雜環(huán)化合物和生物堿-雜環(huán)化合物（藥學(xué)有機(jī)化學(xué)課件）

有機(jī)化學(xué)/雜環(huán)化合物和生物堿六元雜環(huán)化合物分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)雜環(huán)化合物：分子中含有碳原子和其它雜原子共同組成的環(huán)的化合物。雜原子：雜環(huán)中的非碳原子稱為雜原子，常見的有N、O、S等。分類：雜環(huán)單雜環(huán)稠雜環(huán)五元雜環(huán)六元雜環(huán)苯稠雜環(huán)雜環(huán)稠雜環(huán)一、雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)和分類一、含一個(gè)雜原子的六元雜環(huán)化合物吡啶的分子軌道示意圖（一）吡啶的分子結(jié)構(gòu)及芳香性1）N原子上一對(duì)孤對(duì)電子占據(jù)sp2雜化軌道，未參與環(huán)上的共軛，具有較強(qiáng)的堿性。2）環(huán)上N原子的電負(fù)性比碳強(qiáng)，使環(huán)碳原子上的電子云密度比苯環(huán)低，不利于親電取代反應(yīng)，其中、位比位更難反應(yīng)。3）由于環(huán)碳原子上電子云密度比苯低，不易氧化，所以環(huán)系比苯穩(wěn)定。缺π芳環(huán)一、含一個(gè)雜原子的六元雜環(huán)化合物（二）吡啶的性質(zhì)1.物理性質(zhì)：吡啶可以任何比例與水互溶，同時(shí)又能溶解大多數(shù)極性和非極性有機(jī)化合物，甚至可溶解某些無機(jī)鹽，是常用溶劑。一、含一個(gè)雜原子的六元雜環(huán)化合物（1）堿性吡啶N原子有一對(duì)未參與共軛的電子，可結(jié)合H+顯堿性，但未共用電子對(duì)處于SP2雜化軌道，結(jié)合H+能力比SP3雜化的氮原子弱。堿性強(qiáng)弱順序如下：脂肪胺＞氨＞吡啶＞苯胺2.化學(xué)性質(zhì)：一、含一個(gè)雜原子的六元雜環(huán)化合物吡啶可與無機(jī)酸或路易斯酸成鹽吡啶鹽酸鹽一、含一個(gè)雜原子的六元雜環(huán)化合物（2）親電取代反應(yīng)吡啶比苯難進(jìn)行親電取代反應(yīng),反應(yīng)條件較高，取代主要在β-位。吡啶與硝基苯相似,不發(fā)生傅-克反應(yīng)。3-吡啶磺酸3-硝基吡啶3-溴吡啶一、含一個(gè)雜原子的六元雜環(huán)化合物（3）氧化還原反應(yīng)一、含一個(gè)雜原子的六元雜環(huán)化合物噠嗪嘧啶吡嗪二、含兩個(gè)雜原子的六元雜環(huán)化合物（一）結(jié)構(gòu)與芳香性二氮嗪類化合物都是平面型分子，與吡啶相似。所有碳原子和氮原子均是sp2雜化，每個(gè)原子未參與雜化的p軌道（每個(gè)p軌道有一個(gè)電子）側(cè)面重疊形成大π鍵，具有芳香性。二、含兩個(gè)雜原子的六元雜環(huán)化合物二氮嗪的堿性均比吡啶弱。二氮嗪中兩個(gè)氮原子的吸電作用相互影響使電子云密度都降低，減弱了與質(zhì)子的結(jié)合能力。二氮嗪類化合物雖然含有兩個(gè)氮原子，但表現(xiàn)為一元堿。

1.堿性（二）噠嗪、嘧啶及吡嗪的性質(zhì)二、含兩個(gè)雜原子的六元雜環(huán)化合物

2.親電取代反應(yīng)

嘧啶的化學(xué)性質(zhì)與吡啶相似，親電取代反應(yīng)更難發(fā)生，其硝化、磺化反應(yīng)很難進(jìn)行，但可以發(fā)生鹵代反應(yīng)，鹵素進(jìn)入電子云密度相對(duì)較高的5位上。當(dāng)環(huán)上連有—OH、—NH2等供電子基時(shí)，環(huán)上電子云密度增加，反應(yīng)活性增加，能發(fā)生硝化、磺化反應(yīng)。二、含兩個(gè)雜原子的六元雜環(huán)化合物有機(jī)化學(xué)/雜環(huán)化合物和生物堿五元雜環(huán)化合物分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)雜環(huán)化合物：分子中含有碳原子和其它雜原子共同組成的環(huán)的化合物。雜原子：雜環(huán)中的非碳原子稱為雜原子，常見的有N、O、S等。分類：雜環(huán)單雜環(huán)稠雜環(huán)五元雜環(huán)六元雜環(huán)苯稠雜環(huán)雜環(huán)稠雜環(huán)一、雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)和分類一、含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)化合物

吡咯呋喃噻吩

（一）結(jié)構(gòu)與芳香性

吡咯呋喃噻吩“多電子”（富電子）芳雜環(huán)芳香性強(qiáng)弱順序如下：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃一、含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)化合物

1）N原子上的孤對(duì)電子占據(jù)P軌道，參與環(huán)上P-共軛作用，N原子上的電子云向環(huán)碳原子轉(zhuǎn)移，顯示較低的堿性。2）環(huán)碳原子上電子云密度的增加，促使其親電取代反應(yīng)比苯容易，-碳原子比-碳原子更容易。

3）由于環(huán)碳原子上電子云密度高于苯環(huán)，所以比苯容易氧化，而使環(huán)系沒有苯穩(wěn)定。一、含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)化合物

（二）吡咯、呋喃、噻吩的性質(zhì)1.酸堿性吡咯的堿性很弱，不能與稀酸成鹽；與KOH反應(yīng)表現(xiàn)出弱酸性一、含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)化合物

2.親電取代反應(yīng)易于進(jìn)行，主要發(fā)生在α-位上親電取代活性：吡咯>呋喃>噻吩>苯一、含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)化合物

①鹵代反應(yīng)：易于進(jìn)行，主要發(fā)生在α-位上一、含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)化合物

②硝化反應(yīng)：強(qiáng)酸會(huì)破壞其結(jié)構(gòu),采用較緩和的硝化劑硝酸乙酰酯,并在低溫下進(jìn)行。一、含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)化合物

③磺化反應(yīng)：常用吡啶與三氧化硫的加合物作磺化劑一、含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)化合物

3.加成反應(yīng)（還原反應(yīng)）一、含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán)化合物

二、含兩個(gè)及以上雜原子的五元雜環(huán)化合物吡唑咪唑噁唑異噁唑噻唑（一）結(jié)構(gòu)與芳香性1,3-唑類1,2-唑類二、含兩個(gè)及以上雜原子的五元雜環(huán)化合物1.酸堿性唑類的堿性都比吡咯強(qiáng)，其中咪唑堿性最強(qiáng)。

2.吡唑和咪唑環(huán)的互變異構(gòu)3.

親電取代反應(yīng)

唑類化合物因分子中增加了一個(gè)吸電子的氮原子，其親電取代反應(yīng)活性明顯降低。（二）吡唑、咪唑、噻唑的性質(zhì)二、含兩個(gè)及以上雜原子的五元雜環(huán)化合物有機(jī)化學(xué)/雜環(huán)化合物和生物堿雜環(huán)化合物的分類和命名雜環(huán)化合物：分子中含有碳原子和其它雜原子共同組成的環(huán)的化合物。雜原子：雜環(huán)中的非碳原子稱為雜原子，常見的有N、O、S等。分類：雜環(huán)單雜環(huán)稠雜環(huán)五元雜環(huán)六元雜環(huán)苯稠雜環(huán)雜環(huán)稠雜環(huán)一、雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)和分類常見雜環(huán)母環(huán)的結(jié)構(gòu)、類別和名稱一、雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)和分類常見雜環(huán)母環(huán)的結(jié)構(gòu)、類別和名稱一、雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)和分類表12-1常見雜環(huán)母環(huán)的結(jié)構(gòu)、類別和名稱一、雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)和分類二、雜環(huán)化合物的命名1、音譯法：外文諧音漢字加“口”偏旁表示雜環(huán)母核名稱例如：呋喃（furan）、噻吩（thiophene）、嘌呤（purine）2、系統(tǒng)命名法：“某雜某”吡啶（氮雜苯）嘌呤（氮雜茚）呋喃（氧雜茂）（一）雜環(huán)母環(huán)的命名（二）雜環(huán)母環(huán)的編號(hào)規(guī)則含一個(gè)雜原子的雜環(huán)，從雜原子開始用阿拉伯?dāng)?shù)字或從靠近雜原子的碳原子開始用希臘字母編號(hào)。吡咯吡啶2-甲基呋喃二、雜環(huán)化合物的命名如有幾個(gè)不同的雜原子時(shí)，則按O、S、-NH-、-N=的先后順序編號(hào)，并使雜原子的編號(hào)盡可能小。5-甲基咪唑2-乙基噻唑有些稠雜環(huán)母環(huán)有特定的名稱和編號(hào)順序。如：嘌呤、吩噻嗪二、雜環(huán)化合物的命名標(biāo)氫母環(huán)的命名當(dāng)雜環(huán)滿足了雜環(huán)中擁有最多數(shù)目的非聚集雙鍵后，環(huán)中仍有飽和的碳原子或氮原子，則這個(gè)飽和原子上所連接的氫原子稱為“標(biāo)氫”或“指示氫”，用其編號(hào)加H（大寫斜體）標(biāo)注。1H-吡咯2H-吡咯2H-吡喃4H-吡喃二、雜環(huán)化合物的命名首先確定雜環(huán)母環(huán)的名稱和編號(hào)。然后將取代基的位置、數(shù)目、名稱依次寫在雜環(huán)母環(huán)名稱之前。習(xí)慣上常對(duì)只有一個(gè)雜原子的雜環(huán)，取代基位次用希臘字母、、來編號(hào),靠近雜原子的碳原子為-位,其次為-位…等。（三）取代雜環(huán)化合物的命名二、雜環(huán)化合物的命名2-溴噻吩3-氨基吡啶2-甲氧基嘧啶(α-溴噻吩)(β-氨基甲酸)(α-甲氧基嘧啶)3-甲基吲哚4-硝基-6-氯喹啉2,6-二羥基嘌呤二、雜環(huán)化合物的命名當(dāng)雜環(huán)上連有—CHO、