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1、 作业：作业：P 2003、5、6、7、9第十四章第十四章 杂环化合物和维生素杂环化合物和维生素 (Heterocyclic compounds)内容提要：内容提要：1、杂环化合物的分类和命名（重要的杂环化合、杂环化合物的分类和命名（重要的杂环化合物：呋暔、噻吩、吡咯、吡啶、嘧啶、嘌呤）。物：呋暔、噻吩、吡咯、吡啶、嘧啶、嘌呤）。2、吡啶的结构，碱性，亲电取代反应、吡啶的结构，碱性，亲电取代反应, 亲核取亲核取代反应。代反应。3、嘧啶的结构；胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶胸；、嘧啶的结构；胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶胸；尿嘧啶的酮式烯醇式互变异构。尿嘧啶的酮式烯醇式互变异构。4、吡咯（及呋喃、噻吩）的结
2、构，吡咯的酸碱、吡咯（及呋喃、噻吩）的结构，吡咯的酸碱性，亲电取代反应，血红素。性，亲电取代反应，血红素。5、 咪唑的结构与特性。咪唑的结构与特性。6、嘌呤的结构；腺嘌呤、鸟嘌呤；尿、嘌呤的结构；腺嘌呤、鸟嘌呤；尿 酸的酮式酸的酮式-烯醇式互变异构。烯醇式互变异构。定义：在环状有机化合物中，成环的原定义：在环状有机化合物中，成环的原子除了碳原子外，还含有其它原子的化子除了碳原子外，还含有其它原子的化合物总称为杂环化合物。合物总称为杂环化合物。ONHS特点：含杂原子特点：含杂原子O、N、S等，等，环稳定环稳定，具，具芳芳香性香性。维生素维生素维生素维生素B3B3血红素血红素血红素血红素异烟肼（雷
3、米封）异烟肼（雷米封）（抗结核类药）（抗结核类药）5氟尿嘧啶氟尿嘧啶（化疗药物）（化疗药物）核酸中的碱基核酸中的碱基丁二丁二酸酸酐 -已内已内酰胺胺内酯内酯 以上化合物性质上与开链化合物相似，以上化合物性质上与开链化合物相似，不归类为杂环化合物。不归类为杂环化合物。以下化合物属于杂环化合物吗？以下化合物属于杂环化合物吗？第一节第一节 芳香杂环化合物芳香杂环化合物一、分类和命名一、分类和命名杂环化合物的分类：按骨架分类杂环化合物的分类：按骨架分类杂环杂环化合物化合物单杂环单杂环稠杂环稠杂环五元环五元环六元环六元环1. 简单单杂环简单单杂环音译法音译法呋喃呋喃 吡咯吡咯 噻吩噻吩 咪唑咪唑fura
4、n pyrrole thiophene imidazoleONHSNHNNNN吡啶吡啶嘧啶嘧啶杂环化合物的命名杂环化合物的命名-pyridinepyrimidine2. 简单稠杂环简单稠杂环吲哚吲哚indoleNNNNHNH嘌呤嘌呤purine3. 杂环上有取代基时，以杂环为母体杂环上有取代基时，以杂环为母体(1) 一个杂原子，杂原子编号为一个杂原子，杂原子编号为 “1”2-硝基吡咯硝基吡咯 -硝基吡咯硝基吡咯NHNO2NCH34-甲基吡啶甲基吡啶 -甲基吡啶甲基吡啶 (2) 含二个相同杂原子，有含二个相同杂原子，有H的的杂原子编号为杂原子编号为 “1”，并尽可能使另一个杂原子的编号较小。并尽
5、可能使另一个杂原子的编号较小。12344-甲基咪唑甲基咪唑(3) 含不同杂原子，含不同杂原子，按按O、S、N顺序编号顺序编号5-乙基噻唑乙基噻唑4-甲基嘧啶甲基嘧啶(4) 稠环化合物，有固定的编号顺序稠环化合物，有固定的编号顺序NNNNH123456789嘌呤嘌呤NNNNHNH26-氨基嘌呤氨基嘌呤（一）（一） 吡啶的结构吡啶的结构 结构结构C、N为为sp2杂化杂化.CCNCCCHHHHH.sp2杂化杂化 轨道轨道二、二、 芳香六元杂环芳香六元杂环环上碳原子电子云密度较苯低环上碳原子电子云密度较苯低 亲电取代反应的活泼性：亲电取代反应的活泼性：吡啶吡啶 苯苯吡啶吡啶苯苯 (2) (1) (3)
6、 (4)NH3NH2NH(CH3)4N+OH_(1)(2)(3)(4)(5)N3. 亲电取代与亲核取代反应（了解）亲电取代与亲核取代反应（了解）亲电取代反应：亲电取代反应：吡啶的亲电取代反应比苯难吡啶的亲电取代反应比苯难得多得多, 活性与硝基苯相似，反应发生在活性与硝基苯相似，反应发生在 位位。4.5%亲核取代反应：亲核取代反应：由于吡啶环的电子云密度比由于吡啶环的电子云密度比苯环低，较易发生亲核取代反应。亲核取代苯环低，较易发生亲核取代反应。亲核取代反应发生在反应发生在 或或 位：位：4. 吡啶衍生物的氧化还原反应吡啶衍生物的氧化还原反应 -吡啶甲酸（烟酸）吡啶甲酸（烟酸）氧化反应：氧化反应
7、：（三）（三） 嘧啶及其衍生物嘧啶及其衍生物嘧啶嘧啶尿嘧啶尿嘧啶NNHNH2ONHNHOONHNHOOCH3胞嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶、尿嘧啶胞嘧啶、尿嘧啶和和胸腺嘧啶胸腺嘧啶是核酸中的碱基。是核酸中的碱基。酮式酮式-烯醇式互变异构现象：烯醇式互变异构现象：NHNHOONNOHHO酮式酮式烯醇式烯醇式1. 吡咯吡咯一一. 吡咯、呋喃和噻吩的结构吡咯、呋喃和噻吩的结构五中心五中心六六电子电子 键键NH三、三、 芳香五元杂环芳香五元杂环C C、N N为为为为spsp2 2杂化杂化杂化杂化 呋喃的结构呋喃的结构 噻吩的结构噻吩的结构氧和硫原子都是氧和硫原子都是sP2杂化。杂化。 吡咯结构与苯
8、相似，符合休克尔规则，吡咯结构与苯相似，符合休克尔规则，具有芳香性（平面结构，具有芳香性（平面结构， 电子数为电子数为6，闭合的环状共轭体系）闭合的环状共轭体系）苯苯 吡咯、呋喃、噻吩吡咯、呋喃、噻吩 芳香性芳香性: 吡咯或呋喃吡咯或呋喃环上有杂原子，电子平环上有杂原子，电子平均化程度不及苯分子。均化程度不及苯分子。（二）（二）（二）（二） 吡咯、呋喃和噻吩的化学性质吡咯、呋喃和噻吩的化学性质吡咯、呋喃和噻吩的化学性质吡咯、呋喃和噻吩的化学性质弱碱性：弱碱性： 苯胺苯胺 吡咯吡咯 ( 吡咯不能与强酸形成稳定的盐吡咯不能与强酸形成稳定的盐 ) 1. 吡咯的酸碱性吡咯的酸碱性 吡咯氮上的未共用电子
9、吡咯氮上的未共用电子对参与环的共轭体系，故吡咯的碱性很弱。对参与环的共轭体系，故吡咯的碱性很弱。弱酸性：弱酸性：pKb 9.4 13.6pKa 17.5固体固体 2. 亲电取代反应亲电取代反应NH+ Ac2O乙酐乙酐NHCOCH3 吡咯环上的电子云密度比苯大，因此比苯吡咯环上的电子云密度比苯大，因此比苯容易发生亲电取代反应，反应发生在容易发生亲电取代反应，反应发生在 位位。傅傅-克酰基化反应克酰基化反应（三）（三） 吡咯的衍生物吡咯的衍生物叶绿素、血红素、维生素叶绿素、血红素、维生素B12结构中含结构中含有有卟吩卟吩环。环。卟吩卟吩血红素血红素 血红素成环的原子都在一个平面上，是一血红素成环的
10、原子都在一个平面上，是一个交替相连而形成的共轭体系。个交替相连而形成的共轭体系。（四）（四） 咪唑的结构与功能咪唑的结构与功能 弱碱性弱碱性: 咪唑的咪唑的3-位氮原子上有未参位氮原子上有未参 与共轭的电子对，能结合质子。与共轭的电子对，能结合质子。 质子传递作用：既能接受质子，又能质子传递作用：既能接受质子，又能提供质子。提供质子。NNH: 含有两个杂原子含有两个杂原子 一个相当于吡啶中的一个相当于吡啶中的一个相当于吡啶中的一个相当于吡啶中的N N，另一个相当于吡咯中的另一个相当于吡咯中的另一个相当于吡咯中的另一个相当于吡咯中的N N。( pKb 6.8 )NHNCH2CHCOOHNH2组氨
11、酸：组氨酸：生物体内含咪唑基的物质实例生物体内含咪唑基的物质实例 pKa值接近生理值接近生理pH值（值（7.35）的唯一氨基酸）的唯一氨基酸 质子传递作用：质子传递作用：既能接受质子，又能提供既能接受质子，又能提供 质子。质子。构成酶活性中心构成酶活性中心的重要基团的重要基团如丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶。如丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶。 嘌呤嘌呤9H-嘌呤嘌呤 7H-嘌呤嘌呤 123456789四、稠杂环化合物四、稠杂环化合物 生物体内偏生物体内偏向于向于9H形式。形式。腺嘌呤腺嘌呤 鸟嘌呤鸟嘌呤腺嘌呤和鸟嘌呤是核酸中的碱基。腺嘌呤和鸟嘌呤是核酸中的碱基。NNNNHNH2NNNNHNH2OH嘌呤衍生物嘌呤衍生物（ 酮式）酮式） （烯醇式）（烯醇式） 次黄嘌呤、黄嘌呤、尿酸次黄嘌呤、黄嘌呤、尿酸是腺嘌呤、是腺嘌呤、鸟嘌呤的代谢产物：鸟嘌呤的代谢产物：NHNHNNHOOOHNNNNOHOHOHH 血中尿酸含量过多时，可沉积在关节处，血中尿酸含量过多时，可沉积在关节处，严重者导致痛风病。严重者导致痛风病。尿酸尿酸
