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1、第十二章 杂环化合物与生物碱,主讲：王小果,学习目标：,黔南民族医学高等专科学校,化学教研室,章节目录,黔南民族医学高等专科学校,化学教研室,第一节 杂环化合物,第二节 生物碱,化学教研室,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的作用。而且在医药上也具有重要的地位，如合成药物中的维生素、抗菌素、抗肿瘤药等多属于杂环化合物。,叶绿素,核酸,血红素,黔南民族医学高等专科学校,花色素,化学教研室,含义：成环原子除碳以外，还有其它 如O、N、S、P等杂原子的环状化合物，统称为杂环化合物。,非芳香性杂环化合物，如：,芳香性杂环化
2、合物，如：,杂环化合物,本章要讨论的是环比较稳定，且具有不同程度芳香性的杂环化合物。,黔南民族医学高等专科学校,杂环化合物,六元杂环,稠杂环, 分类,单杂环,稠杂环,五元杂环,苯稠杂环,黔南民族医学高等专科学校,呋喃 噻吩 吡咯 吡唑 咪唑,1、杂环母环的命名,通常采用音译法，即按照该杂环化合物的英文名称，选用与音译同音的汉字，再加上“口”字旁组成音译名。例如Furan的名称为呋喃；Pyridine的名称为吡啶。,Furan Thiophene Pyrrole Pyrozole Imidazole, 命名,黔南民族医学高等专科学校,2、杂环母环的编号,（1）含一个杂原子的杂环的编号,从杂原子开
3、始用阿拉伯数字或从杂原子相邻的碳原子开始用希腊字母、等进行编号。,呋喃 吡啶,（2）含两个相同杂原子的杂环的编号,使杂原子位次之和最小。如果其中一个杂原子上连有氢原子，应从连有氢的杂原子开始编号。,黔南民族医学高等专科学校,（3）含两个不同杂原子的杂环的编号,按O、S、N先后顺序编号，同时也应使杂原子的位次之和最小。,（4）有些稠杂环有特定的编号,黔南民族医学高等专科学校,(-甲基呋喃),(-氨基吡啶),3-氨基吡啶,2-甲基呋喃,当杂环上有取代基时，以杂环为母体，取代基的位次、名称和数目写在杂环母体名称的前面。,3、取代杂环化合物的命名,黔南民族医学高等专科学校,二、常见杂环化合物,都是平面
4、型分子。碳原子与杂原子均以sp2杂化，并以键相互连接构成五元环。每个碳原子和杂原子都剩下一个未参与杂化的p轨道。碳原子的p轨道有一个p电子，而杂原子的p轨道有2个p电子，形成了一个环型封闭的6电子共轭体系，因此，它们都表现出与苯相似的芳香性。芳香性强弱顺序如下：苯噻吩吡咯呋喃。,黔南民族医学高等专科学校, 五元杂环,（一）吡咯、呋喃和噻吩的结构,因N原子上的一对电子参与了共轭，吡咯碱性很弱（pKb=13.6)，不能与酸反应。又因为N原子的给电子共轭效应，使得N原子上的电子云密度降低，N-H键的极性增加，所以吡咯显弱酸性。,1、 吡咯的酸碱性,（二）吡咯、呋喃和噻吩的性质,2、亲电取代反应,亲电
5、取代反应的位置：主要是位。 原因： 位的电子云密度高。,呋喃存在于松木焦油中，其蒸气遇到浸过盐酸的松木片时呈绿色，叫做松木片反应。此现象可用来鉴定呋喃。 噻吩存在于煤焦油的粗苯及石油中，在浓硫酸存在下，与吲哚醌一同加热显示蓝色，反应灵敏。可用来鉴定噻吩。 吡咯存在于煤焦油和骨焦油中，其蒸气或其醇溶液能使浸过盐酸的松木片呈红色，此反应可用来鉴定吡咯。,3、吡咯、呋喃和噻吩的鉴别,（一）吡啶的结构,环中的五个碳原子和一个氮原子均以sp2杂化轨道相互重叠形成键，每个原子提供一个p轨道相互平行形成大键。符合休克尔规则，具有芳香性。,在吡啶的分子中，由于氮原子电负性大于碳原子，电子云向氮原子偏移，使得环
6、上的电子云密度分布不均，所以其芳香性比苯差。, 六元杂环,（二）吡啶的性质 1、水溶性,原因：N原子上的孤电子对未参加共轭。 碱性顺序：脂肪胺氨气吡啶苯胺吡咯 pKb: 4.8 8.8 9.4 13.6,能与水互溶（其氮原子上的一对未公用电子对能与水形成氢键）。,2、酸碱性,亲电取代反应位置：位。 原因： 位电子云密度较大。,3、亲电取代,4、亲核取代反应,当和位有好的离去基团（卤素，硝基等）时，弱的亲核试剂（NH3，H2O等）就能反应。,亲核取代反应的位置：位和位，特别是位。 原因： 位和位电子云密度低。,5、氧化与还原,吡啶环比苯环难氧化 ，环上连有烃基时，侧链可被氧化。,吡啶还原后生成饱
7、和的仲胺哌啶。,化学教研室,黔南民族医学高等专科学校,格哈德多马克是德国病理解剖学家，因发明磺胺药而获得1939年诺贝尔生理学和医学奖，被称为磺胺之父 。 1932年圣诞节前夕，当多马克给一些感染了链球菌的小白鼠注射了一种称为“百浪多息”的橘红色磺胺类染料后，一个奇迹发生了：这些小白鼠康复了。此后，他女儿因手指被刺破受了感染，全身发烧并恶化成败血症。 他将“百浪多息”推进女儿体内，使他女儿成为世界上第一个用这种药战胜了链球菌败血症的人。 “百浪多息”在活体中发生作用的原因是它在体内能分解出磺胺基因 对氨基苯磺酰胺（简称磺胺）。,磺胺嘧啶,磺胺类抗菌药,白色的固体，熔点216217，易溶于水。嘌
8、呤呈中性，可与酸和碱成盐。,9H-嘌呤 7H-嘌呤,一、嘌呤, 稠杂环化合物,鸟嘌呤（G）（2-氨基-6-羟基嘌呤）,二、嘌呤的衍生物 1、腺嘌呤和鸟嘌呤（RNA和DNA中均有）,腺嘌呤(A) (6-氨基嘌呤),2、尿酸,尿酸 2，6，8-三羟基嘌呤,尿酸难溶于水。正常人血浆中含尿酸2-6mg%。每天由尿中排出0.5-1g。,化学教研室,第二节 生物碱,本节将学习一类存在于生物体且具有明显生理活性的含氮碱性有机化合物 生物碱。生物碱大都具有一种较复杂的环状结构，是一类含氮杂环化合物。由于生物碱主要分布于植物界，所以又称植物碱。,一、生物碱的一般通性,（一） 物理性质,大多数生物碱：,难溶于水，
9、易溶于乙醇、乙醚等 有机溶剂，也可以溶于稀酸溶液中。,多为无色晶体或白色粉末，少数 是液体，味苦。,特殊：,小檗碱为黄色针状晶体,（二）化学性质, 弱碱性,生物碱大多具有弱碱性，可与酸形成易溶于水的盐。,生物碱(难溶于水) 生物碱盐(易溶于水),临床上常利用此性质来改善生物碱类药物的水溶性，如硫酸阿托品、磷酸可待因等。利用生物碱的游离体与其盐的溶解性不同，还可以提取分离和精制生物碱。, 沉淀反应,生物碱+ 生物碱沉淀剂 沉淀,苦味酸、鞣酸等,主要应用于生物碱的分离、检测或鉴别。, 显色反应,甲醛的浓硫酸溶液、重铬酸钾的浓硫酸溶液等,生物碱 + 生物碱显色剂 有色化合物,主要应用于进行生物碱的检
10、测或鉴别 。,二、药物中常见的生物碱,1. 麻黄碱(麻黄素 ),我国特产中药麻黄的主要成分,盐酸麻黄碱治疗支气管哮喘、过敏反应、鼻黏膜肿胀及低血压等病症。,2. 阿托品,来自于从颠茄、莨菪等植物中提取的莨菪碱,硫酸阿托品治疗胃肠平滑肌痉挛、胃及十二指肠溃疡、解有机磷中毒等，还用于扩散瞳孔。,3. 小檗碱(黄连素 ）,存在于黄连中,盐酸小檗碱治疗胃肠炎及细菌性痢疾。,4. 喜树碱,存在于喜树中的一种生物碱,喜树碱常用于治疗胃癌、肠癌及白血病等。,5. 吗啡和可待因,吗啡主要用于解除晚期癌症患者的剧烈疼痛.可待因主要用于镇咳。,存在于罂粟科植物，是第一个被提纯的生物碱，人类最早使用的镇痛剂。,化学
11、教研室,杂环化合物和生物碱,Add Your Title,Add Your Title,杂环化合物的分类和命名,重要杂环化合物,生物碱的一般通性,Company Logo,A型选择题（单选，共20题）,属于杂环化合物的是为（） A. B. C. D.,2.下列化合物中碱性最强的是（ ） 氨 B. 甲胺 C. 吡咯 D. 吡啶 3. 不属于生物碱的是（）,麻黄素 B. 吗啡 C. 吲哚 D. 阿托品,4.生物碱一般不溶于（） 乙醇 B. 乙醚 C. 氯仿 D. 丙酮 5. 血红素是铁离子与下列哪种杂环化合物形成的金属配合物（） 吡啶 B. 吡咯 C. 咪唑 D. 喹啉,6. 青霉素G的分子结构可
12、以看成下列哪种杂环的衍生物（） A. 噻唑 B.咪唑 C.吡咯 D.异喹啉,A,C,C,A,B,A,Company Logo,7.下列化合物属于六元环的是（） B. C. D. 8. 下列化合物属于稠杂环的是（） B. C. D. 9. 呋喃蒸气遇到浸过盐酸的松木片时呈什么颜色？（） A. 蓝色 B.绿色 C.红色 D.紫色,10. 噻吩在浓硫酸存在下与吲哚醌一同加热显示什么颜色？（） A. 紫色 B.绿色 C. 红色 D.蓝色,B,D,B,D,Company Logo,11.吡咯蒸气或其醇溶液能使浸过盐酸的松木片呈什么颜色？（） A. 红色 B.蓝色 C. 紫色 D.绿色,12.下列对生物碱
13、物理性质的描述错误的是（） A. 全部为无色晶体或白色粉末 B.少数为液体 C. 味苦 D.难溶于水，易溶于乙醇,13.下列不属于生物碱化学性质的是（） A. 弱碱性 B.沉淀反应 C. 显色反应 D.酯化反应,14.下列常见生物碱俗称与化学名称不相符的是（） A. 烟碱（尼古丁） B.麻黄碱（麻黄素） C. 吗啡（可待因） D.麻黄碱（冰毒）,15.下列化合物碱性最强的是（） A. 吡啶 B.氨气 C. 苯胺 D.吡咯,D,A,A,D,C,Company Logo,B型选择题,1-4 A B C D 1.命名为2-甲基呋喃的化合物是（） 2.其蒸气或其醇溶液能使浸过盐酸的松木片呈红色的杂环化
14、合物是（） 3.其蒸气遇到浸过盐酸的松木片时呈绿色的杂环化合物是（） 4.在浓硫酸存在下与吲哚醌一同加热显示蓝色的杂环化合物是（）,5-8 A B C D 1.上述化合物为五元杂环的是（） 2.上述化合物为六元杂环的是（） 3.上述化合物为苯杂环的是（） 4.上述化合物为稠杂环的是（）,D,C,A,B,A,B,C,D,Company Logo,判断题,1.麻黄碱因外观似“冰”，称为冰毒，是严重危害人体健康的毒品。（） 2.一般生物碱都能与一些试剂反应出现不同的颜色，可用于生物碱的鉴别。（） 3.生物碱全部是无色或白色的结晶性固体。（） 4.吡咯的许多衍生物广泛存在于自然界中，如叶绿素、血红素级维生素B12。（） 5. 杂环化合物是由碳原子和非碳原子共同组成环状骨架结构的一类有机化合物。 （） 6.杂环化合物按环的大小和数目分为五元杂环和六元杂环。 （） 7. 杂环化合物的命名主要采用的是系统命名法。 （） 8.生物碱的一般提取法主要有溶剂法、离子交换树脂法和沉淀法。 （） 9.烟碱又称为尼古丁，是存在于烟草中的吡啶类生物碱。 （） 10.痛风是一种由于嘌呤代谢紊乱所致的疾病，多见于女性。 （）,化学教研室,Thank You !,黔南民族医学高等专科学校,
