第八章 杂环化合物
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杂环总结
2.烯烃的环氧化
在Prileschajew反应中，常用的是过氧苯甲酸，间氯过氧苯甲酸或单过氧邻苯二甲酸。
3.Darzens反应(缩水甘油酸酷合成法)
在乙醇钠存在下，a-卤代酸酯与羰基化合物反应生成2一乙氧羰基环氧化合物，该类产物也称作缩水甘油酸酯。
4．Corey合成法
该合成方法是由卤化三烷基锍盐或卤化三烷基亚砜盐衍生的S一叶立德与羰基化合物反应(Corey 1962 )。
例：
7.由单键连接的相同环系
根据环的个数可用词头二，三，四等来表示。
8.含一个苯的双环体系
稠环体系：至少有两个相邻的原子被两个或更多个环所共用的体系。
有一些苯并稠杂环的俗名：
只有杂环有俗名，则用词头“苯并”和杂环的俗名相结合来命名。
9杂环没有俗名，需要看做整体来进行编号。
①使尽可能多的环放在横坐标上;
②使环中最大的编号在纵坐标的最上边。
10稠杂环编号，一般也从杂原子开始：
其编号与芳稠环相似，共用的碳原子不编号，共用的杂原子要编号。
稠杂环的命名，往往有两种编号，一种表示取代基的编号（周边编号），别一种是标明稠合位置（共用边）的编号。
例：
5-苯基咪唑并[2,1-b]噻唑
11，含两个或多个杂原子的双环和多环体系。
（9）
（10）
（11）
（12）
（13）
（14）
（2）酸催化开环反应
3.重排反应
（1）立体有择重排
（2）扩环重排反应
4.消除反应
5.聚合反应
3、一般合成方法
1.分子中的环化法
2.在碳碳双键中插入杂原子的方法
过酸的环氧化反应：
过酸的环氧化反应是亲电加成反应。
四，环氧乙烷的化学性质
在Prileschajew反应中，常用的是过氧苯甲酸，间氯过氧苯甲酸或单过氧邻苯二甲酸。
3.Darzens反应(缩水甘油酸酷合成法)
在乙醇钠存在下，a-卤代酸酯与羰基化合物反应生成2一乙氧羰基环氧化合物，该类产物也称作缩水甘油酸酯。
4．Corey合成法
该合成方法是由卤化三烷基锍盐或卤化三烷基亚砜盐衍生的S一叶立德与羰基化合物反应(Corey 1962 )。
例：
7.由单键连接的相同环系
根据环的个数可用词头二，三，四等来表示。
8.含一个苯的双环体系
稠环体系：至少有两个相邻的原子被两个或更多个环所共用的体系。
有一些苯并稠杂环的俗名：
只有杂环有俗名，则用词头“苯并”和杂环的俗名相结合来命名。
9杂环没有俗名，需要看做整体来进行编号。
①使尽可能多的环放在横坐标上;
②使环中最大的编号在纵坐标的最上边。
10稠杂环编号，一般也从杂原子开始：
其编号与芳稠环相似，共用的碳原子不编号，共用的杂原子要编号。
稠杂环的命名，往往有两种编号，一种表示取代基的编号（周边编号），别一种是标明稠合位置（共用边）的编号。
例：
5-苯基咪唑并[2,1-b]噻唑
11，含两个或多个杂原子的双环和多环体系。
（9）
（10）
（11）
（12）
（13）
（14）
（2）酸催化开环反应
3.重排反应
（1）立体有择重排
（2）扩环重排反应
4.消除反应
5.聚合反应
3、一般合成方法
1.分子中的环化法
2.在碳碳双键中插入杂原子的方法
过酸的环氧化反应：
过酸的环氧化反应是亲电加成反应。
四，环氧乙烷的化学性质
杂环化合物
N
N
Br2 300 oC
Br N
β-溴吡啶 溴吡啶 β-吡啶磺酸 吡啶磺酸
H2SO4, SO3 230 oC, 24 h
KNO3 + H2SO4 Fe, 300 oC
SO3H N
NO2 β-硝基吡啶 硝基吡啶 N
N
亲电取代反应为什么主要发生在β 位上? 亲电取代反应为什么主要发生在β-位上?
如果取代在 a 位
4 5
CH3
1-甲基吡唑 甲基吡唑
S
1
CH3 6
CH3 4 5 N3 N 2
1
4-甲基咪唑 甲基咪唑
5-甲基噻唑 甲基噻唑
4-甲基嘧啶 甲基嘧啶
3. 具有特定名称的稠杂环的编号一般和稠环芳烃相同, 具有特定名称的稠杂环的编号一般和稠环芳烃相同 但少数有例外(比如 嘌呤) 但少数有例外 比如 嘌呤
5 6 7 8 4 8 3 2 7 6 5 9 1 2 3 4
N H H
反 发 无 应 生
浓 H2SO4 / HgSO4 N 220oC Br2 / 浮 石 300oC N N
SO3H
Br
环上有给电子基时反应相对较易进行
4 芳环上的亲核取代反应
亲核取代比苯容易，主要发生在 位上 位上。 亲核取代比苯容易，主要发生在α位上。 比苯容易
PhLi N O2 or PhNO2, 化 (氧 ) N Ph
(3)周边编号的方法 (3)周边编号的方法 为表明取代基的位置，还需要对稠杂环的周边给与编号， 为表明取代基的位置，还需要对稠杂环的周边给与编号， 编号原则是基本环用英文字母编号，附加环要用数字编号。 编号原则是基本环用英文字母编号，附加环要用数字编号。
然后对稠杂环进行整体编号，共用碳原子不参与编号， 然后对稠杂环进行整体编号，共用碳原子不参与编号， 共用杂原子参与编号。 共用杂原子参与编号。
药物分析08第八章 杂环类药物分析
本品水溶液+氨试液
+ KOH试液
31
易氧化物
主要是检查本品在生产中可能引入的阿扑阿托品及其它含有双 键的有机物质，可使KMnO4溶液褪色。
32
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第四节
吩噻嗪类药物
R’: -H、-Cl、-CF3、 -COCH3、-SCH2CH3 R: 具有2～3碳链的二甲 或二乙胺基，或含氮杂 环如哌嗪和哌啶的衍生 物
旋光性
氢溴酸东莨菪碱含有不对称碳原子，左旋体比旋度为-24°至 -27° 阿托品虽然含有不对称碳原子，但外消旋化，无旋光性
27
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鉴别试验 托烷生物碱一般鉴别试验
生物碱 水解 莨菪酸 发烟硝酸 三硝基衍生物
KOH（C2H5OH）
OH
固体KOH
OH NO2
第八章
杂环类药物的分析
本章简介
杂环化合物：碳环中夹杂有非碳原子的环状有机化合 物，其中非碳原子称为杂原子，一般为O、S、N等。 在化学合成药中，已成为现代药物中应用最多、最广 的一大类。
本章介绍五类： 1、吡啶类：异烟肼、尼克刹米和硝苯地平 2、喹啉类：硫酸奎宁、奎尼丁、盐酸环丙沙星等 3、托烷类：硫酸阿托品、氢溴酸东莨菪碱等 4、吩噻嗪类：氯丙嗪、异丙嗪、奋乃静和盐酸硫利达嗪等 5、苯并二氮杂卓类：地西泮、奥沙西泮和氯氮卓等
戊烯二醛反应（kö ning 反应）
尼可刹米 + 溴化氰
N N O C H 3 C H 3
H 2O
N C
黄色
C N B r
黄 色
7
O
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二硝基氯苯反应（Vongerichten反应）
杂环化合物
3.1 呋喃、噻吩和吡咯的结构
呋喃、噻吩和吡咯组成环的五个原子都位于 同一平面上，四个碳原子和一个杂原子都为sp2 杂化状态，彼此以σ键相连接；每个碳原子还有 一个电子在p轨道上，杂原子的未共用电子对也 是在p轨道上，这五个p轨道垂直于环所在的平面 并相互重叠形成闭合共轭体系。这个共轭体系是 由五个原子上的六个p电子组成的，其p电子数符 合休克尔4n＋2规则。因此具有芳香性。
N N 四四 puinoline S 四甲 thiazole
N N H 甲甲 imidazole N 吲吲 indole
环上有取代基的杂环化合物，命名时以杂环为母体，从杂原子开始 将环上的原子编号。当环上含有两个或两个以上相同杂原子时，应使杂原 子所在位次的数字最小。当环上的杂原子不同时，按O、S、N的次序编号。
- 封封 I 300℃ N . HI
+
CH3 N . HI
+
N
C6H5COCl
石石石 －20℃ N+
Cl
-
良好的酰 化剂
COC6H5
取代反应
氮原子的电负性比碳原子大，所以氮原子附近电子 密度较高，环上碳原子的电子密度有所降低。因此，吡 啶与硝基苯相似，亲电取代比苯困难，并且主要发生在 β位上，反应条件要求较高。另外，吡啶不能进行付氏 反应。
维生素B 维生素 6是蛋白质代谢过程中的必需物质
1 杂环化合物的分类 2 杂环化合物的命名 3 五元杂环化合物 4 六元杂环化合物 5 生物碱
1 杂环化合物的分类
杂环化合物的成环规律和碳环一样，最 稳定和最常见的也是五元环和六元环。有的 环只有一个杂原子，有的环含有多个或多种 杂原子。杂环化合物一般按环的大小分成五 元环和六元环两大类。
杂环化合物
C H3 HO C HC H2 2
4 5
N3 S
1 2
O 4 - 硝基噁唑
4 - 甲基 - 5 - ( 2' -羟乙基 ) 噻唑
C. 稠杂环有特定的母体和固定的编号
嘌呤 (purine)
D.如果接有 —SO3H、—COOH、—NH2、 —CHO等基团时，杂环为取代基。
COOH CHO N
3-吡 啶甲 酸
等电子体系
N
未参与共轭
N
吡啶电子结构与吡咯不同：
N H
N
2.物理性质
氮原子的电负性较大,使吡啶有较大极性,其偶极距数值较大.
=2.20D
=1.17D
吡啶能与水以任意比例混溶,又能溶解大多数极 性或非极性有机化合物,甚至许多无机盐类,是一个 良好的溶剂。
3.化学性质
γ
δ δ δ δ δ
β α
O
HO CHO O
NaOH
O C O
KCN
CH O
CHO O
O
CH2OH
+
COOH O
HOOCCH2CH2 N H
CH2COOH CH2NH2
卟吩胆色素原:通过生物体内特定酶的作用可转变成 卟啉、叶绿素和维生素B12等重要生物活性物质.
CH2COOH N H
3-吲哚乙酸(植物生长促进剂)
OH N C2H5 N H H3COOC H3CO H N C2H5 N R HO OCOCH3 COOCH3
O
2-呋 喃甲 醛
二、五元杂环化合物
1. 结构与芳香性
（1）呋喃、吡咯和噻吩的结构
C C N C H
C C C O C
杂原子均以sp2 杂化（未杂化 的P上有2个电 子参加成环）
有机化学 杂环化合物
2）五员芳杂环的加成反应
（1）催化加氢
H2 / Ni O O
THF（常用的有 机溶剂） 吡咯烷：一个仲胺
使用特殊催化剂（噻
H2 / Ni N H N H
N i/H 2 脱S
S
H2 / MoS2 S
吩能使常用氢化催 化剂中毒）
(2)Dields-Alder反应
O O + O O O O O O
3) 吡咯的弱酸性
H
N
N
H
A
§15.3 含一个杂原子六员芳杂环(吡啶）
H C H C C H C H C
孤对电子
H
N
I) 符合Hückel规则 II) 吡啶环电子云分布不如苯均匀,吡啶环上的碳原子电 子云密度较苯低,氮原子附近电子云密度较大诱导效应和共轭 效应一致 III)可以质子化,具有碱性,易溶于水
一、吡啶的碱性和亲核性
2
86%
N SO3
H+
+
O r. t. O S O 3H H O 3S O S O 3H
41%
15%
•噻吩活性大，较稳定：可直接用硫酸磺化
H 2S O 4 S r. t. S SO 3H
应用：从煤焦油中得到的苯含噻吩，利用 该反应将其除去
+
H 2S O 4 S （少量） 反应快 S S O 3H r. t.
N
吲哚 indole
5
N
7
N
3
4
N
8 9
H 嘌呤 purine
四、杂环命名的标氢
饱和原子为最低编号H 作字首
O
O
4H-吡 喃
2H-吡 喃
6 1N 2
5
完整版含氮及杂环化合物
2. 亲核取代反应 1) 烷基化反应——季铵化合物
CH3NH2 + RBr CH3NHR + RBr CH3NR2 + RBr
CH3NH2R Br
CH3NHR + H 2O + Br
CH3NHR2 Br
CH3NR2 + H2O + Br
CH3NR3 Br 季铵盐
【注意】胺的烷基化反应，往往得到一级、二级、三级胺 和季铵盐的混合物，实验室合成意义不大。
硝基存在 N=O双键
还原反应
硝基强吸电子的 -I和-C降低芳环 电子云密度
芳环亲核取代
反应
第一节 硝基化合物
三、硝基化合物化学性质 1. α-H的酸性 具有α-H的硝基化合物有较强的酸性： CH3NO2(pKa=10.2)，CH3CH2NO2(pKa=8.5)， CH3CH2CH2NO2(pKa=7.8) 硝基烷烃能跟NaOH作用生成盐：
二、胺的结构
第二节 胺
N
CH 3
N
CH 3
CH 3
结构 特点
反应 特性
氮原子上孤对电子
碱性和亲核 取代反应
胺中氮原子 的氧化数低
氧化反应
胺基强给电子的+C 增加芳环电子云密度
芳环亲电取代反应
第二节 胺
三、胺的化学性质 1. 碱性 胺具有孤电子对, 使OH-浓度增加, 有较强的酸性： 1) 反应
RNH 2 + HCl
NH2
Zn, NaOH ,C2H5OH
NHHN
Fe, 稀HCl
或 SnCl2 ＋ HCl
Zn , NH4Cl , H2O
NH OH
Zn , H2O
Na2Cr2O7 H 2SO4
CH3NH2 + RBr CH3NHR + RBr CH3NR2 + RBr
CH3NH2R Br
CH3NHR + H 2O + Br
CH3NHR2 Br
CH3NR2 + H2O + Br
CH3NR3 Br 季铵盐
【注意】胺的烷基化反应，往往得到一级、二级、三级胺 和季铵盐的混合物，实验室合成意义不大。
硝基存在 N=O双键
还原反应
硝基强吸电子的 -I和-C降低芳环 电子云密度
芳环亲核取代
反应
第一节 硝基化合物
三、硝基化合物化学性质 1. α-H的酸性 具有α-H的硝基化合物有较强的酸性： CH3NO2(pKa=10.2)，CH3CH2NO2(pKa=8.5)， CH3CH2CH2NO2(pKa=7.8) 硝基烷烃能跟NaOH作用生成盐：
二、胺的结构
第二节 胺
N
CH 3
N
CH 3
CH 3
结构 特点
反应 特性
氮原子上孤对电子
碱性和亲核 取代反应
胺中氮原子 的氧化数低
氧化反应
胺基强给电子的+C 增加芳环电子云密度
芳环亲电取代反应
第二节 胺
三、胺的化学性质 1. 碱性 胺具有孤电子对, 使OH-浓度增加, 有较强的酸性： 1) 反应
RNH 2 + HCl
NH2
Zn, NaOH ,C2H5OH
NHHN
Fe, 稀HCl
或 SnCl2 ＋ HCl
Zn , NH4Cl , H2O
NH OH
Zn , H2O
Na2Cr2O7 H 2SO4
第八章课件-1吡啶类药物的分析 药物分析(第二版)课件
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第八章 杂环类药物分析
第一节 吡啶类药物的分析
四、检查
有关物质 本类药物在生产和贮藏过程中易引入有关杂质，因
其化学结构不明，故中国药典（2010年版）对异烟肼及
其片剂，尼克刹米及其注射液均采用高效液相色谱法检
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第八章 杂环类药物分析
第一节 吡啶类药物的分析
三、鉴别
吡啶开环反应
吡啶环在一定条件下开环，产生的醛类产物与羰基试 剂缩合，生成有色物质：当溴化氰与芳伯胺作用于吡啶环，
首先是在溴化氰作用下，吡啶环水解，形成戊烯二醛，后
者再与芳香第一胺缩合，生成有色的Schiff碱（聚甲炔染 料）沉淀，沉淀颜色随所用芳胺不同而异，如与苯胺缩合 形成黄至黄棕色，与联苯胺则形成淡红至红色。
第八章 杂环类药物分析
第一节 吡啶类药物的分析
二ห้องสมุดไป่ตู้性质
酰肼基的特性 异烟肼吡啶环γ位上被酰肼取代，酰肼基具有较强
的还原性，也可与某些含羰基的试剂发生缩合反应，可 用于定性鉴别、含量测定。
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第八章 杂环类药物分析
第一节 吡啶类药物的分析
二、性质
水解特性 尼可刹米分子中，吡啶环β位上被酰氨基取代，虽
第八章 杂环类药物分析
第一节 吡啶类药物的分析
三、鉴别
吡啶开环反应
反应式:
N
C3H
N
C
C3H
O
CNBr
NCBr
N
C3H 2 H 2 O
N
C
C3H
O
OCH CHOH
CH3
N
+ NH2CN + HBr
C
CH3
O
第八章 杂环类药物分析
第八章 杂环类药物分析
第一节 吡啶类药物的分析
四、检查
有关物质 本类药物在生产和贮藏过程中易引入有关杂质，因
其化学结构不明，故中国药典（2010年版）对异烟肼及
其片剂，尼克刹米及其注射液均采用高效液相色谱法检
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第八章 杂环类药物分析
第一节 吡啶类药物的分析
三、鉴别
吡啶开环反应
吡啶环在一定条件下开环，产生的醛类产物与羰基试 剂缩合，生成有色物质：当溴化氰与芳伯胺作用于吡啶环，
首先是在溴化氰作用下，吡啶环水解，形成戊烯二醛，后
者再与芳香第一胺缩合，生成有色的Schiff碱（聚甲炔染 料）沉淀，沉淀颜色随所用芳胺不同而异，如与苯胺缩合 形成黄至黄棕色，与联苯胺则形成淡红至红色。
第八章 杂环类药物分析
第一节 吡啶类药物的分析
二ห้องสมุดไป่ตู้性质
酰肼基的特性 异烟肼吡啶环γ位上被酰肼取代，酰肼基具有较强
的还原性，也可与某些含羰基的试剂发生缩合反应，可 用于定性鉴别、含量测定。
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第八章 杂环类药物分析
第一节 吡啶类药物的分析
二、性质
水解特性 尼可刹米分子中，吡啶环β位上被酰氨基取代，虽
第八章 杂环类药物分析
第一节 吡啶类药物的分析
三、鉴别
吡啶开环反应
反应式:
N
C3H
N
C
C3H
O
CNBr
NCBr
N
C3H 2 H 2 O
N
C
C3H
O
OCH CHOH
CH3
N
+ NH2CN + HBr
C
CH3
O
第八章 杂环类药物分析
大学有机化学课件-杂环化合物
(糠醛）
β —CHO
γ 4 5 6
3β 2α
COOH
1 吡啶—3—甲酸 （尼古丁酸 —吡啶甲酸 或烟酸）
N
CH3
4 5
3 N
Br
2
4 5
N S1
2
3
N1 H
5—甲基咪唑
4—溴噻唑
9
稠杂环化合物（P232）
5 6 7 8 N 1 4 3 2
6 7 8 1 5 4 3
N2
喹啉 (quinoline)
糠醛是不具α—氢的芳醛，能进行类似于苯甲 醛的反应。
NaOH
__
O
CH2OH
+
O
__
COONa
O
2
O
__
CHO
康尼查罗反应
OH KCN 乙醇
__
CH___ C___
O
O
安息香缩合反应
O CH3COONa CHO + (CH3CO)2O 150C CH=CHCOOH O
30
普尔金反应
O
CH3COONa CHO + (CH3CO)2O 150C
4β 5α
O 1
β 3 α2
4β 5α
β 3
4β 5α
β 3 α2
呋喃(furan)
1 α2 N H
吡咯(pyrrole)
S 1 噻吩(thiophene)
唑的命名 含有两个或两个以上杂原子的五元杂环，若至少有 一个杂原子是氮时，则该杂环化合物称为唑。
4 5 N H1 3 N2
5 4 N3 2
4 5
N H
＞
O
＞
S
＞
＞
12
β —CHO
γ 4 5 6
3β 2α
COOH
1 吡啶—3—甲酸 （尼古丁酸 —吡啶甲酸 或烟酸）
N
CH3
4 5
3 N
Br
2
4 5
N S1
2
3
N1 H
5—甲基咪唑
4—溴噻唑
9
稠杂环化合物（P232）
5 6 7 8 N 1 4 3 2
6 7 8 1 5 4 3
N2
喹啉 (quinoline)
糠醛是不具α—氢的芳醛，能进行类似于苯甲 醛的反应。
NaOH
__
O
CH2OH
+
O
__
COONa
O
2
O
__
CHO
康尼查罗反应
OH KCN 乙醇
__
CH___ C___
O
O
安息香缩合反应
O CH3COONa CHO + (CH3CO)2O 150C CH=CHCOOH O
30
普尔金反应
O
CH3COONa CHO + (CH3CO)2O 150C
4β 5α
O 1
β 3 α2
4β 5α
β 3
4β 5α
β 3 α2
呋喃(furan)
1 α2 N H
吡咯(pyrrole)
S 1 噻吩(thiophene)
唑的命名 含有两个或两个以上杂原子的五元杂环，若至少有 一个杂原子是氮时，则该杂环化合物称为唑。
4 5 N H1 3 N2
5 4 N3 2
4 5
N H
＞
O
＞
S
＞
＞
12
有机化学杂环化合物
活性部位
02
由于杂原子的存在，亲核取代反应也可能发生在杂原子位置，
形成新的杂环化合物。
反应机理
03
亲核试剂首先与杂环化合物形成σ络合物，然后进行质子转移，
生成取代产物。
加成反应
01
电性影响
杂环化合物的电性受其杂原子的电负性和电子云密度影响，使得加成反
应在杂环化合物中具有特定的选择性。
02
加成位置
加成反应一般发生在杂环的电子云密度较高区域，通常是杂原子的邻位
配位化学：杂环化合物 中的非碳原子可提供孤 对电子，与金属离子形 成配位键，因此可作为 配体应用于配位化学和 金属有机化学中。
总之，杂环化合物是一 类具有丰富多样性结构 和性质的有机化合物， 其研究不仅有助于深化 对有机化学基本规律的 认识，还能为相关领域 提供广泛的应用前景。
02
五元杂环化合物
呋喃（furan）
嘧啶（pyrimidine）
结构特征
嘧啶是一个含有两个氮原子的六元杂环化合物，其分子内具有共轭 双键体系。
合成与应用
嘧啶类化合物可通过多种合成方法获得，如Pinner反应等。嘧啶及 其衍生物在生物医药领域具有广泛应用，如抗病毒药物、抗癌药物 等。
生物活性
许多嘧啶类化合物具有显著的生物活性，可作为核酸碱基的类似物 ，干扰核酸的合成与代谢，从而发挥治疗作用。
芳香性
呋喃具有芳香性，由于其分子中 含有一个氧原子，使得其电子云 密度分布较为均匀，呈现出特殊
的稳定性。
合成与应用
呋喃可以通过多种合成方法得到， 并在有机合成中作为重要的中间体 。它可以发生诸多反应，如亲电取 代反应、加成反应等。
物理性质
呋喃为无色液体，具有特殊的气味 ，微溶于水，易溶于有机溶剂。
有机化学复习-杂环化合物
N + SO3 CH2Cl2
N SO3
（2）吡啶的亲核性 吡啶的烷基化
N + CH3I
+ N CH3
I
N甲基吡啶盐 • N-甲基吡啶盐的重排
NaOH 300 C I 重排
o
+ N CH3
N H CH3
I CH3
N CH3 NaOH
CH3
I N H N
2) 亲电取代反应
取代位置和反应活性
PhN2 X N H
N H
N N Ph
环上已有取代基对亲电取代取向的影响
Electron Donating Group
E
A EDG
+ p
E
A
EDG
HNO3//Ac Ac2O O HNO 3 2 CH S S CH3 3 (AcONO2)) (AcONO 2 O O2N N
2
S S 70%
NO2
S 85%
NO S2
85%
+ + O N NO2 2
S O2 N
NO S 2
E
A
EWG
15% 15%
EWG
EWG
E
+ m
COOH COOH
Br2 Br 2 CHCOOH COOH CH 33 Br Br SS
COOH COOH
A
E
A
SS
2）五员芳杂环的其它反应
（i）还原成饱和杂环化合物（催化氢化）
5 4 4 3 3 65 7 6 8 7
4
2
6 7
3
5N 6
77
O21 N1
N SO3
（2）吡啶的亲核性 吡啶的烷基化
N + CH3I
+ N CH3
I
N甲基吡啶盐 • N-甲基吡啶盐的重排
NaOH 300 C I 重排
o
+ N CH3
N H CH3
I CH3
N CH3 NaOH
CH3
I N H N
2) 亲电取代反应
取代位置和反应活性
PhN2 X N H
N H
N N Ph
环上已有取代基对亲电取代取向的影响
Electron Donating Group
E
A EDG
+ p
E
A
EDG
HNO3//Ac Ac2O O HNO 3 2 CH S S CH3 3 (AcONO2)) (AcONO 2 O O2N N
2
S S 70%
NO2
S 85%
NO S2
85%
+ + O N NO2 2
S O2 N
NO S 2
E
A
EWG
15% 15%
EWG
EWG
E
+ m
COOH COOH
Br2 Br 2 CHCOOH COOH CH 33 Br Br SS
COOH COOH
A
E
A
SS
2）五员芳杂环的其它反应
（i）还原成饱和杂环化合物（催化氢化）
5 4 4 3 3 65 7 6 8 7
4
2
6 7
3
5N 6
77
O21 N1
杂环化合物的结构和性质
杂环化合物的结构和性质杂环化合物是指含有至少一个不同于碳原子的杂原子（如氮、氧、硫等）的环状化合物。
这种化合物广泛存在于自然界中，也被广泛应用于药物和农药等领域。
本文将介绍杂环化合物的结构和性质。
一、杂环化合物的结构杂环化合物的结构通常由碳原子和一个或多个杂原子组成。
这些杂原子的存在使化合物的化学性质和电子结构与传统的碳环化合物有所不同。
例如，氮杂环化合物通常具有较高的亲电性，因为氮原子的孤对电子可以让分子与电子丰富的物质发生作用。
此外，杂环化合物还可以通过与其它杂原子或功能基团的结合来改变其结构和性质。
杂环化合物的环数可以是3到多个。
其中，五元环和六元环的最为常见。
五元环通常是吡啶和噻吩等，而六元环则包括苯、吡啶和噻吩等。
这些环的几何构型和杂原子的位置会影响化合物的物理性质，如溶解性、纯度和稳定性等。
二、杂环化合物的性质杂环化合物具有多种特殊的化学和物理性质。
以下是一些重要的性质：1. 具有独特的光学性质许多杂环化合物都具有吸收和发射光的能力。
例如：噻吩和嘧啶等化合物吸收可见光和紫外线，在能量高的波长处显现紫色或青色。
这些性质可以用于荧光探针、光电器件和发光材料等领域。
2. 具有生物活性因其特殊的结构和物理性质，许多杂环化合物具有显著的生物活性。
例如：包括齐全环苷、将齐全环苷的衍生物和含噻吩环的化合物等，这些化合物在生物学、医学和农业等领域都具有广泛的应用。
3. 可形成复杂化合物许多杂环化合物具有复杂的结构和反应活性。
例如：金属杂环配合物可以与蛋白质和核酸等生物大分子结合，从而产生特殊的反应活性和生物学效应。
4. 具有溶解和稳定性许多杂环化合物具有良好的溶解性和稳定性，这些性质可以用于药物和其他领域中的应用。
此外，杂环化合物还可以与其他化合物混合，以产生新的杂环化合物和杂环化合物化合物。
总结杂环化合物的结构和性质因其杂原子的存在而与传统的碳环化合物有所不同。
这些性质可以应用于药物、助剂、农药和其他领域中。
8杂环类药物(1)
常用的氧化剂：I2、Br2、KBrO3、AgNO3
缩合反应
如香草醛、水杨醛、二甲氨基苯甲醛
1．还原反应
异烟肼与硝酸银--银镜反应
O N H NH2 + 4AgNO3 + 5NH3.H2O O ONH4 + N 4Ag + N2 + 4NH4NO3 + H2O
N
Chp2005：取本品约10mg，置试管中，加水2ml 溶解后， 加氨制硝酸银试液1ml ，即发生气泡与黑色浑浊，并在试
鉴别试验
一、绿奎宁(Thalleioquin)反应
奎宁和奎尼丁互为异构体，均为6位含氧喹啉衍生物， 显绿奎宁反应。 硫酸奎尼丁:取本品约20mg，加水20ml溶解后，分取 溶液10ml,加溴试液1 ～2 滴后，加氨试液1ml ，即 Cl 显翠绿色。 HO Cl Cl HO
Cl2 Cl2 O N N N
比浊法
1．薄层色谱法
对象：原料和注射用异烟肼 ［检查方法］
取本品制成50mg/ ml水溶液，作为供试品溶液。另取硫酸 肼制成0.20 mg/ ml水溶液(相当于游离肼50μg / ml) ，作为对照 溶液。吸取供试品溶液10μl与对照溶液2μl，分别点于同一硅 胶薄层板(用羧甲基纤维素钠溶液制备)上，以异丙醇-丙酮(3： 2)为展开剂，展开后，晾干，喷以乙醇制对二甲氨基苯甲醛试 液，15min后检视，在供试品主斑点前方与硫酸肼斑点相应的位 置上，不得显黄色斑点。
1. 吡啶环
弱碱性 pKb～8.8 （水中） ，非水碱量法含量测定 与重金属盐类形成沉淀 鉴别 吡啶环可发生开环反应 鉴别
O
2. 取代基：
（1）异烟肼
C
杂环化合物总结
NO2
N
SO3H Br
Br2 H2SO4
+
N
N
Br
KNH2 NH3a, EtOH
N
H
S
S
Na, EtOH
+
S
S
Zn, HAc
N
H2, Ni
H
4. 吡咯的酸碱性
+
N
N
H2, Ni 200oC
N
H
H
H
RMgX
CH3I
N
RH
N
MgXI
N
H
MgX
CH3
KOH,
(1)CO2
(2)H2O
N COOH
N
CO2
K
H O
N H
C OK H3O
N COOH H
C6H5COCl
N O C C6H5
5. 鉴别 呋喃蒸汽遇到被盐酸浸湿过的松木片时，即呈现绿色
噻吩在浓硫酸的存在下，与靛红一同加热显示蓝色
吡咯的蒸汽或其醇溶液，能使进过浓盐酸的松木片变成红色
1. 碱性 (CH3)3N>吡啶>苯胺>吡咯
CH3
+ CH3I
N
280 290oC
+
NI CH3
N CH3 HI
N HI
2. 对氧化作用稳定，氧化侧链
CH2CH3 O
COOH
六
N
N
元 杂
3. 亲电取代，在位，不发生酰基化，烷基化反应
环
Br
化
Br2
合 物
N
N SO3H
H2SO4
N
N
NO2
H2SO4 HNO3 N
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N
C2H5
S
5-乙基噻唑
第二节
1.吡咯：
N H
五元杂环
2.咪唑：
N H
N
N
N H
-CH2 -CH-COOH
NH2
组氨酸
3.噻唑：
S
N
N H2N-SO2-NHS
N
CH2
N
NH2
N
H3C
. HC l
S
CH3 -CH2-CH2OH
磺胺噻唑
维生素B1
第三节
1.吡啶：
N
六元杂环
（1）维生素PP：
N
COOH N
第八章复习思考题
1.掌握重要杂环化合物的母体结构（呋喃、吡咯、噻 唑、咪唑、吡啶、嘧啶、吲哚、嘌呤）。 2.掌握杂环化合物的命名原则（书中例题及课后复习 思考题第1题）。 3.掌握腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶 结构。
OH CHO CH2OH CH3 N
CONH2
(2)维生素B6 ： OH
CH3
CH2-OH CH2OH NBiblioteka OHCH2NH2 CH2OH
CH3
N
（3）异烟肼（雷米封）：
CO NH NH3
N
2.嘧啶：
N
NH2 N O N H
N
O HN O N H
HN O
O CH3 N H
尿嘧啶（U） （2-氧-4-氨基嘧啶） （2，4-二氧嘧啶）
• 杂环化合物编号原则如下： 1.当环上只有一个杂原子时，杂原子的编 号为1。如：
CH3
H3C
O
CH3
N
2,5-二甲基呋喃
4-甲基吡啶
2.当环上有两个相同杂原子时，连接有氢 原子或取代基的杂原子编号为1，并使另 一个杂原子的编号尽可能小。如：
CH3
N H N
4-甲基咪唑
3.当环上有不相同的杂原子时，按氧、硫、 氮的顺序编号。如：
一、杂环化合物的分类 杂环化合物按照成环碳原子的原子数及 所含的环数分为下列四类： 五元杂环 杂环化合物 六元杂环 苯稠杂环 稠杂环
N
N
O
N H
S
N H
呋喃
吡咯
噻唑
N
咪唑
N
N
吡啶
N
嘧啶
N N
N H
N H
吲哚
嘌呤
二、杂环化合物的命名
习惯采用译音法命名，即按外文谐音， 并以“口”字旁表示是环状化合物，如呋 喃（Furan）、吡啶（Pyridine）等。
第八章 杂环化合物
•第一节 杂环化合物的分类和命名 •第二节 五元杂环
•第三节 六元杂环
•第四节 苯稠杂环及稠杂环 •第五节 生物碱
• 环状有机化合物中，组成环的原子除碳 原子外还含有其他原子，这种环状化合 物称为杂环化合物（heterocyclic compounds）。
第一节 杂环化合物的分类和命名
O N N N H
次黄嘌呤（I）
O HN O N N N H
黄嘌呤（X）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
（6-氨基嘌呤）
（2-氨基-6-氧嘌呤） （6-氧嘌呤）
（2，6-二氧嘌呤）
尿酸
O H N O N H H N O N H OH N N OH N OH N H
第五节
生物碱
指存在于生物体内的一类含氮的碱性 有机化合物，由于它们主要存在于植物中， 又称植物碱。 如尼古丁、麻黄碱、阿托品、咖啡因。
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T） （5-甲基尿嘧啶）
N H2N-SO2-NHN
第四节 苯稠杂环及稠杂环
一、苯稠杂环： 1.吲哚：
N H
CH2 CHCOOH
CH2-CH2-NH2
N H
NH2
N H
二、稠杂环： 嘌呤
N N N
N H
NH2 3 N N N H N CH HN H2N
O N N N H CH HN
C2H5
S
5-乙基噻唑
第二节
1.吡咯：
N H
五元杂环
2.咪唑：
N H
N
N
N H
-CH2 -CH-COOH
NH2
组氨酸
3.噻唑：
S
N
N H2N-SO2-NHS
N
CH2
N
NH2
N
H3C
. HC l
S
CH3 -CH2-CH2OH
磺胺噻唑
维生素B1
第三节
1.吡啶：
N
六元杂环
（1）维生素PP：
N
COOH N
第八章复习思考题
1.掌握重要杂环化合物的母体结构（呋喃、吡咯、噻 唑、咪唑、吡啶、嘧啶、吲哚、嘌呤）。 2.掌握杂环化合物的命名原则（书中例题及课后复习 思考题第1题）。 3.掌握腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶 结构。
OH CHO CH2OH CH3 N
CONH2
(2)维生素B6 ： OH
CH3
CH2-OH CH2OH NBiblioteka OHCH2NH2 CH2OH
CH3
N
（3）异烟肼（雷米封）：
CO NH NH3
N
2.嘧啶：
N
NH2 N O N H
N
O HN O N H
HN O
O CH3 N H
尿嘧啶（U） （2-氧-4-氨基嘧啶） （2，4-二氧嘧啶）
• 杂环化合物编号原则如下： 1.当环上只有一个杂原子时，杂原子的编 号为1。如：
CH3
H3C
O
CH3
N
2,5-二甲基呋喃
4-甲基吡啶
2.当环上有两个相同杂原子时，连接有氢 原子或取代基的杂原子编号为1，并使另 一个杂原子的编号尽可能小。如：
CH3
N H N
4-甲基咪唑
3.当环上有不相同的杂原子时，按氧、硫、 氮的顺序编号。如：
一、杂环化合物的分类 杂环化合物按照成环碳原子的原子数及 所含的环数分为下列四类： 五元杂环 杂环化合物 六元杂环 苯稠杂环 稠杂环
N
N
O
N H
S
N H
呋喃
吡咯
噻唑
N
咪唑
N
N
吡啶
N
嘧啶
N N
N H
N H
吲哚
嘌呤
二、杂环化合物的命名
习惯采用译音法命名，即按外文谐音， 并以“口”字旁表示是环状化合物，如呋 喃（Furan）、吡啶（Pyridine）等。
第八章 杂环化合物
•第一节 杂环化合物的分类和命名 •第二节 五元杂环
•第三节 六元杂环
•第四节 苯稠杂环及稠杂环 •第五节 生物碱
• 环状有机化合物中，组成环的原子除碳 原子外还含有其他原子，这种环状化合 物称为杂环化合物（heterocyclic compounds）。
第一节 杂环化合物的分类和命名
O N N N H
次黄嘌呤（I）
O HN O N N N H
黄嘌呤（X）
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
（6-氨基嘌呤）
（2-氨基-6-氧嘌呤） （6-氧嘌呤）
（2，6-二氧嘌呤）
尿酸
O H N O N H H N O N H OH N N OH N OH N H
第五节
生物碱
指存在于生物体内的一类含氮的碱性 有机化合物，由于它们主要存在于植物中， 又称植物碱。 如尼古丁、麻黄碱、阿托品、咖啡因。
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T） （5-甲基尿嘧啶）
N H2N-SO2-NHN
第四节 苯稠杂环及稠杂环
一、苯稠杂环： 1.吲哚：
N H
CH2 CHCOOH
CH2-CH2-NH2
N H
NH2
N H
二、稠杂环： 嘌呤
N N N
N H
NH2 3 N N N H N CH HN H2N
O N N N H CH HN