杂环化合物药学专升本陆涛7版.ppt

第十四章第十四章 杂环化合物杂环化合物杂原子杂原子 O、S和N第十四章 杂环化合物命名保留45个杂环化合物的俗名并以此作为命名的基础我国则采用音译法1、特定杂环的命名规则单杂环及稠杂环母核的编号如下：（1）对于单杂环母核，一般从杂原子开始，顺着环编号若环上有取代基，编号时使带有取代基的碳原子的位次保持最小若同一环上有多个杂原子，应使杂原子所在位次的编号最小，并按O、S、一NH一、 一N= 的顺序决定优先的杂原子4 35 1 24 35 1 24 35 1 2OSSN 呋喃 噻吩 吡咯 噻唑ON 咪唑 吡唑 噁唑4 35 1 24 4 3(b) 3(b)5 1 2(a)5 1 2(a) 4 35 1 2 3 42 1 5五五 元元 杂杂 环环sāi,zuò 5 36 21 5 36 21 5 36 215 36 21 吡啶 吡喃 哒嗪六六 元元 杂杂 环环嘧啶 哌嗪 吡嗪pài,qíndā,qín（2）有特定名称的稠杂环有其固定的编号顺序，通常是从一端开始依次编号，共用的碳原子—般不编号；编号时还要注意使杂原子尽可能取较小的编号，并遵守杂原子的优先顺序；嘌呤是个特例，不仅共用碳参与编号，而且编号顺序也很特别。

 5 46372 8 1萘 4536 12 7 茚其固定的编号顺序 5 46372 8 1 4536 12 7 5 46372 8 1稠杂环吲哚苯并咪唑异喹啉喹啉咔唑kǎzuò 6 1 5 7 2 4 9 8 3 稠杂环嘌呤蝶啶吖啶吩嗪吩噻嗪piào lìngN-甲基吡咯4 4 3(b) 3(b)5 1 2(a)5 1 2(a)5 5 3(b) 3(b)6 1 2(a)6 1 2(a)4(g)4(g)例如：1. 单杂环的编号从杂原子开始单杂环的编号从杂原子开始CH33-甲基吡啶CH3 4 35 1 2CH3 4 35 1 22-巯基-5-氯咪唑1-甲基吡唑ClSH4 35 1 2SNHO5-羟基噻唑2. 有多个杂原子时，按有多个杂原子时，按O、S、NH、一N= 顺顺序编号序编号。

 5 46372 8 1OH吲哚 4536 12 7 CO2HBr8-羟基喹啉-3-羧酸6-溴 3. 有有特特定定名名称称的的稠稠杂杂环环母母环环的的编编号号，，大大都都按按照照稠稠芳芳环规则编号，但个别的另有编号顺序（如嘌啉）环规则编号，但个别的另有编号顺序（如嘌啉） 标标H和无特定名称的稠杂环母环的命名规则和无特定名称的稠杂环母环的命名规则 略略第二节 六元杂环化合物六元杂环化合物包括环中有1个杂原子的六元杂环(如吡吡啶啶等)；环中有多个杂原子的六元杂环(如嘧啶等)；以及稠杂环(如喹喹啉啉、嘌嘌呤呤等)其中最重要的是吡啶 吡啶分子式为C5H5N，结构似苯，也是平面六边形分子(但不是正六边形)分子中 C—C键长139pm(与苯的相等)，C—N键长137pm，介于一般的C—N单键(147pm)与C=N双键(128pm) 之间139pm137pm139pm1. 吡啶的电子结构和芳香性吡啶的电子结构和芳香性PyridineBenzine 环中的N和C都以sp2杂化轨道相互以s s 键相连。

每个原子余下的p轨道相互平行重叠，形成环闭共轭体系，p电子数为6，具有芳香性HHHHH N原子的处于sp2杂化轨道上的一对未共 用电子，与环共平面， 未参与环的共轭体系. p p电子云向电负性较大的N原子转移，使N带带部部分分负负电电荷荷，C带部分正电荷带部分正电荷，p p电子云出现的几率密度如下：1.000.841.431.010.87 吡啶环中C上p p电子云比苯低(间位与苯近似)，这类芳杂环亦称为“缺缺p p芳杂环芳杂环”表现在性质上，亲电取代变难，亲核取代变易，氧化变难，还原变易；另外N能给出其未共用电子对，具有一定程度的碱性，可成盐2.吡啶的水溶性 吡啶氮原子上的一对未共用电子能与水形成氢键，吡啶能与水互溶，但吡啶环上引入羟基或氨基后，化合物的水溶性却明显降低，且引入的羟基或氨基数目愈多，水溶性愈差，主要原因是溶质分子间缔合（分子间氢键等），抑制了与水分子间的缔合吡啶环N原子的一对孤电子对处于sp2杂化轨道上，它并不参与环上的共轭体系，因此可能和质子结合或给出电子，呈现弱碱性吡啶中氮原子上的未共用电子对处于sp2杂化轨道中，s成分较大，受N的束缚力较强，给出电子倾向较小，与 H+ 的结合力较弱，所以碱性较弱。

+ HCl ——> Cl -H碱性比较：脂肪胺碱性比较：脂肪胺 >>> 苯胺苯胺Kb： ~ 10-5 2.3×10-9 3.6×10-103. 碱性碱性：4.化学反应 ⑴ 氮 原 子 上 的 反 应 通过氮原子上的未共用电子对，吡啶可以与酸及其它亲电试剂发生反应与许多质子酸生成结晶的盐，可用作碱性溶剂和脱酸剂(缚酸剂) + HCl ——> Cl -H吡啶盐酸盐4.化学反应 ⑴ 氮 原 子 上 的 反 应 吡啶具有亲核性，和卤代烷反应，可生成相应的吡啶季胺盐；也能与酰卤等反应生成盐碘化N-甲基吡啶氯化N—苯甲酰基吡啶吡啶与酰氯或酸酐生成N—酰基吡啶盐的反应是可逆的，由于吡啶是一个很好的离去基团，所以N-酰基吡啶盐做酰化剂时比酰氯和酸酐更好 比苯难得多与与硝硝基基苯苯相相似似,吡啶不发生付-克反应亲电取代亲电取代主要发生在b-b-位上位上 卤代：Br2300℃Br3-溴吡啶(39%)浓HNO3+浓H2SO4300℃，24hNO2(20%)浓或发烟H2SO4HgSO4，220℃SO3H吡啶-3-磺酸(70%) (2) 亲电取代亲电取代(3)亲核取代反应(略)吡啶环对氧化作用较苯环稳定，当吡啶环上有烷基或芳基侧链时，总是侧链先氧化而吡啶环不被破坏。

CH3HNO3或KMnO4，DCO2Hb-吡啶甲酸(烟酸) (4) 氧化与还原氧化与还原还原反应吡啶因环碳电子云密度较低，加氢还原比苯容易，可被催化加氢及化学试剂还原(二)喹啉和异喹啉喹啉异喹啉（3）氧化反应喹啉与异喹啉与大多数氧化剂不发生反应，与高锰酸钾能发生反应，也可和过氧酸或H2O2作用形成N-氧化物（三）喹啉与异喹啉衍生物许多具有重要的药用价值（三）喹啉与异喹啉衍生物许多具有重要的药用价值三、五元杂环化合物（一）吡咯、呋喃、噻吩（一）吡咯、呋喃、噻吩 所有成环原子都以sp2杂化轨道重叠形成s s键键；碳原子未参加杂化的p轨道有1个电子，杂原子则有2个p电子，p轨道互相平行重叠形成6电子环状共轭大大p p键键 与苯环的6原子共6p p电子比，呋喃、噻吩、吡咯为5原子共用6个p p电子，故环上p p电子密度比苯环大，属于“富富p p芳杂环芳杂环”吡咯 噻吩 呋喃OS1. 结构结构吡咯环 N 的1个sp2杂化轨道上有1个电子与 H 的1s电子配对形成N—H s s 键 呋 喃环中的杂原 子 O (噻吩中为S)的 1个sp2杂 化轨道上有一对未共用电子对。

环状离域的大大p p键键, 5个原子共用6个电子,为富p p电子体系sp2S2.2.吡咯的酸碱性吡咯的酸碱性 吡咯N上孤对电子因环的共轭，故碱性极弱，比苯胺(kb=3.6×10-10)还弱得多另一方面，吡咯N上上的的H却变得较为活泼，显示出微弱的酸性(ka=10-15), 比醇强，而比酚弱NH2碱性：> > >Kb: 2×10-4 3.6×10-10 2.5×10-14酸性：OH> > R—OHKa: 1.3×10-10 ~ 10-15 ~ 10-18化学反应 (1)卤代反应 (2)硝化反应常使用较温和的非质子性试剂——硝乙酐，在低温条件下进行硝化：(3)磺化反应常用温和的非质子的磺化试剂，如用吡啶与三氧化硫反应生成的盐作磺化剂由于噻吩比较稳定，可以直接用硫酸进行磺化，但产率不如使用上述试剂五元芳杂环进行傅克—酰基化时，可以得到一元取代的酰基产物，由于其活性不同，使用的催化剂和反应条件不同4）傅克—酰基化（二）吲哚吲哚具有苯并吡咯的结构吲哚的许多衍生物具有生理与药理活性。

如： 5-羟色胺（5-HT）褪黑素（1）吲哚是比吡咯还弱的碱，其 以咪唑为例：以咪唑为例：咪唑表示处于sp2轨道上的电子对.表示处于p轨道上的电子对，它参与环状大p p键的形成.处于N的sp2杂化轨道上的孤电子对可作为质子受体，能形成氢键，可增加化合物的碱性及水溶性2.物理性质 唑类化合物的碱性比吡咯强，比吡啶弱其中咪唑的碱性最强作业P4822.(1)(2)(4)(9)3.(1)(7)(12)(13)8.9.(2)。