杂环化合物和生物碱
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第十六章杂环化合物、生物碱第十六章杂环化合物、生物碱杂环化合物的定义:在环状有机化合物中,构成环的原子除了碳原子外还含有其他原子,这环状种化合物就叫做杂环化合物(heterocyclic compound)。
除碳以外的其他原子叫做杂原子。
常见的杂原子有:氮、氧、硫。
第一节杂环化合物的分类和命名一、分类按照环的大小和环的数目可分为:五元环单杂环OSN六元环H杂环N苯环与单杂环的稠合杂环(苯并杂环)稠杂环N两个或两个以上单杂环的稠合杂环NNNNH二、命名1、音译法:根据外文译音,选用同音汉字,加“口”字旁表示杂环。
ONS呋喃噻吩furanpyrrole吡咯HthiopheneN吡啶N咪N啶NHpyridinepyrimidineindole吲哚?取代杂环的命名:①杂环的编号从杂原子起依次1,2,3 ……(或:α,β,γ……)。
②如环上不止一个杂原子时,则从O、S、N的顺序依次编号。
③有两个相同杂原子的,应从连有H原子或取代基的开始编号。
④编号时注意杂原子或取代基的位次之和最小。
⑤稠杂环是特定的母体和固定的编号。
4CH354463CH3N3N512NH12C5N32H5S213-甲基吡啶4-甲基咪唑5-乙基噻唑2、根据结构命名:1即根据相应于杂环的碳环来命名,把杂环看作是相应的碳环中的碳原子被杂原子置换而形成的。
例如,吡啶可看作是苯环上一个碳原子被氮原子置换而成的,所以叫做氮杂苯。
NHO 茂(环戊二烯)氮茂S氧茂硫茂NNN苯氮苯1,3-二氮苯第二节一杂五元杂环化合物含有一个杂原子的典型五元杂环是呋喃、噻吩、吡咯。
OSNH一、呋喃、噻吩、吡咯的结构1、据现代物理方法证明:①呋喃、噻吩、吡咯都是一个平面的五元环结构,即成环的四个C原子和一个杂原子都是以SP2杂化轨道成键的。
②环上每个碳原子的P轨道有一个电子,杂原子P轨道上有两个电子。
③ P轨道垂直于五元环的平面,互相侧面重叠而形成一个与苯环相似的闭合共轭体系。
第十一章杂环化合物和生物碱杂环化合物和生物碱广泛存在于自然界中,在动植物体内起着重要的生理作用。
本章介绍杂环化合物的分类、命名、结构特点、性质及重要的杂环化合物,生物碱的一般性质、提取方法和重要的生物碱。
第一节杂环化合物环状有机化合物中,构成环的原子除碳原子外还含有其它原子,且这种环具有芳香结构,则这种环状化合物叫做杂环化合物。
组成杂环的原子,除碳以外的都叫做杂原子。
常见的杂原子有氧、硫、氮等。
前面学习过的环醚、内酯、内酐和内酰胺等都含有杂原子,但它们容易开环,性质上又与开链化合物相似,所以不把它们放在杂环化合物中讨论。
杂环化合物种类繁多,在自然界中分布很广。
具有生物活性的天然杂环化合物对生物体的生长、发育、遗传和衰亡过程都起着关键性的作用。
例如:在动、植物体内起着重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基、中草药的有效成分——生物碱等都是含氮杂环化合物。
一部分维生素、抗菌素、植物色素、许多人工合成的药物及合成染料也含有杂环。
杂环化合物的应用范围极其广泛,涉及医药、农药、染料、生物膜材料、超导材料、分子器件、贮能材料等,尤其在生物界,杂环化合物几乎随处可见。
一、杂环化合物的分类和命名为了研究方便,根据杂环母体中所含环的数目,将杂环化合物分为单杂环和稠杂环两大类。
最常见的单杂环有五元环和六元环。
稠杂环有芳环并杂环和杂环并杂环两种。
另外,可根据单杂环中杂原子的数目不同分为含一个杂原子的单杂环、含两个杂原子的单杂环等。
杂环化合物的命名在我国有两种方法:一种是译音命名法;另一种是系统命名法。
译音法是根据IUPAC 推荐的通用名,按外文名称的译音来命名,并用带“口”旁的同音汉字来表示环状化合物。
例如:呋喃 咪唑 吡啶 嘌呤furan imidazole pyridine purine杂环上有取代基时,以杂环为母体,将环编号以注明取代基的位次,编号一般从杂原子开始。
含有两个或两个以上相同杂原子的单杂环编号时,把连有氢原子的杂原子编为1,并使其余杂原子的位次尽可能小;如果环上有多个不同杂原子时,按氧、硫、氮的顺序编号。