性比苯大，亲电取代活性比苯大，且且位比位比位活泼。位活泼。1.吡咯、呋喃和噻吩的结构吡咯、呋喃和噻吩的结构亲电取代活性比苯大，亲电取代活性比苯大，且且位比位比位活泼。位活泼。富有电子的大富有电子的大键。电子离域的键。电子离域的结果，使得杂原子上的电子云密结果，使得杂原子上的电子云密度降低，环上各碳原子的电子云度降低，环上各碳原子的电子云密度升高（密度升高（杂原子的活化作用相杂原子的活化作用相当于酚羟基当于酚羟基），键长在一定程度），键长在一定程度上发生平均化。上发生平均化。1.吡咯、呋喃和噻吩的结构吡咯、呋喃和噻吩的结构为什么为什么吡咯吡咯分子的偶极矩与分子的偶极矩与四氢吡咯四氢吡咯的方向相反？的方向相反？1.吡咯、呋喃和噻吩的结构吡咯、呋喃和噻吩的结构亲电取代活性比苯大，亲电取代活性比苯大，且且位比位比位活泼。位活泼。富有电子的大富有电子的大键。电子离域的键。电子离域的结果，使得杂原子上的电子云密结果，使得杂原子上的电子云密度降低，环上各碳原子的电子云度降低，环上各碳原子的电子云密度升高（密度升高（杂原子的活化作用相杂原子的活化作用相当于酚羟基当于酚羟基），键长在一定程度），键长在一定程度上发生平均化。上发生平均化。2.吡咯、呋喃和噻吩的化学性质吡咯、呋喃和噻吩的化学性质（1）亲电取代反应）亲电取代反应五元杂环化合物的亲电取代反应主要发生在五元杂环化合物的亲电取代反应主要发生在-位位1.1.亲电取代反应亲电取代反应亲电取代反应发生在亲电取代反应发生在-位时，反应活性中间体的位时，反应活性中间体的正电荷能够得到更有效地分散，体系能量较低反应正电荷能够得到更有效地分散，体系能量较低反应易于进行。易于进行。所以：所以：（2 2）呋喃、吡咯、噻吩在酸性条件下能不同程呋喃、吡咯、噻吩在酸性条件下能不同程度发生质子化。度发生质子化。吡咯在强酸作用下会发生聚吡咯在强酸作用下会发生聚合生成吡咯红；呋喃在稀酸水溶液中质子合生成吡咯红；呋喃在稀酸水溶液中质子化发生在氧上，会导致开环反应发生。化发生在氧上，会导致开环反应发生。相对来说相对来说噻吩对于酸比较稳定。噻吩对于酸比较稳定。（1 1）呋喃、吡咯、噻吩对氧化剂都敏感，）呋喃、吡咯、噻吩对氧化剂都敏感，遇到氧化剂时环都很容易被破坏。遇到氧化剂时环都很容易被破坏。五元杂环的反应有两点需要注意：五元杂环的反应有两点需要注意：1.1.亲电取代反应亲电取代反应（1 1）磺化反应）磺化反应 吡咯、呋喃不太稳定，磺化时直接使用质子酸会吡咯、呋喃不太稳定，磺化时直接使用质子酸会发生聚合或开环，所以使用较温和的磺化剂：发生聚合或开环，所以使用较温和的磺化剂：吡啶吡啶与三氧化硫的加合物。与三氧化硫的加合物。-呋喃磺酸或呋喃磺酸或 呋喃呋喃-2-磺酸磺酸 噻吩环较稳定，磺化可在室温下直接使用浓硫酸，噻吩环较稳定，磺化可在室温下直接使用浓硫酸，生成的生成的-噻吩磺酸溶于浓硫酸。噻吩磺酸溶于浓硫酸。苯在室温下不与浓硫苯在室温下不与浓硫酸反应，据此，常用浓硫酸洗涤来除去苯中的噻吩。酸反应，据此，常用浓硫酸洗涤来除去苯中的噻吩。（1 1）磺化反应）磺化反应（2）硝化反应硝化反应 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;通常用比较温和的通常用比较温和的非质子非质子硝化剂，且在低温下进行。硝化剂，且在低温下进行。乙酰硝酸酯乙酰硝酸酯2-2-硝基噻吩（主）硝基噻吩（主）呋喃的硝化比较特殊呋喃的硝化比较特殊,相当于先进行相当于先进行1 1，4 4加成加成,然后再加热或用吡啶除去乙酸然后再加热或用吡啶除去乙酸,得到硝化产物。得到硝化产物。2-2-硝基呋喃硝基呋喃（2 2）硝化反应）硝化反应（3）卤代反应卤代反应反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代(Cl,(Cl,Br)Br)产物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。产物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。因吡咯、呋喃、噻吩的环上电子云密度比苯大，因吡咯、呋喃、噻吩的环上电子云密度比苯大，故故比苯活泼比苯活泼。取代基进入。取代基进入位。位。亲电取代反应活性：亲电取代反应活性：吡咯吡咯 呋喃呋喃 噻吩噻吩 苯。苯。吸电子诱导：吸电子诱导：O(3.5)N(3.0)S(2.6)给电子共轭给电子共轭：N O S综合：综合：N贡献电子最多，贡献电子最多，O其次，其次，S最少最少小小 结：结：1.1.亲电取代反应亲电取代反应2.加成反应加成反应（自学）（自学）（1 1）吡咯的酸碱性吡咯的酸碱性苯酚苯酚 吡咯吡咯 乙醇乙醇 氨氨Ka 1.310-10 10-15 10-18 10-35吡咯可将格氏试剂分解，说明分子中有酸性氢。吡咯可将格氏试剂分解，说明分子中有酸性氢。3.3.吡咯的特殊性质吡咯的特殊性质（2 2）吡咯的偶联吡咯的偶联呋喃和噻吩呋喃和噻吩不能不能偶联，说明吡咯环电子密度高。偶联，说明吡咯环电子密度高。3.3.吡咯的特殊性质吡咯的特殊性质卟吩卟吩(porphine)是由是由4个吡咯环的个吡咯环的碳原子通过碳原子通过次甲基次甲基（-CH=）相连而成的复杂的共轭体系，成环的原子）相连而成的复杂的共轭体系，成环的原子共平面，有共平面，有26个个电子，符合电子，符合4n+2的规则，有芳香性，的规则，有芳香性，其取代物则称为卟啉（其取代物则称为卟啉（porphyrin）。）。（三）吡咯的重要衍生物（三）吡咯的重要衍生物(P.306)(P.306)卟吩卟吩(porphine)与生命有着密切关系的两大色素：与生命有着密切关系的两大色素：叶绿素和血红叶绿素和血红素素，以及，以及维生素维生素B B1212都含有卟吩环。都含有卟吩环。1.血红素血红素血红素与蛋白质结合生成血红素与蛋白质结合生成血红蛋白血红蛋白，其功能是在血液中，其功能是在血液中运送运送氧气和二氧化碳氧气和二氧化碳。0、0.1MPa 时，时，1g血红蛋白血红蛋白可结合可结合1.35mLO2，血红蛋白与血红蛋白与CO的结合能力是与的结合能力是与O2结结合能力的合能力的210倍。倍。血红素血红素1929年由年由Hans Fischer合成。合成。（1930获诺奖）获诺奖）（三）吡咯的重要衍生物（三）吡咯的重要衍生物 P.306P.306叶绿素叶绿素是绿色植物进行光合作用所必须的是绿色植物进行光合作用所必须的催化剂催化剂。光。光合作用的实质是绿色植物将太阳的光能转化成化学能合作用的实质是绿色植物将太阳的光能转化成化学能的过程。的过程。叶绿素由叶绿素由“现代有机合成之父现代有机合成之父”WoodwardWoodward历历时时4 4年经年经3030多步反应，于多步反应，于19601960年合成。年合成。(1965(1965或诺奖或诺奖)2.叶绿素叶绿素（三）吡咯的重要衍生物（三）吡咯的重要衍生物3.3.维生素维生素B B1212 1926年发现肝脏提取年发现肝脏提取液可治疗恶性贫血，液可治疗恶性贫血，1948年得到纯品暗红年得到纯品暗红色的结晶物。色的结晶物。1954年年测得其结构。测得其结构。合成工作在合成工作在Woodward的组织下前后有的组织下前后有19个国个国家的一百多位化学家参家的一百多位化学家参加，经加，经95步反应，历时步反应，历时11年，于年，于1972年宣告完年宣告完成。成。VB12的合成被成为的合成被成为有机化学界的有机化学界的“阿波罗阿波罗登月登月”。（三）吡咯的重要衍生物（三）吡咯的重要衍生物(四四)、含两个杂原子的五元杂环化合物、含两个杂原子的五元杂环化合物（一）唑的结构和物理性质（一）唑的结构和物理性质S和仲和仲N原子上的孤对电子处于原子上的孤对电子处于P轨道，参与共轭轨道，参与共轭;叔叔N原子的孤电子对处于原子的孤电子对处于SP2杂化轨道，未参与共轭。杂化轨道，未参与共轭。水溶性比相应单杂环高。水溶性比相应单杂环高。结构特点：结构特点：有一个氮原子的孤电子对未参与杂化，有一个氮原子的孤电子对未参与杂化，既能与水形成氢键，又能与质子结合。既能与水形成氢键，又能与质子结合。互变异构互变异构（二）咪唑（二）咪唑1.咪唑的酸碱性咪唑的酸碱性P.3142.含含咪唑环的氨基酸咪唑环的氨基酸组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸(histamine acid)它是构成酶的活性中心的重要基团，它是构成酶的活性中心的重要基团，具有独特的具有独特的化学性质。在生理环境中，它化学性质。在生理环境中，它既能接受质子，既能接受质子，又能解离质子又能解离质子。尤其是它还具有在环的一端接。尤其是它还具有在环的一端接受质子，而在环的另一端给出质子的功能，受质子，而在环的另一端给出质子的功能，起到一种质子传递的作用。起到一种质子传递的作用。将组胺分子中三个将组胺分子中三个N N原子的碱性由强至弱排原子的碱性由强至弱排列成序，并说明理由。列成序，并说明理由。碱性：碱性：。NN属于脂肪胺；属于脂肪胺；NN上的孤对电子未参与大上的孤对电子未参与大键；键；NN上的孤对电子参与大上的孤对电子参与大键。键。思考：思考：（三）噻唑及其衍生物（三）噻唑及其衍生物青霉素是噻唑的衍生物。青霉素是噻唑的衍生物。青霉素青霉素G G疗效最好。疗效最好。19281928年由年由英国微生物学家英国微生物学家FlemingFleming发现，后经一千多发现，后经一千多人的努力分离出纯品。人的努力分离出纯品。19571957年完成全合成工作。青年完成全合成工作。青霉素对化脓性球菌、链球菌、肺炎菌、霉素对化脓性球菌、链球菌、肺炎菌、葡萄球菌葡萄球菌有有显著的抑制和杀灭作用，拯救了千百万人的生命。显著的抑制和杀灭作用，拯救了千百万人的生命。R R：名称名称CH2C6H5 青霉素青霉素GCH2C6H4NHOH 羟氨苄青霉素羟氨苄青霉素（阿莫西林）（阿莫西林）CH（NH2）C6H5 氨苄青霉素氨苄青霉素（氨比先）（氨比先）三、六元杂环化合物三、六元杂环化合物 （一）吡啶的结构和性质（一）吡啶的结构和性质吡啶环上碳原子和氮原子都以吡啶环上碳原子和氮原子都以spsp2 2杂化轨道杂化轨道重叠形成重叠形成键，各有一个键，各有一个p p轨道相互重叠，轨道相互重叠，形成一个闭合的共轭体系。形成一个闭合的共轭体系。注意：氮原子上的孤电子对未参与注意：氮原子上的孤电子对未参与共轭体系。共轭体系。孤电子对在孤电子对在spsp2 2杂化轨道上。杂化轨道上。=1.17D =2.26D=1.58D=1.81吡啶吡啶N N是是spsp2 2杂化，孤对电子伸在环外不参与共杂化，孤对电子伸在环外不参与共轭，碱性较强。轭，碱性较强。在吡啶环中：在吡啶环中：诱导效应和共轭效应都是吸电子诱导效应和共轭效应都是吸电子在吡咯环中：在吡咯环中：诱导效应是吸电子，共轭效应是给电子诱导效应是吸电子，共轭效应是给电子吡啶与吡咯的结构比较：吡啶与吡咯的结构比较：吡啶存在于煤焦油与骨胶油之中。是无色吡啶存在于煤焦油与骨胶油之中。是无色具有怪臭味的液体，沸点具有怪臭味的液体，沸点115.5115.5。与水无限与水无限互溶，与乙醇、乙醚、苯等有机溶剂无限互互溶，与乙醇、乙醚、苯等有机溶剂无限互溶，它是良好的溶剂。溶，它是良好的溶剂。（一）吡啶的结构和性质（一）吡啶的结构和性质（二）吡啶的化学性质（二）吡啶的化学性质 吡啶环是吡啶环是“缺电子芳环缺电子芳环”，不易发生亲电取代反，不易发生亲电取代反应，但易发生亲核取代反应。应，但易发生亲核取代反应。亲电取代反应类似于亲电取代反应类似于硝基苯，比苯难，发生在硝基苯，比苯难，发生在 -位，位，亲核取代反应发亲核取代反应发生在生在-位。位。根据量子化学计算，吡啶环上有效电荷分布根据量子化学计算，吡啶环上有效电荷分布1.1.吡啶的碱性吡啶的碱性Kb：2.510-143.810-102.310-910-5吡啶可与质子酸或吡啶可与质子酸或LewisLewis酸成盐。酸成盐。常在一些反应中加常在一些反应中加入吡啶来接受反应放出的入吡啶来接受反应放出的HXHX以促进反应的进行。以促进反应的进行。将下列化合物按碱性强弱排序，并说明理由：将下列化合物按碱性强弱排序，并说明理由：（1 1）a a：吡啶吡啶 b b：六氢吡啶六氢吡啶 c c：嘧啶：嘧啶 d d：吡咯吡咯 (2)dacb思考：思考：（2 2）a a：乙胺乙胺 b b：苯胺苯胺 c c：氨氨 d d：四氢吡咯四氢吡咯 （1）bacd2.2.吡啶的亲电取代反应吡啶的亲电取代反应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NO！吡啶环电子密度较低，亲电取代反应活性小；吡啶环电子密度较低，亲电取代反应活性小；N N相相当于间位定位基当于间位定位基(-NO(-NO2 2)。若若E E+进攻进攻位：位：若若E E+进攻进攻位：位：若若E E+进攻进攻位：位：2.2.吡啶的亲电取代反应吡啶的亲电取代反应2.2.吡啶的亲电取代反应吡啶的亲电取代反应当吡啶环上连接当吡啶环上连接强烈活化基团强烈活化基团，如，如-NH-NH2 2和和-OH-OH时，时，强活化基团决定第二取代的活性和位置。强活化基团决定第二取代的活性和位置。当吡啶环上连接其它活化基团时，定位作用具有当吡啶环上连接其它活化基团时，定位作用具有竞争性，如：竞争性，如：3.3.吡啶的亲核取代反应吡啶的亲核取代反应加成加成-消除历程：消除历程：当2或4位连有好的离去基团，可发生亲核取代。n吡啶环由于电子云密度低，吡啶环由于电子云密度低，对氧化剂比苯环对氧化剂比苯环还稳定还稳定；而；而对还原剂则比苯活泼对还原剂则比苯活泼。n吡啶环上的吡啶环上的烷基侧链烷基侧链，像，像烷基苯烷基苯一样，在强一样，在强氧化剂如氧化剂如KMnOKMnO4 4作用下，作用下，位的氢容易被氧位的氢容易被氧化，生成吡啶甲酸化，生成吡啶甲酸。位的氢的活性似羰位的氢的活性似羰基的基的位的氢。位的氢。4.4.吡啶的氧化吡啶的氧化-还原反应还原反应（1 1）吡啶侧链的氧化）吡啶侧链的氧化 尼古丁尼古丁（烟碱）（烟碱）烟酰胺烟酰胺尼古丁酸尼古丁酸（烟酸）（烟酸）（2 2）吡啶环的还原）吡啶环的还原n室温下在铂催化下，即可与氢反应生成室温下在铂催化下，即可与氢反应生成六氢吡啶六氢吡啶，后者具有仲胺的结构，碱性远比吡啶强。后者具有仲胺的结构，碱性远比吡啶强。六氢吡啶六氢吡啶（哌啶）（哌啶）？4.4.吡啶的氧化吡啶的氧化-还原反应还原反应若若HI过量，反过量，反应情况如何？应情况如何？（三）吡啶的重要衍生物（三）吡啶的重要衍生物烟碱又称烟碱又称尼古丁尼古丁（nicotin），存在），存在于烟草中。纯粹的烟碱是无色的油于烟草中。纯粹的烟碱是无色的油状液体，沸点状液体，沸点246，有苦辣味，有苦辣味，易溶于水和乙醇。自然界的烟碱是易溶于水和乙醇。自然界的烟碱是左旋体，在空气中容易氧化而变色。左旋体，在空气中容易氧化而变色。烟碱的毒性很大，少量对中枢神经烟碱的毒性很大，少量对中枢神经有兴奋作用，能增高血压；大量时有兴奋作用，能增高血压；大量时能抑制中枢神经系统，使呼吸停止能抑制中枢神经系统，使呼吸停止和心脏麻痹，以致死亡。在农业上和心脏麻痹，以致死亡。在农业上烟碱可用作杀虫剂。烟碱可用作杀虫剂。1.烟碱烟碱2.2.异烟肼异烟肼 又称为又称为雷米封（雷米封（remifonremifon），是一是一种白色固体，熔点种白色固体，熔点170170173173，易溶于水和，易溶于水和乙醇。乙醇。是抗结核的良药，是抗结核的良药，对维生素对维生素PPPP有拮抗有拮抗作用，若长期服用，应补充维生素作用，若长期服用，应补充维生素PPPP。它可。它可由由4-4-吡啶甲酸（异烟酸）与肼缩合得到：吡啶甲酸（异烟酸）与肼缩合得到：（三）吡啶重要的衍生物（三）吡啶重要的衍生物3.维生素维生素PP 包括包括3-吡啶甲酸（烟酸）和吡啶甲酸（烟酸）和3-吡啶甲吡啶甲酰胺（烟酰胺）。酰胺（烟酰胺）。维生素维生素PPPP是是B B族维生素之一，能促进人体细胞的新陈代族维生素之一，能促进人体细胞的新陈代谢，它存在于肉类、谷物、花生及酵母中谢，它存在于肉类、谷物、花生及酵母中。它们都是白。它们都是白色结晶，能溶于热水和乙醇中，对酸、碱和热稳定。体色结晶，能溶于热水和乙醇中，对酸、碱和热稳定。体内缺乏维生素内缺乏维生素PPPP时，时，能引起皮炎、消化道炎以至神经紊能引起皮炎、消化道炎以至神经紊乱等症状乱等症状，称作，称作癞皮病癞皮病。4.辅酶辅酶NAD(NAD(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)和辅酶和辅酶NADPNADP（烟酰胺腺（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酯）嘌呤二核苷酸磷酸酯）参与机体内氧化还原过程。参与机体内氧化还原过程。如醇到醛的生物氧化过程中，醇的氢负离子从如醇到醛的生物氧化过程中，醇的氢负离子从-C转移至转移至NAD的的4号位。号位。（四）嘧啶及其衍生物（四）嘧啶及其衍生物嘧啶衍生物中最重要的是核酸的组成部分：嘧啶衍生物中最重要的是核酸的组成部分：胞胞嘧啶（嘧啶（C）、尿嘧啶（）、尿嘧啶（U）和胸腺嘧啶（）和胸腺嘧啶（T），），这三个化合物统称为嘧啶碱。这三个化合物统称为嘧啶碱。（四）嘧啶及其衍生物（四）嘧啶及其衍生物都存在酮式和烯醇式互变异构都存在酮式和烯醇式互变异构碱基间形成氢键有一定规律，即碱基间形成氢键有一定规律，即腺嘌呤腺嘌呤(A)与胸腺嘧与胸腺嘧啶啶(T)结合，而鸟嘌呤结合，而鸟嘌呤(G)与胞嘧啶与胞嘧啶(C)相结合相结合，这就，这就是所谓是所谓“碱基互补碱基互补”规律规律。T与与A之间形成两个氢键，之间形成两个氢键，C与与G之间形成三个氢键。之间形成三个氢键。（四）嘧啶及其衍生物（四）嘧啶及其衍生物n尿嘧啶的尿嘧啶的5 5位上的氢原子被氟取代后生成位上的氢原子被氟取代后生成5-5-氟氟尿嘧啶尿嘧啶（5-fluorouracil5-fluorouracil），具有干扰核酸），具有干扰核酸的功能和合成的作用，可用作的功能和合成的作用，可用作抗癌药物抗癌药物。（四）嘧啶及其衍生物（四）嘧啶及其衍生物适用于乳腺癌，结肠癌，直肠癌，适用于乳腺癌，结肠癌，直肠癌，胃癌，肝癌，卵巢癌，宫颈癌，胃癌，肝癌，卵巢癌，宫颈癌，膀胱癌，前列腺癌和头颈部肿瘤，膀胱癌，前列腺癌和头颈部肿瘤，也可作为放射治疗的增敏剂。也可作为放射治疗的增敏剂。（一）苯稠杂环：（一）苯稠杂环：喹啉与异喹啉：喹啉与异喹啉：喹啉喹啉(quinoline)沸点：沸点：238熔点熔点:-15.6 异喹啉异喹啉(isoquinoline)沸点：沸点：243熔点：熔点：26.5 喹啉是无色有恶臭味的油状液体，可与大多数有机溶剂混溶，喹啉是无色有恶臭味的油状液体，可与大多数有机溶剂混溶，但在水中的溶解度很小。是一种高沸点溶剂。但在水中的溶解度很小。是一种高沸点溶剂。四、稠杂环化合物四、稠杂环化合物 （二）嘌呤环系：（二）嘌呤环系：由嘧啶和咪唑稠合而成。在水由嘧啶和咪唑稠合而成。在水溶液中发生互变异构，平衡偏向于溶液中发生互变异构，平衡偏向于9 9H H 形式。形式。9H-嘌呤（生物体内）嘌呤（生物体内）7H-嘌呤嘌呤(药物内药物内)1.1.腺嘌呤和鸟嘌呤腺嘌呤和鸟嘌呤 核酸的碱基。核酸的碱基。腺嘌呤（腺嘌呤（A A）鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(G)Adenime Guanine（二）嘌呤环系（二）嘌呤环系2.2.咖啡碱和茶碱咖啡碱和茶碱 它们都是黄嘌呤的甲基衍生它们都是黄嘌呤的甲基衍生物，存在于茶叶、咖啡和可可中，都有利尿物，存在于茶叶、咖啡和可可中，都有利尿和兴奋中枢神经的作用。和兴奋中枢神经的作用。（二）嘌呤环系（二）嘌呤环系尿酸尿酸具有弱酸性（具有弱酸性（pKpKa a=5.75=5.75），可以成盐。具有酮式和），可以成盐。具有酮式和烯醇式两种互变互异体。在嘌呤代谢发生障碍时，血和烯醇式两种互变互异体。在嘌呤代谢发生障碍时，血和尿中尿酸增加，尿中尿酸含量过多时，形成尿中尿酸增加，尿中尿酸含量过多时，形成尿结石尿结石。血。血液中尿酸含量过多时，可能沉积在关节处，严重者导致液中尿酸含量过多时，可能沉积在关节处，严重者导致痛风病痛风病。尿酸的酮式和烯醇式互变异构体。尿酸的酮式和烯醇式互变异构体。（二）嘌呤环系（二）嘌呤环系生物碱生物碱是生物体内是生物体内一类含氮的具有一定一类含氮的具有一定生理活性的有机碱性化合物生理活性的有机碱性化合物。由于这类物质。由于这类物质主要来源于植物，因此又叫做植物碱。生物主要来源于植物，因此又叫做植物碱。生物碱结构复杂，种类很多碱结构复杂，种类很多。生物碱多数为无色固体，少数为液体（烟碱）生物碱多数为无色固体，少数为液体（烟碱），味苦；多数具有族光性，难溶于水易溶于，味苦；多数具有族光性，难溶于水易溶于有机溶剂。有机溶剂。五、五、生物碱生物碱吗啡碱（吗啡碱（18051805年发现，年发现，19521952年确定结构。）年确定结构。）颠茄碱（阿托品）颠茄碱（阿托品）存在于植物体内的一类碱性含氮有机化合物称为生物碱。例如：存在于植物体内的一类碱性含氮有机化合物称为生物碱。例如：金鸡纳碱（奎宁，抗疟疾药用）金鸡纳碱（奎宁，抗疟疾药用）烟碱（尼古丁）烟碱（尼古丁）HO-CHCH=C H2CH3ON总总总总 结：结：结：结：1 1、分子中有分子中有分子中有分子中有 ，环上电子云密度大，环上电子云密度大，环上电子云密度大，环上电子云密度大 于于于于 ，亲电取代反应活性大于苯，新引入基上，亲电取代反应活性大于苯，新引入基上，亲电取代反应活性大于苯，新引入基上，亲电取代反应活性大于苯，新引入基上-位；位；位；位；2 2、分子中有分子中有分子中有分子中有 ，且电负性，且电负性，且电负性，且电负性NNC C，环上电子，环上电子，环上电子，环上电子 云密度小于云密度小于云密度小于云密度小于 ，亲电取代反应活性小于苯，新引入，亲电取代反应活性小于苯，新引入，亲电取代反应活性小于苯，新引入，亲电取代反应活性小于苯，新引入 基上基上基上基上-位。位。位。位。第第1414章章 杂环化合物杂环化合物5.5.碱性：碱性：碱性：碱性：4.4.芳香性：芳香性：芳香性：芳香性：3 3、化性似化性似化性似化性似 ，碱性小于碱性小于碱性小于碱性小于 ；化性似化性似化性似化性似 ，碱性大于，碱性大于，碱性大于，碱性大于 ；熟悉：吡咯、咪唑、吡啶、嘧啶、嘌呤的结构 下列各杂环化合物中哪些具有下列各杂环化合物中哪些具有芳香性芳香性？在具有芳香性的杂环化合物中，指出参与在具有芳香性的杂环化合物中，指出参与 体系的孤电子对。体系的孤电子对。无芳香性