第十二章杂环化合物和生物碱演示文稿
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杂环化合物与生物碱.ppt
吲哚 （苯+吡咯）
稠杂环
6 1N
2 N 3
7 5N
48
N9 H
嘌呤 （嘧啶环+咪唑环）
2020/8/20
第九章 杂环化合物与生物碱
5
二、杂环化合物的命名
译音法——按外文谐音，并以“口”字旁
表示是环状化合物
N
N
N
O
N
H
S
N HN
N
H
Pyrrole 吡咯
Indole 吲哚
2020/8/20
第九章 杂环化合物与生物碱
CHN H
CH H2N
HN2NN
NNN
O N
HH H
N
NNN H
腺嘌呤（A） （6-氨基嘌呤）
鸟嘌呤（G） （2-氨基-6-氧嘌呤）
2020/8/20
第九章 杂环化合物与生物碱
13
三、重要的杂环化合物及其衍生物
嘌呤及其衍生物
O
O
O
N
N HN
N HN
N HN
N
NN H
H2N N
CH N H
N
O
N
N
N
6
二、杂环化合物的命名
编号原则：
环上只有一个杂原子时，杂原子的编号为1 （希腊字母编号：靠近杂原子的碳原子为位）
43
5
2
H3C
1
O
CH3
2，5-二甲基呋喃 （α，α’-二甲基呋喃）
4CH3
5
3
6
2
N
1
4-甲基吡啶
（γ-甲基吡啶）
2020/8/20
第九章 杂环化合物与生物碱
7
杂环化合物和生物碱学时讲课文档
(A)
第二十五页，共46页。
4. 氧化反应
CH3 HN3O
COOH
N
or KM4nO
N
β-吡啶甲酸
HN3O
COOH
or KM 4 nO
N
N COOH
2, 3-吡啶二甲酸
第二十六页，共46页。
完成下列合成:
CH3 N
KMnO4/H+
NH 2 N
NaOH Br 2
COOH NH3
N
CONH 2 N
第二十七页，共46页。
第二十九页，共46页。
红色
2. 吡咯及其衍生物
吡咯最重要的衍生物是卟啉化合物。
2
a
3
1
4
NH N
N HN
8
5
7
6
卟啉环
第三十页，共46页。
叶绿素:
CH
2
H 3C 1 Ⅰ N
3R
Ⅱ N
4 C H 2C H 3
Mg
N
H 3C
Ⅳ
H8 7 HH
H 2C O C
CH2
OC O
N Ⅲ
5
CH3
6
Ⅴ
O
OCH3
R = -C H 3 为 叶 绿 素 a R = -C H O 为 叶 绿 素 b
N
异烟酰肼又叫雷米封 具有抗结核作用
N
异丙烟肼
用于神经退行性疾病治疗
（老年痴呆等）
C2H OH
CHO
C2H N2H
H O
C2H OH H O
C2H OHH O
C2H OH
H 3C N
H 3C N
维生素B6
第三十六页，共46页。
第十三章 杂环化合物和生物碱ppt课件
OH N HO N CH 3
5-甲基-2,4-二羟基嘧啶 （胸腺嘧啶）
NH 2 N N
6-氨基嘌呤 （腺嘌呤）
OH
N N H
HO
N N N H
N OH
2,6,8-三羟基嘌呤 （尿酸）
N OH
8-羟基喹啉
(2)以杂环为取代基
O
CHO
O 2N
O
CHO
2-呋喃甲醛
5-硝基-2-呋喃甲醛
CH2COOH N
七、嘧啶衍生物
尿嘧啶互变异构
H N O H
O
O HN
N
O
N H
酰胺式
亚胺醇式
NH 2 N HO N
HO N N H O CH 3
NH 2 N O N H
O N H O N H CH 3
胞嘧啶 互变异构
胸腺嘧啶互变异构
八、嘌呤衍生物
腺嘌呤
NH 2 N N N H
O N N H
13
N
HO N H N N 2 N N H
但由于环上存在电负性较大的杂原子，所 以与苯不同，共轭体系中各原子电子密度不是 平均分布，键长也不是完全相等，只是趋向于 平均化，芳香性比苯小。热力学稳定性也小于 苯，其共轭能（kJ/mol)数据如下： 苯 噻吩 吡咯 呋喃 150.6 117.5 90.4 66.9 从共轭能的大小可以看出，三种五元杂环化合 物的稳定性次序为： 苯 > 噻吩 > 吡咯 > 呋喃
O
呋喃 (furan)
S
噻吩 (thiophene)
N H
N N H
1
3
N
咪唑 (imidazole)
3
S
1
(2012)有机化学第十二章杂环
N
2
1
6
5
NH
8
7
N
2
6 5
N
8
7
N
3
4
N
9
N
3
4
H N
9
H 7
嘌呤
9H
嘌呤
• 在杂环母环名称确定后，就可以参照芳香 族化合物的命名方法命名。例如：
3 N 2 4 1
C H C H C O O H 2 N H 2
6 5
N
2 3
N 1 H
5
C O N ( C H ) 2 5 2
4
• α-氨基-β-(4-咪唑基)丙酸
• 二、命名（母核） • 杂环化合物的命很复杂。主要讨论最 常用的译音法，即将杂环母核根据国 际通用英文译音，选同音汉字再加 “口”字旁命名。例如：
O
呋喃 F u r a n
S 噻吩 T h i o p h e n e
吡咯 P y r r o l e
H N
N O 恶 唑
N S 噻 唑 N H N
第十二章 杂环化合物
N H 2 N ON H
O H N ON H
O H 3 N C H ON H
• 胞嘧啶
尿嘧啶
胸腺嘧啶
N H 2 N N N N H
• 腺嘌呤
O H N N H NN N 2 H
鸟嘌呤
• 杂环化合物是指成环的原子除碳以外还有 其它元素的原子（即杂原子）的化合物， 常见的杂原子有O、S、N等。但下述化合 物容易开环，性质与脂肪族的化合物相似， 不属于杂环化合物范畴。
二、化学性质
• 1．酸碱性 吡咯分子中氮要上的未共用电 子对参与了形成环状共轭体系，氮上的电 子云密度降低，故不能接受质子。相反， N-H的极性增强，表现出一定的弱酸性。
第十二章 杂环化合物PPT26页
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
第十二章 杂环化合物
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
•
47、采菊东篱下，悠然见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
•
50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
谢谢你的阅读
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
第十二章 杂环化合物
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
•
47、采菊东篱下，悠然见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
•
50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
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第十二章杂环化合物
如：
N
H
pyrrole
吡咯
2.系统命名法：
五元杂化为：戊 +“草字头” = 茂
氧杂茂
氮杂茂 硫杂茂
O
N
S
H
★ 3. 杂化化合物的编号规则：
① 环中杂原子为“1”号。杂原子邻位为“α”位。 ② 两个以上相同的杂原子，编号尽可能小。 ③ 不同杂原子优先顺序按：
O、S、NH、N 编号。
④ 稠杂环编号：按稠杂环规则或有特殊编号。
血红素 + 蛋白质 血红蛋白存在于红细胞中
叶绿素+ 蛋白质
存在于叶绿体中
N HN NH N
卟吩
1.血红素
配位键与亚铁原子 形成配合物。
CH=CH 2 CH 3
H3C
N
N
CH=CH 2
Fe
H3C
NN CH 3
HOOCCH 2CH 2
CH 2CH 2COOH
R
H3C
N
N
Mg 2.叶绿素
H3C
N
N
CH3
H
N K+
+ H2O
（二）吡咯、呋喃和噻吩的亲电取代反应
均为 π电56 子体系，亲电取代反应活性大于苯环。
（强酸易使杂原子，质子化、大π键受破坏） 用较温和的非质子性试剂： 1.吡咯的硝化:(硝酰乙酸酯)
N +C3H O CONO O乙 5。 C酸酐 N N2O +H 2O.
H
H
2.吡咯的磺化
+
1. 100OC
（一）吡咯的酸碱性：
碱性：胺 > 吡咯 电子结构： N原子上未共电子对参与环的共轭。 导致结果:
1. 比咯氮不与H+结合（不水合，无碱性反应） 2. N 原子上未共电子对参与环的共轭，
生物碱ppt课件
2．溶解性
（1）游离
水 酸水 碱水、甲（乙）醇、 乙醚 /CHCL3、 石油醚
亲脂性生物碱: -
+
-
+
+（++） +
亲水性生物碱: + + +
+
-
-
季铵碱:离子型 含N-O配位键:氧化苦参碱 小分子或液体生物碱:菸碱、麻黄碱、苦参碱 酰胺类生物碱:秋水仙碱、咖啡碱
两性生物碱:
含酚羟基（吗啡、青藤碱）NaOH + ； 隐性酚羟基（汉防己乙素）NaOH - ,脂溶性生物碱； 羧基生物碱（槟榔次碱）NaHCO3 +
少数以游离形式存在（主要是一些碱性 极弱的生物碱，如酰胺类生物碱）；
其他尚有以酯、苷及N→O化合物的形 式存在（乌头碱、氧化苦参碱）
第二节 生物碱的结构和分类
1．按植物来源分类: 黄连生物碱、苦参 生物碱
2．按化学结构类型分类: 喹啉类生物碱、 吲哚类生物碱等
3．按生源途径和化学结构类型分类
pKa9.58（碱性弱）
pKa9.74（碱性强）
常见生物碱碱性规律：
胍 > 季铵碱 > 烷胺类（仲胺，叔胺） > 芳胺类（芳杂环） > 酰胺类
（pKa 13.6） 小檗碱（11.5） 四氢异喹啉（9.5） 异喹啉（5.4） （pKa < 2）
共轭酸高度 离子型
SP3杂化
SP2杂化
P—π共轭
共振稳定性 类似无机碱 （无双键）
O
N
N H
6．组氨酸系生物碱 咪唑类生物碱：毛果芸香碱
N
H3C
N CH3
N
OO
N
杂环化合物和生物碱-有机化学
溶解1份吡咯、呋喃及噻吩，分别需要17、 35、700份的水。 当五元杂环上连有羟基时，溶解度增大。
如： O
H3C O OH
S
S
OH
(1:35)
(1:20)
(1:700)
(1:16)
3. 杂环化合物的化学性质 (1)、亲电取代反 应
N H O S
HNO3
I2 NaOH
吡咯、呋喃、噻吩 α位取代
I
第四节 稠杂环化合物
稠杂环化合物是指苯环与杂环稠合或杂环与杂环稠合在一起的化 合物。常见的有喹啉、吲哚和嘌呤。
泳衣品牌
3 2 d ★ c
N
a b
N
1
N
★ b 2 a 3
N1
S
N
吡啶并[2,3-d]嘧啶
咪唑并[2,1-b] 噻唑
第二节
五元杂环化合物
五元杂环化合物包括含有1个杂原子的五元杂 环和含2个杂原子的五元杂环。 一、含1个杂原子的五元杂环化合物 1.结构
4 5 1N 3 2
4 5 3 2 4 5 3 2
OH
2．亲电取代反应
Cl2, AlCl 3 100 ℃ Br2, 浮石催化 300 ℃ 气相
Cl
3 氯吡啶
N
Br
3 溴吡啶
N
NO2
N
浓 H2SO4 HgSO4 催化， ℃ 220 混酸 300 ℃
3 硝基吡啶
N
SO3H
吡啶 3 磺酸
N
3．氧化还原反应
（1）氧化反应
COOH N β 吡啶甲酸（烟酸） HNO 3 N COOH N α 吡啶甲酸
由于吡啶环的N上在环外有一孤对电子，故吡啶环上的电荷分布不均。
杂环化合物和生物碱
非核苷类抗病毒药物
如利巴韦林、奥司他韦等，通过干扰 病毒的复制过程和宿主细胞的信号转 导发挥抗病毒作用。
抗炎药物
要点一
非甾体抗炎药
如阿司匹林、布洛芬等，通过抑制前列腺素的合成和释放 发挥抗炎作用。
要点二
甾体抗炎药
如泼尼松、地塞米松等，通过抑制炎症反应的多个环节发 挥抗炎作用。
05
生物碱在药物研发中的应 用
通过深入研究杂环化合物和生物 碱的作用机制，为新药研发提供 理论支持。
02
发现新的靶点
03
拓展药物应用范围
通过研究杂环化合物和生物碱与 生物大分子的相互作用，发现新 的药物靶点。
通过研究杂环化合物和生物碱的 作用机制，拓展其在新药研发中 的应用范围。
THANKS
感谢观看
分类
根据环的大小，杂环化合物可以分为 小环、中环和大环。
结构特点与性质
01
02
03
结构特点
杂环化合物的结构特点是 具有环状结构，且环上通 常含有杂原子。
物理性质
杂环化合物的物理性质包 括熔点、沸点、密度和溶 解度等。
化学性质
杂环化合物的化学性质包 括稳定性、酸碱性、氧化 还原性等。
合成方法与途径
新药研发方向与策略探讨
针对未满足的临床需求
针对癌症、神经退行性疾病、代谢性疾病等重大疾病，寻找具有新 作用机制的杂环化合物和生物碱。
结合其他药物的作用机制
将杂环化合物和生物碱与其他药物结合，开发具有多重作用机制的 新药，提高治疗效果。
开发多靶点药物
针对多个疾病靶点，开发具有多靶点作用的药物，降低副作用和耐 药性。
生物碱的分离常采用色谱法、结晶法、蒸 馏法等。其中，色谱法是最常用的分离方 法之一，如薄层色谱、高效液相色谱等。
如利巴韦林、奥司他韦等，通过干扰 病毒的复制过程和宿主细胞的信号转 导发挥抗病毒作用。
抗炎药物
要点一
非甾体抗炎药
如阿司匹林、布洛芬等，通过抑制前列腺素的合成和释放 发挥抗炎作用。
要点二
甾体抗炎药
如泼尼松、地塞米松等，通过抑制炎症反应的多个环节发 挥抗炎作用。
05
生物碱在药物研发中的应 用
通过深入研究杂环化合物和生物 碱的作用机制，为新药研发提供 理论支持。
02
发现新的靶点
03
拓展药物应用范围
通过研究杂环化合物和生物碱与 生物大分子的相互作用，发现新 的药物靶点。
通过研究杂环化合物和生物碱的 作用机制，拓展其在新药研发中 的应用范围。
THANKS
感谢观看
分类
根据环的大小，杂环化合物可以分为 小环、中环和大环。
结构特点与性质
01
02
03
结构特点
杂环化合物的结构特点是 具有环状结构，且环上通 常含有杂原子。
物理性质
杂环化合物的物理性质包 括熔点、沸点、密度和溶 解度等。
化学性质
杂环化合物的化学性质包 括稳定性、酸碱性、氧化 还原性等。
合成方法与途径
新药研发方向与策略探讨
针对未满足的临床需求
针对癌症、神经退行性疾病、代谢性疾病等重大疾病，寻找具有新 作用机制的杂环化合物和生物碱。
结合其他药物的作用机制
将杂环化合物和生物碱与其他药物结合，开发具有多重作用机制的 新药，提高治疗效果。
开发多靶点药物
针对多个疾病靶点，开发具有多靶点作用的药物，降低副作用和耐 药性。
生物碱的分离常采用色谱法、结晶法、蒸 馏法等。其中，色谱法是最常用的分离方 法之一，如薄层色谱、高效液相色谱等。
第十二章杂环化合物
第十七章杂环化合物基本内容和重点要求⏹杂环化合物的分类和命名；⏹杂环化合物的结构和芳香性；⏹五元杂环化合物的化学性质；⏹六元杂环化合物的化学性质；⏹生物碱重点要求掌握芳香性；五元、六元杂环化合物的化学性质，杂环化合物的亲电取代反应的活性及规律；酸碱性规律。
12.1 杂环化合物的分类和命名1、分类：杂环大体可分为：单杂环和稠杂环两类。
分子中含有由碳原子和其它原子共同组成的环的化合物称为杂环化合物。
杂环中的非碳原子称为杂原子，最常见的杂原子有N、O、S等。
象环醚、内酯、环酐及内酰胺等似乎也应属于杂环化合物。
但是，由于这些环状化合物容易开环形成脂肪族化合物，其性质又与相应的脂肪族化合物类似，因此，一般不放在杂环化合物中讨论。
本章讨论的是环系比较稳定，并且在性质上具有一定芳香性的杂环化合物。
根据环数的多少分为单杂环和多杂环；单杂环又可根据成环原子数的多少分为五元杂环及六元杂环等；多杂环稠杂环、桥杂环及螺杂环，其中以稠杂环较为常见。
稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。
2、命名（1）用音译法是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。
如杂环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起用1，2，3，4，5……（或可将杂原子旁的碳原子依次编为α ,β, γ, δ …）来编号。
如杂环上不止一个杂原子时，则从O,S,N 顺序依次编号，编号时杂原子的位次数字之和应最小：（2）系统命名法：是把杂环看作杂原子转换了相应碳环中的碳原子，命名时以相应的碳环为母体，在碳环名称前加上杂原子的名称，称为“某（杂）某”。
如吡啶称为氮（杂）苯，喹啉称为1-氮（杂）萘。
杂环母环的编号规则（1）含1个杂原子的杂环，从杂原子开始用阿拉伯数字或从靠近杂原子的碳原子开始用希腊字母编号。
（2）如有几个不同的杂原子时，则按O 、S 、-NH-、-N=的先后顺序编号，并使杂原子的编号尽可能小。
（3）有些稠杂环母环有特定的名称和编号原则。