杂环化合物与维生素

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邓健制作罗美明审校 1 第十四章杂环化合物与维生素第一节芳香杂环化合物第二节维生素一分类和命名二芳香六元杂环三芳香五元杂环四稠杂环化合物一维生素概述二脂溶性维生素三水溶性维生素设计与制作邓健罗美明 2 目的学习芳香杂环化合物的分类结构命名及化学性质明确五元芳香杂环六元芳香杂环的重要性要求 1 掌握芳香杂环化合物的分类结构命名 2 熟悉五元芳香杂环六元芳香杂环的结构和性质 3 了解吡咯衍生物咪唑的结构与功能嘧啶及衍生物结构与功能 4 了解芳香杂环药物邓健制作罗美明审校 3 杂环化合物主要指环系较稳定包括杂原子在内的平面型环环符合4n 2个p电子处于环闭共轭体系呋喃噻唑嘧啶嘌呤第十四章杂环化合物和维生素上页下页首页人民卫生电子音像出版社 4 一分类和命名六元杂环五元杂环第一节芳香杂环化合物第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物一分类和命名上页下页首页邓健制作罗美明审校 5 命名原则译音口旁第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物一分类和命名 FuranThiophenePyrroleThiazole ImidazolePyrazoleOxazole 呋喃噻吩吡咯噻唑咪唑吡唑噁唑上页下页首页人民卫生电子音像出版社 6 PyridinePyrimidinePyridazine吡啶嘧啶哒嗪 QuinolineIsoquinoline喹啉异喹啉 IndolePurine吲哚嘌呤第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物一分类和命名上页下页首页邓健制作罗美明审校 7 1 单杂环的编号从杂原子开始杂环的编号规则第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物一分类和命名呋喃吡啶吡咯 43 b 512 a 43 b 512 a 2 甲基呋喃 3 硝基吡咯 4 乙基吡啶甲基呋喃硝基吡咯乙基吡啶上页下页首页人民卫生电子音像出版社 8 2 有多个杂原子时按O S N N R N H N 顺序编号第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物一分类和命名 4 甲基咪唑 5 甲基噻唑 4 甲基嘧啶 1 甲基吡唑 3 稠杂环的编号一般和稠环芳烃相同但少数有例外如嘌呤喹啉吖啶嘌呤上页下页首页人民卫生电子音像出版社 9 N的p轨道含1个电子组成环闭共轭体系孤电子对占据sp2杂化轨道吡啶的结构模型第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物二六元杂环上页下页首页 sp2 二芳香六元杂环一吡啶 C5H5N 的结构邓健制作罗美明审校 10 吡啶环中C上p电子密度比苯低亦称为缺p芳杂环在性质上亲电取代变难亲核取代变易氧化变难还原变易另外sp2杂化N上的孤电子对具有一定程度的碱性可成盐亲电试剂进攻位点 1 00 139pm 0 84 1 43 1 01 0 87 134pm 139pm 140pm 亲核试剂进攻位点第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物二六元杂环上页下页首页人民卫生电子音像出版社 11 1 亲电取代反应吡啶的亲电取代反应比苯难得与硝基苯相似亲电取代反应主要进入位硝基吡啶溴吡啶吡啶磺酸上页下页首页二吡啶的性质邓健制作罗美明审校 12 pKb 3 4 54 78 89 3 第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物二六元杂环上页下页首页 2 碱性人民卫生电子音像出版社 13 3 水溶性水溶度 1 11 1微溶第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物二六元杂环上页下页首页邓健制作罗美明审校 14 亲核取代比苯容易主要发生在位上当或位上有易离去基时较弱的亲核试剂就能发生亲核取代反应第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物二六元杂环上页下页首页 4 亲核取代反应人民卫生电子音像出版社 15 4 氧化与还原吡啶环对氧化剂较苯环稳定而对还原剂比苯活泼吡啶甲酸烟酸六氢吡啶哌啶六氢吡啶 pKb 2 8 碱性较吡啶强106倍为什么第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物二六元杂环上页下页首页邓健制作罗美明审校 16 三嘧啶 C4H4N2 及其衍生物 543612 嘧啶 Pyrimidine 由于两个N的强吸电子作用使嘧啶的碱性 pKb11 3 比吡啶 pKb8 8 弱得多也比吡啶难于发生亲电取代反应而亲核取代反应则比吡啶容易嘧啶难以被氧化第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物二六元杂环上页下页首页人民卫生电子音像出版社 17 胞嘧啶 cytosine 胸腺嘧啶 thymine 尿嘧啶 uracil 酮式和烯醇式互变异构 5 氟尿嘧啶抗肿瘤药第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物二六元杂环上页下页首页邓健制作罗美明审校 18 三芳香五元杂环一呋喃噻吩吡咯的结构呋喃噻吩吡咯为5原子共用6个电子环上电子云密度比苯环大属于富芳杂环第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物三五元杂环上页下页首页人民卫生电子音像出版社 19 芳香性环的稳定性吡啶苯噻吩吡咯呋喃呋喃噻吩吡咯第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物三五元杂环上页下页首页亲电取代反应活泼性吡啶苯噻吩吡咯呋喃邓健制作罗美明审校 20 键长的平均化程度远不如苯苯环上的碳碳键均为139pm 环的稳定性不如苯共轭能 117 Kj mol 1 8867 苯环150 第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物三五元杂环上页下页首页人民卫生电子音像出版社 21 1 亲电取代反应吡咯呋喃和噻吩的亲电取代反应主要发生在位上页下页首页二吡咯呋喃和噻吩的性质邓健制作罗美明审校 22 吡咯和呋喃不能用强酸进行硝化和磺化反应需选用较温和的非质子性试剂第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物三五元杂环上页下页首页人民卫生电子音像出版社 23 2 吡咯的酸性 pKb 3 74 79 313 6 第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物三五元杂环上页下页首页邓健制作罗美明审校 24 第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物三五元杂环上页下页首页 S 人民卫生电子音像出版社 25 三吡咯衍生物卟吩 Porphin 血红素 Heme 第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物三五元杂环上页下页首页设计与制作邓健罗美明 26 在血红蛋白中 Fe 与原卟啉环内的4个吡咯N和环外邻接组氨酸侧链上的N形成五配位的Fe 卟啉其中Fe 不在原卟啉环平面内而是位于平面之上约75pm 磁性测量表明血红蛋白中的Fe 3d6 处于高自旋态当血红蛋白与O2结合形成氧合血红蛋白 HbO2 之后 Fe 与O2形成一强的配位键将Fe 拉进卟啉环平面此时Fe 为六配位磁性测量表明氧合血红蛋白中的Fe 处于低自旋态设计与制作邓健罗美明 27 人体吸进的氧气在肺内与血红蛋白结合成氧合血红蛋白氧合血红蛋白进入血液将氧气释放这一过程在体内时刻不停地进行满足了人体对氧气的需要邓健制作罗美明审校 28 四咪唑的结构与功能咪唑1位和3位N均取sp2杂化不同的是 1 N以一对p电子参与共轭而3 N则以1个p电子参与共轭形成环状闭合大键电子数为6 符合H ckel规则有一定芳香性第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物三五元杂环上页下页首页人民卫生电子音像出版社 29 互变异构 3512 5132 5 甲基咪唑4 甲基咪唑第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物三五元杂环上页下页首页邓健制作罗美明审校 30 组氨酸分子中含有一个咪唑基其pKa值接近生理pH 7 35 它既是一个弱酸又是一个弱碱能起到质子传递的作用组氨酸中的咪唑环是构成酶活性中心的重要基团使酶能催化生物体内酯和酰胺的水解第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物三五元杂环上页下页首页人民卫生电子音像出版社 31 四稠杂环化合物第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物四稠杂环嘌呤 purine 上页下页首页邓健制作罗美明审校 32 嘌呤为白色固体熔点216 217 易溶于水水溶液呈中性但可分别与酸或碱生成盐嘌呤是两个互变异构的平衡体系在生物体内平衡偏向于9H形式 9H 嘌呤 7H 嘌呤第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物四稠杂环上页下页首页人民卫生电子音像出版社 33 腺嘌呤 Adenine 鸟嘌呤 Guanine 第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物四稠杂环上页下页首页邓健制作罗美明审校 34 次黄嘌呤黄嘌呤和尿酸是腺嘌呤与鸟嘌呤在体内的代谢产物存在于动物肝脏血和尿中次黄嘌呤黄嘌呤尿酸烯醇式酮式第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物四稠杂环上页下页首页人民卫生电子音像出版社 35 磺胺类药物 sulfadrug 是继青霉素之后使用的一类化学抗菌药基本结构是对氨基苯磺酰胺对氨基苯磺酰胺本身就有抑菌作用当N1上的H原子被某些基团取代时抗菌作用增强若N4上的H被取代则抗菌能力降低甚至丧失因为具有N4游离氨基的磺胺与细菌繁殖所需的对氨基苯甲酸结构极为相似使酶难以识别而达到抑菌作用磺胺类药物如N4上的取代基易在体内分解而恢复成 NH2时则仍具有原来的抗菌作用第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物上页下页首页邓健制作罗美明审校 36 大多数磺胺类药物是不同杂环取代了磺胺的N1位上的一个H原子磺胺嘧啶SD 磺胺甲基异噁唑SMZ 第十四章杂环化合物和维生素第一节芳香杂环化合物上页下页首页设计与制作邓健罗美明 37 人民卫生电子音像出版社 38 第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素一维生素概述第二节维生素一维生素概述 1 定义维持正常生命活动所必需的一类小分子有机化合物 2 特点既不供给能量也不构成组织成分体内不能合成或合成甚微必须由食物供给需要量很少 g mg d 但不可缺少参与体内物质代谢与调节参与辅酶组成 3 功能上页下页首页邓健制作罗美明审校 39 脂溶性维生素 A D E K 此类维生素因排泄效率不高过多摄入会在体内蓄积而导致中毒水溶性维生素 B族维生素C 维生素P等按生理功能和发现先后 A B C D等 5 命名 4 分类根据化学结构初发现时以为是一种以后证实是几种维生素的混合物则根据化学结构的不同在字母右下方注以1 2 3等如A1 第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素一维生素概述上页下页首页人民卫生电子音像出版社 40 第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素二脂溶性维生素维生素A1 维生素A2 二脂溶性维生素一维生素A 1 结构上页下页首页邓健制作罗美明审校 41 2 功能构成视觉细胞内感光物质维持上皮组织结构的完整促进上皮细胞糖蛋白的合成参与皮质激素性激素合成及骨组织形成促进生长发育防癌作用刺激体液及细胞免疫VA缺乏粘膜干燥干眼病 VA过量恶心头痛皮疹 3 来源动物性食品肝蛋黄奶油植物性食品类胡萝卜素维生素A原本身不具有VA活性但在体内可转变为VA的物质第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素二脂溶性维生素上页下页首页人民卫生电子音像出版社 42 二维生素E 生育酚 1 结构参与多种酶活动维持和促进生殖机能天然抗氧化剂抗衰老防癌及增强免疫作用 2 功能 3 来源植物油麦胚硬果种子类豆类谷类生育酚第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素二脂溶性维生素上页下页首页邓健制作罗美明审校 43 维生素K1 维生素K2 三维生素K 1 结构 2 功能促进凝血因子形成加速血液凝固维生素K缺乏会导致凝血功能障碍出现全身多部位出血甚至颅内出血 3 来源深绿色蔬菜富含乳酸菌的食品及肉蛋等第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素二脂溶性维生素上页下页首页人民卫生电子音像出版社 44 第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素三水溶性维生素水溶性维生素包括B族维生素和维生素C 维生素P等 B族维生素包括维生素B1 维生素B2 烟酸和烟酰胺泛酸维生素B6 生物素叶酸和维生素B12等三水溶性维生素水溶性维生素在组织内浓度恒定构成辅酶成分参与物质代谢无中毒症过多即随尿排出上页下页首页邓健制作罗美明审校 45 一维生素B1 硫胺素 1 结构含S NH2 盐酸硫胺素 2 功能参与糖的代谢促进能量代谢维持神经与消化系统的正常功能长期摄入不足会出现周围神经炎浮肿心肌变性情绪急躁精神惶恐健忘等 3 来源谷类豆类酵母干果动物内脏蛋类瘦肉乳类蔬菜水果等第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素三水溶性维生素上页下页首页人民卫生电子音像出版社 46 二维生素B2 称核黄素 riboflavin 1 结构 2 功能促进糖脂肪和蛋白质的代谢维持皮肤粘膜视觉的正常机能 B2缺乏可引起口角炎舌炎口腔炎眼结膜炎脂溢性皮炎和视觉模糊等 3 来源奶类动物肝肾蛋黄鱼胡萝卜香菇紫菜芹菜柑橘等第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素三水溶性维生素上页下页首页邓健制作罗美明审校 47 三维生素PP 预防癞皮病因子 1 结构烟酸烟酰胺 2 功能脱氢酶的辅酶参与糖脂类丙酮酸代谢及高能磷酸键的形成等维pp缺乏可致癞皮病 3 来源动物肝肾瘦肉鱼卵麦制品花生梨枣无花果等第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素三水溶性维生素上页下页首页人民卫生电子音像出版社 48 1 结构 2 功能参与辅酶A的形成是酶的转酰基辅因子轻度缺乏可致疲乏食欲差消化不良等重度缺乏可致肌肉协调性差肌肉及胃肠痉挛等 3 来源肉类动物肾脏与心脏谷类麦芽绿叶蔬菜啤酒酵母坚果糖蜜等四泛酸 pantothenicacid 第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素三水溶性维生素上页下页首页邓健制作罗美明审校 49 1 结构 2 功能转氨酶及脱羧酶的辅酶镇吐缺乏时可致呕吐中枢神经兴奋等 3 来源牛乳肉肝蛋黄谷物和蔬菜等五维生素B6 吡哆醇吡哆醛吡哆胺第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素三水溶性维生素上页下页首页人民卫生电子音像出版社 50 六生物素 1 结构 2 功能羧化酶的辅酶脂肪和蛋白质正常代谢不可缺少的物质缺乏时可致发育缓慢皮肤损伤体内蛋白质和脂肪代谢紊乱 3 来源分布广泛如牛奶水果啤酒酵母牛肝蛋黄动物肾脏糙米等第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素三水溶性维生素上页下页首页邓健制作罗美明审校 51 七叶酸 1 结构 2 功能蛋白质和核酸合成的必需因子参与血红蛋白结构中卟啉基的形成红细胞和白细胞的快速增生体内多种氨基酸的转化大脑中长链脂肪酸如DHA的代谢肌酸肾上腺素及胆碱的合成等叶酸是最容易缺乏的维生素之一婴儿孕妇缺乏时会引起贫血膳食中缺乏叶酸易引起动脉硬化诱发结肠癌和乳腺癌等 3 来源绿色蔬菜中动物肝肾第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素三水溶性维生素上页下页首页人民卫生电子音像出版社 52 八维生素B12 钴胺素唯一含金属 Co 的维生素 1 结构第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素三水溶性维生素上页下页首页邓健制作罗美明审校 53 2 功能 3 来源主要是动物性食品内脏肉类贝壳类蛋类奶维生素B12能促进红细胞的发育和成熟使肌体造血机能处于正常状态预防恶性贫血促进三大代谢促进蛋白质核酸的生物合成维生素B12严重缺乏会导致恶性贫血及精神抑郁记忆力下降等神经系统疾病第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素三水溶性维生素上页下页首页人民卫生电子音像出版社 54 1 结构 2 功能天然抗氧化剂防治坏血病保护牙齿骨骼增加血管壁弹性缺乏时可致坏血病表现为疲劳倦怠易感冒典型症状是牙龈出血牙床溃烂牙齿松动毛细血管脆性增加是最容易缺乏的维生素之一 3 来源新鲜水果和蔬菜九维生素C 抗坏血酸 L 抗坏血酸自然界存在的有生理活性的是L 型抗坏血酸 D 异构体的活性仅为L 异构体的10 第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素三水溶性维生素上页下页首页设计与制作邓健罗美明 55 L 抗坏血酸活性最强邓健制作罗美明审校 56 十维生素P 芦丁通透性维生素 P permeability 1 结构 2 功能增强毛细血管壁弹性调整其吸收能力增强人体细胞的黏附力及维生素C的活性 3 来源柑橘类柠檬橙葡萄柚杏荞麦粉黑莓樱桃等第十四章杂环化合物和维生素第二节维生素三水溶性维生素上页下页首页 57 杂环的命名译音口旁2 吡啶结构 6原子6电子环闭键缺芳杂环性质亲电取代多在位比苯难似硝基苯亲核取代多在位比苯易氧化变难还原变易有弱碱性3 吡咯结构 5原子6电子环闭键富芳杂环性质亲电取代比苯易多在位活性似苯胺酸碱性芳香性比较苯噻吩吡咯呋喃4 咪唑嘧啶嘌呤等衍生物的酮式烯醇式互变异构本章要点 Byebye

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