杂环化合物及其应概述[共39页]

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,杂环化合物与有机、无机化合物的关系：,有机化合物,链状物,环状物,碳环,杂环,饱和环,非饱和环（含芳环）,环属性,二维（平面）,三维（立体）,有机杂环化合物,杂环化合物,无机杂环化合物,1,由于杂环化合物所含杂原子的数目、种类、位置及其环的大小和键的属性差异而导致杂环化合物的种类繁多，数目庞大，约占有机化合物的,65,以上。,它们广泛存在于自然界中，如植物中的生物碱、苷类，植物色素等常具有杂环结构。,2,Three natural dyes known for centuries are indigo, tyrian purple, and alizarin.,Natural and Synthetic Dyes,茜素,3,烟碱,烟草中约含有,12,种生物碱，其中，烟碱是最主要的。烟碱又称,尼古丁,，一般以苹果酸盐或柠檬酸盐的形式存在。,烟碱为无色液体，,b.p.246.1,，有剧毒，少量有兴奋中枢神经的作用，一次吸注,50mg,，则可使心脏麻痹而死亡。,生物碱,4,5,盐酸黄连素（盐酸小檗碱）,黄连素（小檗碱）是喹啉类生物碱，存在于黄连、黄柏和三颗针等植物中。,黄连素是黄色结晶，,m.p.145,，味苦，易溶于水，难溶于有机溶剂。,黄连素具有抑制痢疾杆菌、链球菌及葡萄糖球菌的等作用，临上用于治疗痢疾及胃肠炎等。,6,颠茄碱（莨菪碱、阿托品）,颠茄碱为白色结晶，,m.p.114-116,，难溶于水，有苦味。临床用作抗胆碱药，能抑制汗腺。,7,鸦片,中含有罂粟碱，鸦片是罂粟果流出的液汁经干燥后所得的物质。鸦片中含有,20,多种生物碱，其中最主要的一种就是罂粟碱，其分子中含有异喹啉环。罂粟碱有抑制挛作用。,8,吗啡碱,R=R=H,吗啡,R=CH,3,R=H,可待因,R=R=-COCH,3,海洛因,吗啡,属于异喹啉族生物碱，是微溶于水的结晶，味苦。它对中枢神经有麻醉作用，有极快的镇痛效力，是医药上常用的局部麻醉剂，但易成瘾。,可待因,是吗啡的甲基醚，与吗啡有同样的生理作用，成瘾性较吗啡差，用于镇咳。存在于大麻中的毒品海洛因是吗啡的二乙酰基衍生物。,9,利血平,利血平，又称蛇根草素，是从萝芙藤中提取的生物碱，属于吲哚类生物碱。,利血平有降血压作用，,1956,年,Woodward,完成全合成。,天然产物,10,茶叶中的生物碱,咖啡因（咖啡碱） 可可豆碱 茶碱,茶叶中含 有多种生物碱，其中，主要成份为咖啡因（,1-5,），少量茶碱和可可豆碱。,3,7-,二氢,-1,3,7,三甲基,-1,H,-,嘌呤,-2,6-,二酮,11,叶绿素,叶绿素是含于植物的叶和茎中的绿色素，它与蛋白质结合存在于叶绿体中，是植物进行光合作用所必需的催化剂，通过叶绿素吸收了太阳能才能进行光合作用。,叶绿素是叶绿素,a,和叶绿素,b,的混合物（,a:b=3:1,），叶绿素,a,是蓝色结晶，,m.p.150-153,，其乙醇溶液为蓝绿色，并有深红色荧光。叶绿素,b,是深绿色粉末，,m.p.120-130,，其乙醇溶液为黄色或蓝绿色，并有红色荧光。二者都有旋光性。,1940,年汉斯,-,费歇尔提出其结构，,1960,年伍德沃德（,Woodward,）等完成了叶绿素,a,的全合成。,12,叶绿素,A,和叶绿素,B,13,血红素,血红素是高等动物体内输送氧气的物质，它在红血球中与蛋白质结合成血红蛋白。,以盐酸水解血红蛋白，即得氯化血红素。,血红素的结构是经过了近四十年的研究才确定的，,1929,年汉斯,-,费歇尔完成全合成。,14,氯化血红素,15,维生素,B,1,青霉素钠,维生素等,16,维生素,B,12,发维生素,B,12,，又名,钴,胺素，存在于动物肝脏中，为暗红色针状结晶，是抗恶性贫血的药物。,早在,1926,年应发现动物的肝可以医治恶性贫血，生物化学家便开始对肝中的有效成分进行研究，但由于肝中含量太少，且在提纯过程中又易分解，所以长时间没有什么进展。直至,1948,年才分离得到了纯的暗红色的维生素,B,12,结晶，自此关于其结构又成为有机化学的研究对象之一。,1954,年用,X,射线衍射法才确定上述维生素,B,12,的结构式。,1972,年，经过近百名科学工作者的努力才完成其全合成。,维生素,B,12,的发现、提取至全合成，是医学、生物化学、无机化学、有机化学、生理学乃至物理学多学科共同配合，共同努力的结果。,17,维生素,B,12,18,Structural of Vitamin B,12,（,1,）参与碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢，,B,12,辅酶参与丙酸转化为琥珀酸使之进入三羧酸循环的一系列代谢作用；,（,2,）参与一碳单位的代谢；,（,3,）,B,12,辅酶参与髓磷脂的合成，在维护神经组织中起重要作用；,（,4,）参与血红蛋白的合成和恶性贫血的控制；,（,5,）在甲基的合成和代谢中起辅酶的作用。,维生素,B,12,的作用与用途,：,因合成 甾醇和叶绿素等有机化合物的贡献获,1965,年诺贝尔化学奖,罗伯特,伯恩斯,伍德沃德,(1917,1979)Woodward,，,Robert Burns,19,色氨酸,5-,羟基色胺,20,胸腺嘧啶,鸟嘌呤,腺嘌呤,胞嘧啶,尿嘧啶,构建,核酸之碱基,构成动（植）物体的生命物质也大都是杂环化合物。,生命物质,21,RNA,结构片段,胞嘧啶,C,腺嘌呤,A,尿嘧啶,U,22,第二节 杂环化合物的分类,1,）按杂环骨架分类：,环大小,五元杂环,六元杂环,三元杂环,四元杂环,七元杂环,八元杂环,环所含杂,原子数目,单原子杂环,多原子杂环,环的数目,多环杂合,单杂环合,苯稠杂环,稠杂环,螺杂环,2,）按杂环大小分类：,3,）按杂环组合类型分类：,23,24,1,、有特定译音名称的杂环化合物母核的命名,第三节 杂环化合物的命名,杂环化合物的中文名称是以,口字旁标明其为杂环，另半部分表明杂原子的种类。,例如，以喃、噻分别表示为含氧、硫的杂环；以咯、唑、嗪、啶、啉表示为含氮的杂环，这些字是根据英文字的尾音创造的，其中咯、唑表示为五元含氮杂环，其余的指六元含氮杂环。,杂原子超过一个者分别以二、三等字表示相同杂原子的数目，例如：二唑，表示该杂环化合物为含有一个氧和两个氮杂原子的五元杂环。,在环中不同的原子可有不同的排列方式，命名时各原子的位置编号遵循下列原则：只含一个杂原子或一个以上相同杂原子的杂环，杂原子编最小号。含两个不同杂原子时，不同杂原子的编号顺序为氧、硫、氮，例如,1,，,2,，,3-,二唑，氧在第一位，两个氮原子分别在第二和第三位 ，其余为碳原子五元杂环化合物。,25,26,27,1,、含,单杂环母核,化合物的命名,编号原则,从杂原子开始编起,;,环上有两个及两个以上相同杂原子时，应使二者编号尽可能小；,如其中一个杂原子连有氢原子或取代基，则优先从连有氢原子或取代基的杂原子编起,;,环上有不同杂原子时，按,O,、,S,、,N,的顺序选择起编点,;,环上只有一个杂原子时，编号可以希腊字母,、,、,表示；,2,、有特定译名的杂环化合物的命名,28,isothiazole,异噻唑,pyrazole,吡唑,isoxazole,异噁唑,29,六元杂环,吡啶,(pyridine),吡喃,(pyran),-,吡喃酮,(-pyrone),-,吡喃酮,(-pyrone),哒嗪,(pyridazine),嘧啶,(pyrimidine),吡嗪,(pyrazine),30,quinoline,喹啉,isoquinoline,异喹啉,benzopyran,苯并吡喃,benzo-,-,pyrone,苯并,-,-,吡喃酮,六元杂环苯并环系,杂环并杂环,purine,嘌呤,Pteridine,蝶啶,1,4,5,7-,四氮萘,31,杂环作母体：,杂环作取代基：,32,3,、 无特定译名稠杂环母核的命名,无特定译名稠杂环母核需先将其母核分解成两个有特定名称的环系，其中一个为,基本环，,另一个为,附加环。,命名时，基本环在后，附加环在前，中间以方括号隔开，括号内内容为两环系的稠合方式。称为,附加环名并,X,X-X,基本环名,。,咪唑并,5,4-b,吡啶,如,33,稠环体系的周边编号类似相应的稠环芳烃,例如,:,34,基本环的选择原则,1,）芳环和杂环稠合，优先选择杂环；且优先选择环数多、有特定译名者；,2,）杂环和杂环稠合，优先选择大环；,3,）环大小相同时，按,N,、,O,、,S,顺序选择；,4,）杂原子数不同时，杂原子数多者优先；,5,）杂原子数相同时，杂原子种类多者优先；,6,）环大小，杂原子数目种类均相同时，稠合前杂原子编号较小的环优先；,35,2,）系统命名（,IUPAC,）,把杂环看成是相应的碳环中的碳原子被杂原子取代而形成的化合物，命名时在相应的碳环母体名称前加上“杂”字（也可不加），并在杂字前加上杂原子的名称。,Hantzsch-Widman,置换命名法,系统命名法,Revision of the extended Hantzsch-Widman system of nomenclature for hetero- monocycles.,Recommendations 1982,Pure Appl. Chem.,1983, 55, 409-416.,2,4,2,7,4,2,-Naphtho1,8-,cd,:4,5-,cd,bis1,2,6thiadiazine,吡啶并,3,2-,d,嘧啶，,pyridino3,2-,d,pyrimidine,36,本课程主要涉及含,N,、,O,杂原子的杂环化合物；也少量涉及含,S,等杂原子的杂环化合物。,本课程将以讲座的形式展开。内容主要包括三部分：,一、杂环化合物的构建,二、杂环化合物的性能与反应,三、杂环化合物的应用,课程将以考试的形式给出成绩。,本课程将以芳香环（即五元、六元杂环为主）展开教学。,第四节 本课程的特点及参考书,37,课程主要参考书：,1.,花文廷，杂环化学，北京大学出版社；,2.,李润涛 葛泽梅 王欣译，杂环化学，化学工业出版社；,3.,T. Eicher, S. Hauptmann.,The Chemistry of Heterocycles.,Wiley-VCH,38,第三节 杂环化合物的命名,1,） 俗名（音译法）,五元杂环,Furan,呋喃,Thiophene,噻吩,Pyrrole,吡咯,五元杂环苯并体系,Benzofuran,苯并呋喃,Benzothiophene,苯并噻吩,Indole,苯并吡咯吲哚,杂环化合物命名比较复杂，我国习惯采用译音法：即按英文名称译音选用同音汉字，并以口字旁表示为杂环化合物。,39,