雜環(huán)和脂類化合物

雜環(huán)和脂類化合物第1頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第十章雜環(huán)化合物(HeterocyclicCompouds)

“雜環(huán)”就是組成環(huán)的原子除C外，還含有其它元素的原子，這些非碳原子統(tǒng)稱為雜原子。原則上二價以上的元素都可以成為雜原子，但最常見的是O、S和N。前面學過的內(nèi)酯、內(nèi)酰胺、環(huán)氧化合物、環(huán)狀酸酐等:

因其性質(zhì)與相應的脂肪族化合物較相似，因此并入脂肪族化合物中討論，而不列為雜環(huán)化合物。N-H第2頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

本章討論的雜環(huán)化合物主要指環(huán)系較穩(wěn)定，包括雜原子在內(nèi)的環(huán)是平面型，環(huán)內(nèi)有4n+2個p電子處于環(huán)閉共軛體系中，統(tǒng)稱為芳(香)雜環(huán)化合物。吡啶 呋喃噻吩 吡咯

其它不具芳香性的雜環(huán)化合物，統(tǒng)稱為非芳香雜環(huán)化合物或雜脂環(huán)化合物。哌啶 四氫呋喃S第3頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五一、分類雜稠雜環(huán)：單雜環(huán)稠雜環(huán)雜環(huán)六元雜環(huán)：五元雜環(huán)：OSN苯稠雜環(huán)：第一節(jié)分類和命名第4頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五4 35124 35124 3512OSSN

呋喃 噻吩 吡咯 噻唑

furan thiophene pirrole thiazoleON

咪唑 吡唑 噁唑Imidazole pyrozole oxazole4 35124 3(b)512(a)4 35123 4215五元雜環(huán)二、命名命名原則：譯音＋“口”旁第5頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五61 5

72

49835 46 37 28145 36 1 275 46 37 2815 36 215 36 215 36 215 36 21

吡啶 嘧啶 噠嗪 吡喃pyridine pyrimidine pyridazine pyran稠雜環(huán)

喹啉 異喹啉 吲哚 嘌呤

quinoline isoquinoline indolepurine六元雜環(huán)第6頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)五元雜環(huán)化合物一、呋喃、噻吩、吡咯

呋喃 噻吩 吡咯 OS1.結(jié)構第7頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

雜環(huán)中的p電子云分布不象苯環(huán)那樣均勻，環(huán)的穩(wěn)定性因而不如苯。O的電負性(3.5)較大，故呋喃環(huán)p電子共軛程度較弱，芳香性最小。S的電負性(2.5)在三者中為最小，且S為第三周期元素，原子半徑較大，原子核對共軛p電子的吸引力較小，故噻吩環(huán)p電子共軛程度較大，芳香性在三者中是最大的。N的電負性(3.0)在O、S之間，故吡咯的芳香性介于呋喃與噻吩之間。芳香性(環(huán)的穩(wěn)定性)：苯>噻吩>吡咯>呋喃

第8頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

2.化學性質(zhì)

呋喃、噻吩、吡咯是富電子芳雜環(huán)，親電取代比苯容易。吡咯的活潑度與苯胺或苯酚相當，噻吩是三者中活性最差的，然而噻吩的親電取代反應活性仍比苯大得多。如在室溫及乙酸溶液中，噻吩與Br2發(fā)生取代反應的速度為苯的109倍。親電取代活性：呋喃、吡咯>噻吩>苯

這些雜環(huán)進行親電取代反應時，須用緩和的試劑在溫和的條件下進行。

親電取代反應主要進入2-位；若2、5兩個位置已有基團存在，則親電取代在b位發(fā)生。-0.06-0.10+0.32第9頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五O

呋喃溴代：Br2二噁烷(稀釋)/0℃OBr(80%)氯代：Cl2-40℃OClClClO產(chǎn)率變遷不定硝化：CH3CO2NO2(硝基乙酰酯)-5~-30℃ONO2(35%)2-硝基呋喃磺化：吡啶.SO3ClCH2CH2Cl/室溫OSO3H(41%)呋喃-2-磺酸(1)親電取代第10頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五氯代：Cl250℃SClClClS30% 14%+13%加成產(chǎn)物磺化:95%H2SO425℃(69%~76%)SSO3H噻吩-2-磺酸(78%)溴代：Br2乙酸/室溫BrSNO2硝化：CH3CO2NO2乙酸酐/-10℃SNO2S70% 5%S噻吩第11頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五溴代:Br2(或I2)乙醇(稀釋)/0℃Br

BrBr

Br產(chǎn)物均為四鹵吡咯(90%)吡咯-2-磺酸磺化：吡啶.SO3100℃SO3H51% 13%吡咯硝化:CH3CO2NO2乙酸酐/5℃NO2NO2第12頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五(2)加成：O

呋喃H2/Ni125℃,100atmO

四氫呋喃S噻吩H2/Pd-C,CH3OH,H2SO4,3atmS四氫噻吩吡咯H2/Ni高溫高壓四氫吡咯第13頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第三節(jié)六元雜環(huán)化合物六元雜環(huán)化合物包括環(huán)中有1個雜原子的六元雜環(huán)(如吡啶等)；環(huán)中有多個雜原子的六元雜環(huán)(如嘧啶等)；以及稠雜環(huán)(如喹啉、嘌呤等)。

吡啶存在于煤焦油、骨焦油中，其衍生物廣泛存在于自然界。工業(yè)上主要從煤焦油的輕油部分提取吡啶。吡啶是具有特殊臭味的無色液體，bp115.5℃，可與水、乙醇、乙醚等混溶。一、吡啶(C5H5N)第14頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

吡啶分子式為C5H5N，結(jié)構似苯，也是平面六邊形分子(但不是正六邊形)。分子中C—C鍵長139pm(與苯的相等)，C—N鍵長137pm，介于一般的C—N單鍵(147pm)與C=N雙鍵(128pm)之間。139pm137pm139pm1.吡啶的結(jié)構Pyridine Benzine第15頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

環(huán)中的N和C都以sp2雜化軌道相互以s

鍵相連。每個原子余下的p軌道相互平行重疊，形成環(huán)閉共軛體系，p電子數(shù)為6，具有芳香性。HHHHHN原子的處于sp2雜化軌道上的一對未共用電子，與環(huán)共平面，未參與環(huán)的共軛體系.第16頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

(1)堿性：吡啶環(huán)N原子的一對孤電子對處于sp2雜化軌道上，而一般脂肪胺N上的孤電子對處于sp3雜化軌道。前者s成分較大，受N的束縛力較強，與H+的結(jié)合力較弱。+HCl——> Cl-H堿性比較：脂肪胺>> >≈苯胺Kb：~10-5 2.3×10-93.6×10-102.吡啶的化學性質(zhì)第17頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

比苯難得多。與硝基苯相似,吡啶不發(fā)生付-克反應。

親電取代主要發(fā)生在b-位上。鹵代：Br2300℃Br3-溴吡啶(33%)濃HNO3+濃H2SO4300℃，1dNO2(20%)濃或發(fā)煙H2SO4HgSO4，220℃SO3H吡啶-3-磺酸(71%)Question2:吡啶溴代不使用FeCl3等Lewis酸催化劑,為什么？(2)親電取代第18頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五吡啶環(huán)對氧化作用較苯環(huán)穩(wěn)定，而對還原劑比苯活潑。CH3HNO3或KMnO4，DCO2Hb-吡啶甲酸(煙酸)KMnO4，DCO2H(3)氧化與還原第19頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五Na+C2H5OHH六氫吡啶(哌啶)(95%)H2/Pt,乙酸H第20頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

磺胺類藥物(sulfadrug)是繼青霉素之后使用的一類化學抗菌藥，基本結(jié)構是對-氨基苯磺酰胺.H2N——S—NH2OO14

對-氨基苯磺酰胺本身就有抑菌作用。當N1上的H原子被某些基團取代時，抗菌作用增強；若N4上的H被取代，則抗菌能力降低甚至喪失。因為具有N4游離氨基的磺胺與細菌繁殖所需的對氨基苯甲酸結(jié)構極為相似，使酶難以識別而達到抑菌作用。

如N4上的取代基易在體內(nèi)分解而恢復成-NH2時，則仍具有原來的抗菌作用。第四節(jié)磺胺類藥物第21頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五N1上的取代基通常多為雜環(huán)化合物：H2N-—S-NH—OO磺胺嘧啶SD磺胺甲基異噁唑SMZH2N-—S-NH—OONOCH3第22頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第五節(jié)脂類一脂肪酸

1.命名分類結(jié)構

2.共性

二三酰甘油

1.結(jié)構命名2.化學性質(zhì)三磷脂 1.磷脂第23頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第五節(jié)脂類(Lipids)

脂類是指存在于生物體內(nèi)具有脂溶性能用低極性有機溶劑從細胞和組織中萃取出來的有機化合物。分為三大類：簡單脂(三酰甘油、蠟);復合脂(磷脂、糖脂)和類脂(甾族化合物等)。

三酰甘油(油脂)即甘油的高級脂肪酸酯。人體中的脂肪主要分布于皮下、內(nèi)臟周圍，起熱墊和保護墊作用，也是人體儲存能量的一種形式。人饑餓時，50%以上的能量由脂肪氧化提供，脂肪減少，人變瘦削，故稱“可變脂”。第24頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

共同的物理性質(zhì)：不溶于水，易溶于苯、乙醚和氯仿等低極性有機溶劑。具有脂溶性。脂類的化學結(jié)構有時相差很大，因而化學性質(zhì)也不同，但在代謝過程中相互聯(lián)系密切。

復合脂和類脂包括磷脂、糖脂、甾體等，是構成細胞膜的基本成分,在人體中約占體重的5%，組成較為恒定，稱做“基本脂”。第25頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五一脂肪酸

脂類中的脂肪酸(fatty)是一類具有較長碳鏈(一般14-20C)的羧酸。自然界中的脂肪酸大多以結(jié)合成酯鍵或酰胺鍵的形式存在于脂類中，絕大多數(shù)是偶碳直鏈一元羧酸。僅在個別油脂中發(fā)現(xiàn)帶有支鏈、脂環(huán)或羥基的脂肪酸。

基本生物功能：為構成生物膜的脂類（磷脂和糖脂）提供親脂性的非極性尾部；為生物體儲存或提供能量。第26頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五一、命名、分類和結(jié)構1.命名

——>俗名、系統(tǒng)命名

月桂酸(lauricacid)

硬脂酸(stearicacid)

系統(tǒng)命名:與一元羧酸的系統(tǒng)命名基本相同，不同點是脂肪酸的碳原子有三種編碼體系，并且可用簡寫符號表示。第27頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五CH3(CH2)14COOH俗名:

棕櫚油酸Δ編碼體系命名:ω編碼體系命名：十六碳酸

十八碳酸例：CH3(CH2)14COOH軟脂酸(棕櫚酸)

俗名簡寫符號16:0硬脂酸18:0CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH16 109 11 78 16 Δ9—十六碳烯酸

簡寫符號：16:1Δ9 ω7—十六碳烯酸簡寫符號：

16:1ω7第28頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五2、分類⑴按碳鏈結(jié)構分類脂肪酸飽和脂酸酸：月桂酸軟脂酸硬脂酸不飽和脂肪酸

單烯脂肪酸（含一個雙鍵）

多烯脂肪酸（含多個雙鍵）油酸亞油酸第29頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五⑵不飽和脂肪酸按ω體系分類

族母體脂肪酸名稱族母體脂肪酸名稱

ω―7

棕櫚油酸ω―6

亞油酸

ω―9

油酸ω―3α

-亞麻酸

族內(nèi)的不飽和脂肪酸均可以本族的母體脂肪酸為原料在體內(nèi)衍生，而不同族的脂肪酸不能在體內(nèi)相互轉(zhuǎn)化。ω―6

和ω―3族的母體化合物在人體內(nèi)不能自身合成，只能從食物中獲得，故稱為必需脂肪酸（essentialfattyacid）。

族名：根據(jù)各族母體脂肪酸從甲基碳數(shù)起的第1個雙鍵位置數(shù)命名。第30頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五脂類中重要的飽和脂肪酸軟脂酸(16：0) CH3(CH2)14CO2H 62.9 16C硬脂酸(18：0) CH3(CH2)16CO2H 69.9 18C花生酸(20：0)CH3(CH2)18CO2H 75.220C月桂酸(12：0)CH3(CH2)10CO2H 44 12C名稱 結(jié)構式結(jié)構特點第31頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五油酸

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CO2H

16.318C,1= 9—十八碳烯酸（18：1ω6）亞油酸

CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6CO2H

-518C,2= 9,12—十八碳二烯酸（18：2ω6,9）α—亞麻酸

CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7CO2H

-1118C,3= 9,12,15—十八碳三烯酸（18：3ω3,6,9）

脂類中重要的不飽和脂肪酸γ—亞麻酸

CH3(CH2)4(CH=CHCH2)3(CH2)3COOH18C,3=

6,9,12—十八碳三烯酸(18:3ω6,9,12)名稱 結(jié)構式結(jié)構特點第32頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五花生四烯酸

CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2CO2H20C,4= 5,8,11,14—二十碳四烯酸（20:4ω6,9,12,15)脂類中重要的不飽和脂肪酸(續(xù))EPACH3CH2(CH=CHCH2)5(CH2)2COOH20C,5= 5,8,11,14,17—二十碳五烯酸（20:5ω3,6,9,12,15)DHACH3CH2(CH=CHCH2)6CH2COOH22C,6=4,7,10,13,16,19—二十二碳六烯酸（22:6ω3,6,9,12,15,18)名稱 結(jié)構式結(jié)構特點桐油酸

CH3(CH2)3(CH=CH)3(CH2)7CO2H

18C,3共軛= 9,11,13—十八碳三烯酸(18：3ω5,7,9)第33頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

亞油酸(18:2ω6,9，ω6族)、α-亞麻酸(18:3ω3,6,9，

ω3族)人體內(nèi)不能自身合成,只能從食物中獲得，故稱為必需脂肪酸。花生四烯也可稱為必需脂肪酸，因為人體自身合成的數(shù)量不能完全滿足生理需要，還需要從食物中供給。

亞油酸又叫特別必需脂肪酸,因為動物體內(nèi)亞油酸的含量占三酰甘油和磷脂中脂肪酸總量的10%以上。第34頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

4.分布

人體中飽和脂肪酸主要是軟脂酸和硬脂酸，不飽和脂肪酸主要是油酸。人體可以通過代謝由淀粉合成飽和脂肪酸和油酸。高等植物中，不飽和脂肪酸含量高于飽和脂肪酸。例花生油，其組成中棕櫚酸為6-9%，硬脂酸為2-6%，油酸為50-57%，亞油酸為13-26%。第35頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五二.三酰甘油(triacylglycerol)

三酰甘油是1分子甘油與3分子高級脂肪酸形成的酯，醫(yī)學上稱甘油三酯。習慣上把常溫下為液體的叫做油(oil)，為固態(tài)的叫脂肪(fat)，油和脂肪統(tǒng)稱為油脂。CH2—O—C—R1CH—O—C—R2CH2—O—C—R3OOOCH2-OHCH-OHCH2-OHOOOR1-C—OHR2-C—OHR3-C—OH+一、結(jié)構、組成及命名Derivedfrom第36頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五CH2－O－C－R1C—HCH2－O－C－R3OOOR2－C－O－R1=R2=R3

：單三酰甘油

天然油脂的主要成分是混三酰甘油的混合物。也含有少量的游離脂肪酸、高級醇、高級烴、維生素及色素等。R1、R2、R3不同：混三酰甘油(simpletriacylglycerol)(mixedtriacylglycerol)三酰甘油的通式第37頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

甘油酯的命名：“甘油某酸酯”或“某脂酰甘油”。若為混甘油酯，要把各脂肪酸的位次用a、b、a’標明。CH2—O—C—(CH2)16CH3CH—O—C—(CH2)16CH3CH2—O—C—(CH2)16CH3OOOCH2—O—C—C15H31CH—O—C—C17H35CH2—O—C—(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3OOO甘油三硬脂酸酯或:三硬脂酰甘油（tristearoylglycerol）aba’甘油-a-軟脂酸-b-硬脂酸-a’-油酸酯或:a-軟脂酰-b-硬脂酰-a’-油酰甘油α-palmitoyl-β-stearoyl-α'-oleoylglycerol第38頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五橄欖油 飽和脂肪酸：~20% 不飽和脂肪酸：~80%

牛脂

60%~70% 30%~40%

油脂的比重都小于1，不溶于水，易溶于乙醚、熱乙醇、氯仿、苯等有機溶劑。天然油脂沒有恒定的沸點和熔點。含不飽和脂肪酸多時有較高的流動性和較低的熔點。

純凈的三酰甘油是無色、無臭、無味的。但普通油脂往往溶解有維生素、色素等，故帶有香味或特殊氣味，并呈現(xiàn)顏色(黃色和紅色)。二、物理性質(zhì)第39頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五三、化學性質(zhì)

1.水解：油脂的堿性水解稱為皂化。推而廣之,羧酸酯在堿性溶液中的水解都被稱做皂化反應。

具有羧酸酯的通性和不飽和烴的通性(若油脂中含不飽和脂肪酸)。CH2—O—C—R1CH—O—C—R2CH2—O—C—R3OOO+NaOH—>CH2-OHCH-OHCH2OHR1-C-O-Na+R2-C-O-Na+R3-C-O-Na+OOO+甘油 肥皂第40頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

1g油脂完全皂化所需氫氧化鉀的mg數(shù)叫皂化值(saponificationnumber)。皂化值越大，油脂的平均分子量越小。皂化值是衡量油脂質(zhì)量的指標之一，并可反映油脂皂化時堿的用量。

油脂是一種混合物，除能皂化者外，還有約1%~3%的部分不能皂化(即不與堿作用，也不溶于水)，這些物質(zhì)包括維生素A、D、E、K、蠟及甾醇等。第41頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

(1)加氫：含不飽和脂肪酸的油脂在催化劑作用下加氫，油脂中的不飽和脂肪酸即轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡椭舅?。加氫的結(jié)果：液態(tài)的油轉(zhuǎn)化成半固態(tài)的脂肪。所以這種氫化也叫做“油脂的硬化”。油脂加氫后，熔點增高，化學穩(wěn)定性增加，不易酸敗，性能改善。氫化反應常用Ni做催化劑，反應條件一般為110~190℃，1~3atm.

2.加成第42頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

100g油脂所能吸收碘的g數(shù)叫做碘值。碘值越大，油脂的不飽和程度也越大，利用油脂與碘的加成可檢查油脂的不飽和程度。實際使用ICl或IBr的冰醋酸溶液做分析試劑(Why?)，最后折算成碘值。藥典對藥用油脂的皂化值和碘值都有明確規(guī)定。例如: 蓖麻油：碘值，80~90；皂化值，176~186

花生油：碘值，84~100；皂化值，185~195(2)加碘第43頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五

中和1g油脂中的游離脂肪酸所需氫氧化鉀的mg數(shù)稱為油脂的酸值。酸值大，說明油脂中游離脂