第14章杂环化合物和维生素v.ppt

Chap14 杂环化合物和维生素 (Aromatic Heterocyclic Compounds and Vitamin)1 Classification and Nomenclature2 芳香六元杂环3 芳香五元杂环4 稠杂环化合物1Classification ：按杂原子数目分: 一个、两个或多个杂原子的杂环按环的形式分: 单杂环和稠杂环按环的大小分: 五元杂环和六元杂环 小于五元或大于六元的杂环?1 Classification and Nomenclature23六元杂环吡啶(pyridine)吡喃(pyran)哒嗪(pyridazine)嘧啶(pyrimidine)吡嗪(pyrazine)5五元杂环苯并体系苯并呋喃(benzofuran)苯并噻吩(benzothiophene)苯并吡咯吲哚吲哚 (indole)稠杂环稠杂环6杂环并杂环喹啉(quinoline)异喹啉(isoquinoline)吖啶(acridine)嘌呤(purine)六元杂环苯并环系7Nomenclature：1. 音译名（同音汉字加“口”字旁）3. 环上原子的编号顺序 从杂原子开始 1，2，3或,) 不止一个杂原子, 按O, S, N顺序编号 取代基位次之和最小原则 稠杂环和稠环芳烃同, 少数特殊2. 以杂环为母体 （醛基, 羧基 , 磺酸基除外）8命名规则：1. 环上原子编号一般从杂原子开始，杂原子编号为1。

有时也以、和编号2. 当杂环上连有-R,-X，-OH，-NH2等取代基时，以杂环为母体，标明取代基位次 3. 当杂环上连有-CHO，-COOH，-SO3H等时，以杂环作取代基94.环上有两个或多个相同杂原子时，从连有氢或取代基的杂原子开始编号，并使位次的数字之和为最小若杂原子不相同，则按氧、硫、氮次序编号4-嘧啶甲酸5-5-乙基噻唑乙基噻唑104-甲基吡啶123455-甲基-2-呋喃甲醛 3-吲哚乙酸4-甲基咪唑5-甲基噻唑123451166孤对电子孤对电子: : 碱性碱性N一、吡啶的结构2 芳香六元杂环等等( (缺缺) )电子电子共轭体系共轭体系1.431.430.840.841.011.010.870.87相对电子云密度相对电子云密度 位亲核取代位亲核取代12二、吡啶的性质( (一一) ) 水溶性水溶性 极性分子极性分子, ,孤电子对与水形成氢键孤电子对与水形成氢键 环上有环上有-OH-OH或或-NH-NH2 2, , 水溶性降低水溶性降低?原因原因: : 分子间氢键阻碍了与分子间氢键阻碍了与HH2 2OO的缔合的缔合, ,导导致分子中致分子中-OH-OH或或-NH-NH2 2越多越多, ,水溶性越低水溶性越低! !水溶度水溶度1:11:1微溶13吡啶显弱碱性,比苯胺强,比脂肪胺和氨弱?( (二二) ) 碱性碱性14吡啶的亲电取代比苯难? 在位? ( (三三) ) 亲电取代和亲核取代亲电取代和亲核取代原因: 电子云密度比苯低, N结合质子或Lewis酸, 环上电子云密度更低.230, 24h-硝基吡啶-吡啶磺酸15吡啶可发生亲核取代? 在位? 原因: N的电负性, 电子云密度比苯低, 为缺电子共轭体系, 较易亲核取代. 位有易离去基团时, 亲核反应更易发生16( (四四) ) 侧链氧化反应侧链氧化反应电子云密度较低, 对氧化剂更稳定, 易被还原.-吡啶甲酸(烟酸)六氢吡啶(哌啶) 六氢吡啶(哌啶), 类仲胺, pKb=2.8, 碱性碱性比吡啶强得多比吡啶强得多? 与水互溶.17烟酸烟酸 烟酰胺烟酰胺 异烟肼异烟肼吡啶衍生物吡啶衍生物即维生素PP，是B族维生素之一，它能促进组织新陈代谢，体内缺乏时能引起粗皮病。

又称“雷米封(Rimifon)”，是治疗结核病的良好药物 18 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶 (T) 三、嘧啶及其衍生物123456 环上电子云密度比吡啶更低, 亲电取代更困难易溶于水, 弱碱性弱碱性(pK(pKb b=11.30)=11.30)嘧啶衍生物19嘧啶衍生物有酮式和烯醇式互变异构体如尿嘧啶:酮式烯醇式20一、吡咯的结构HH65弱酸性弱酸性 亲电取代亲电取代碱性消失碱性消失富电子共轭体系富电子共轭体系3 芳香五元杂环21呋喃和噻吩的结构65富电子共轭体系富电子共轭体系电子数符合Hckel的4n+2规则规则 ,具有芳香性结论结论22吡咯、呋喃和噻吩芳香性的特征:1HNMR: 环上H的NMR信号在低场 (68)证据1 1、杂原子、杂原子(N/O/S)(N/O/S)的电负性大的电负性大, , 环上环上电子云密度不均匀电子云密度不均匀139pm3 3、65, ,环上电子云密度比苯环大环上电子云密度比苯环大, , 亲电取代活性更高亲电取代活性更高2 2、键长的平均化程度较差、键长的平均化程度较差氢的类型吡咯呋喃噻吩-H-HN-H6.626.157.257.406.307.197.0423（一）吡咯的酸碱性二、吡咯、呋喃和噻吩的化学性质吡咯的碱性？ (N孤电子对接受H+的能力)吡咯的酸性？ (N孤电子对参与共轭, N-H键极性增强)241、亲电取代的难易程度? 原因? 2、取代位置?（二）亲电取代反应（二）亲电取代反应结论: 亲电取代比苯易, 取代位置在位25-位取代： -位 取代：三种共振形式, 正电荷分布在四个原子上两种共振形式, 正电荷分布在两个原子上26问题: 1、苯及同系物硝化、磺化反应的条件? 五元杂环的硝化、磺化反应? 原因?(吡啶+三氧化硫)吡咯和呋喃杂原子易质子化, 芳香大键被破坏(乙酸酐+硝酸)温和的硝化剂27三、吡咯衍生物-卟吩4个吡咯环4个次甲基 位位含卟吩结构的化合物还有维生素B12和叶绿素等28四、咪唑的结构与功能65具有一定的芳香性sp2杂化, 孤对电子不参与共轭 具有碱性(pKb=6.8)具有酸性结论: 咪唑环同时是质子供体和质子受体咪唑分子存在互变异构4-甲基咪唑5-甲基咪唑29嘌呤及其衍生物:7H - 9H互变异构4 稠杂环化合物1 12 23 34 45 56 67 78 89 91 12 23 34 45 56 67 78 89 9白色固体, 易溶于水(中性), 可与酸或碱成盐30 腺嘌呤adenine(A) 鸟嘌呤guanine(G) (6-氨基嘌呤) (2-氨基-6-羟基嘌呤) 次黄嘌呤 黄嘌呤 (6-氧嘌呤) (2,6-二氧嘌呤)核酸的碱基几种代谢产物31 尿酸（酮式） 尿酸（烯醇式） (2, 6, 8-三氧嘌呤) (2, 6, 8-三羟基嘌呤)尿酸的酮式和烯醇式互变白色晶体, 难溶于水, 弱酸性, 与强碱成盐, 以盐的形式存在于体内。

尿结石？痛风病？32磺胺类药物对氨基苯磺酰胺（磺胺，SN）41新诺明（SMZ） 磺胺嘧啶（SD） 结构特征：33作用机制：34。