第九章 含氮及杂环化合物教材
有机化学精品课件——杂环化合物
05
有机化学与绿色化学
有机化学的发展趋势
1 2 3
新的合成方法
例如，定向合成、组合合成和高选择性催化等 新技术的开发和应用，极大地推动了有机化学 的发展。
新的反应性和反应机制
例如，电化学和光化学反应以及超分子和纳米 反应器等新技术的应用，为有机化学提供了新 的反应性和反应机制。
总结词
杂环化合物在分子生物学领域具有广泛的应用，涉及多种生物学实验技术。
详细描述
杂环化合物可以作为药物分子、基因治疗剂、分子探针等应用于分子生物学研究中。生物学实验技术包括细胞 培养、基因克隆和表达、蛋白质分离和分析等。这些技术可以用来研究杂环化合物在生物体内的吸收、分布、 代谢和排泄等特性。
杂环化合物的应用研究实验
合成方法
通过取代反应
杂环化合物可以通过取代反应合成，如卤代烃、醇、羧酸等 中的杂原子被其他原子取代。
通过成环反应
某些杂环化合物可以通过成环反应合成，如氨基酸、腺苷等 。
02
杂环化合物的种类与性质
含氮杂环化合物
吡啶
弱碱，碱性来自于氮原子上的孤对电子，可参与多种有机反应。
咪唑
碱性较弱，作为配体参与有机反应。
抗疟活性
青蒿素及其衍生物是具有抗疟活性的重要杂环化合物，通过干扰疟原虫的细胞膜 结构和功能，导致疟原虫死亡。
04
有机化学实验技术
杂环化合物的合成实验
总结词
有机化学实验技术中，杂环化合物的合成 实验是掌握杂环化合物性质的重要环节。
VS
详细描述
杂环化合物的合成实验涉及到多种反应类 型，如缩合反应、取代反应、加成反应等 。在实验过程中需要用到各种不同的试剂 和溶剂，如酸、碱、氧化剂、还原剂等。 实验操作也有一定难度，需要掌握一定的 实验技能和操作技巧。
有机含氮化合物
1授课内容 Chapter 9 有机含氮化合物 学时数 6掌握比较含氮化合物碱性强弱的方法、胺与HNO 2的反应、重氮盐的放氮及偶联反应；理解杂环的芳香性及反应活性顺序； 了解生物碱的一般性质。
第一节 胺 Amines（胺的碱性、胺与HNO 2的反应）； 第二节 重氮和偶氮化合物Diazo and Azo Compounds （放氮和偶联反应）； 第三节 酰胺Amides （酸碱性、缩二脲反应）第四节 含氮杂环化合物Heterocycles （反应活性比较） 第五节 生物碱AlkaloidsP250/1, 4, 11, 15教材：《有机化学》张生勇主编。
高等教育出版社。
参考文献： 1．《基础有机化学》邢其毅等编。
第二版，高等教育出版社。
2．《Organic Chemistry 》Stephen J. et al. Academic Press3．《Fundamentals of Organic Chemistry 》（美）John McMurry 著 机械工业出版社教学目的（含重点，难点）主 要 内 容复习思考题参考文献教 材 教研室意见2教 学 内 容时间分配媒体选择第九章 有机含氮化合物含氮有机化合物 主要指分子中的氮原子和碳原子直接相连的化合物，也可以看成是烃分子中的一个或几个氢原子被含氮的官能团所取代的衍生物。
例如，生物碱、蛋白质、磺胺类药物等。
本章主要讨论胺(amine)、重氮化合物(diazo compound)、偶氮化合物(azo compound)、酰胺(amide)、含氮杂环化合物和生物碱(alkaloid)。
第一节 胺Amines一、胺的结构、分类和命名Structures, Classification and Nomenclature (一)胺的结构和分类胺：可看作是氨分子中的氢原子被烃基取代所生成的化合物。
通式:R-NH 2，R 2NH 或R 3N ，其中R 代表烃基，它们分属于伯、仲和叔胺。
《有机化学》第九章
第九章
水溶液直接提取法不利于那些碱性较弱不能直接溶解于水的生
物碱提取，因此可采用偏酸性的水溶液，使生物碱与酸作用生成盐
进行生. 物碱提取。具有碱性的生物碱在植物体中多以盐的形式存在， 而弱碱性或中性生物碱则以不稳定的盐或游离碱的形式存在，故常
用0.5%～2%的乙酸、盐酸等为溶剂。
29 第二节 生物碱
二 、 生物碱的提取方法
（二）醇类溶剂提取法
游离生物碱及其盐一般都能溶于甲醇和乙醇，因此用它 们作为生物碱的提取溶剂，应用较为普遍。甲醇的极性比乙 醇的极性大，对生物碱的溶解性比乙醇好，甲醇的沸点也比 乙醇低，但对视神经的毒性很大，所以除实验室有时将甲醇 作为生物碱提取溶剂外，多数用乙醇作为溶剂，有时也用稀 乙醇（60%～80%）作溶剂。通常采用醇提—酸水—碱化— 亲脂性溶剂萃取的方法反复进行。
N
－
N
CH3
33 第二节 生物碱
三 、 重要的生物碱
（三） 麻黄碱
第九章
麻黄碱俗称麻黄素，分子中有两个手性碳（用*标记），麻黄碱的分子结构式如下：
糠醛是重要的化工原料，可用 于制造酚醛树脂、农药、医药（如 呋喃妥因、呋喃唑酮）等。
O2N－ O
O －CH＝N－N－C ＝ O
CH2－CH2
－ －
－
呋喃唑酮（痢特灵）
19 第一节 杂环化合物的分类和命名
四、 重要的杂环化合物及其衍生物
（二） 吡咯衍生物——叶绿素、血红素和维生素B12
第九章
20 第一节 杂环化合物的分类和命名
1
第九章 杂环化合物、生物碱
【知识目标】 理解杂环化合物的分子结构、分类。 掌握五元单杂环、六元单杂环化合物的化学性质。 掌握杂环化合物的分类和命名方法。 了解几种重要的生物碱（麻黄素、烟碱、小檗碱、鸦片制剂）。 【技能目标】 掌握常见杂环化合物、生物碱的鉴别方法。
杂环化合物定义
杂环化合物定义杂环化合物是一类含有至少一个杂原子（指不是碳原子的原子）的碳氢化合物。
它们的分子结构通常包括一个或多个环，并含有不同的杂原子，如氮、氧、硫等，这赋予了它们独特的化学性质和功能。
一、杂原子1.1 氮杂环化合物其中最常见的是咪唑和嘧啶。
在咪唑中，氮原子是在环上的。
它使它在一些细胞信号转导、 RNA 与 DNA 的生物合成中扮演重要角色。
而嘧啶含有两个氮原子，一个位于环中，另一个则连接着杂环。
1.2 氧杂环化合物这类化合物通常包括呋喃、吡咯烷酮、吡喃等。
多用于制药、农药、染料等领域。
1.3 硫杂环化合物例如噻吩和二恶硫。
其中噻吩可以作为一些染料、润滑油和药物的原料，因为它具有防腐和抗氧化的作用。
二、杂环的特点2.1 可通过不同的杂原子以及相对排列方式制造出种类繁多的化合物。
2.2 杂环化合物具有多种多样的化学和生物活性，因此成为了广泛应用的重要原料。
2.3 杂环亦能改变化合物的分子形状和分子间的各种不同相互作用，从而加强添加物的分子间相互作用力，其作用值得深入挖掘。
三、杂环的应用3.1 杂环化合物广泛应用于医药领域，如抗生素、抗肿瘤药物、心血管药物等的制造。
3.2 在新型材料的研究中，杂环化合物作为一种功能性的化合物，拥有广泛的应用前景。
3.3 杂环化合物也被用于新型铀和镎的萃取分离和控制核材料的制备。
结语杂环化合物是一类特别的有机化合物，以其多样的结构和广阔的应用领域而被广泛使用。
期望在未来，随着人们对其的进一步研究，可以开发出更为优异的化合物及其应用。
有机物概述
1 、有机物 — 碳氢化合物及其衍生物。( 但CO、 CO2 、碳酸、碳酸盐、金属碳化物 、CN-、SCN-、 等看作无机物。)
组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等
2 、有机化学 — 研究碳氢化合物及其衍生物的化学 科学.
（二）、有机化合物的特点
1、可燃性：绝大数有机化合物都可以燃烧，如棉花、汽油、 木材、酒精等。如大多数无机化合物，如酸、碱、盐、氧化 物等都不能燃烧。因而有时采用灼烧试验可以区别有机物和 无机物。 2、熔点低：在室温下，绝大多数无机化合物都是高熔点的固 体，而有机化合物通常为气体、液体或低熔点的固体。例如， 氯化钠和丙酮的相对分子质量相当，但二者的熔、沸点相差 很大。 大多数有机化合物的熔点一般在400oC以下，而且它们的 熔、沸点随着相对分子质量的增加而逐渐增加。一般地说， 纯粹的有机化合物都有固定的熔点和沸点。 3．难溶于水：水是一种强极性物质，所以以离子键结合的无 机化合物大多易溶于水，不易溶于有机溶剂。而有机化合物 一般都是共价键型化合物，极性很小或无极性，所以大多数 有机化合物在水中的溶解度都很小，但易溶于极性小的或非 极性的有机溶剂（如乙醚、苯、烃、丙酮等）中，这就是 “相似相溶”的经验规律。正因为如此，有机反应常在有机 溶剂中进行。
第三节
一、自由基反应
C
有机反应的类型
Y
:
均 裂
C
. + Y.
自由基
共价键的均裂:共价键断裂时共用电子对平均分给成键的两个原子,产 生(游离基)自由基.
例如：烷烃的卤化反应历程
由游离基引起的、连 续循环进行的反应称 游离基取代反应
二、离子型反应
C
:
Y
异 裂
9-杂环化合物的应用-香料
吡嗪 2-甲基2,3-二甲基2,5-二甲基2,3,5-三甲基2,3,5,6-四甲基2-乙基-3-甲基2-甲基-5-乙烯基3-甲基-2-异丁基2-乙酰基2-异丁基-3-甲氧基2-仲丁基-3-甲氧基2-异丙基-3-甲氧基5,6,7,8-四氢喹啉 2-甲氧基-3(或5-或6-)-异丙基
某些吡嗪化合物及其感官性能
O OEt
C
R
O
CHO
+ Cl
C H CH3
(CH3CO) 2
O O
RO
BF3
RO
O
第二节 吡嗪类香味物质
1、一些重要的吡嗪化合物
1)吡嗪类在自然界的存在及形成 吡嗪类属于含氮六员杂环化合物，已从各种食物体系中分离出来，它 也是在自然界中分布最广的香味物质，最早发现吡嗪类在自然界的存在是 在1962年鉴定出其存在于杂醇油中。此后，大量出现关于该类物质存在的 报道。吡嗪类物质主要存在于热处理食品中，例如：牛肉、大麦、可可、 咖啡、花生、爆米花和黑麦面包中。除烷基取代的吡嗪在自然界存在外， 尚有烷氧取代的吡嗪化合物物也存在于自然界申。例如：2-烷基-3-甲氧基 吡嗪发现在钟形胡椒和豌豆中存在；2-异丁基-3-甲氧基吡嗪和2-仲丁基3-甲氧基吡嗪存在于格蓬油中。 食品中吡嗪类的形成有各种各样的解释，其大体可以分成两种理论：第 一，氨基酸和糖类或糖的降解物质相互作用的结果可以生成吡嗪类化合物， 也即梅拉德(Maillard)反应产生吡嗪类化合物；第二，α-羟基酸或氨基酸 的热解反应产生吡嗪类及烷基取代的衍生物。
HO OH
HO HO
OO
OO HEAT
HO HO
OO
O
HO
+
+
OR O
O
O
天然药物化学教学资料 天然药化9 生物碱-1精品文档
秋水仙碱
1.5 生物碱在体内存在形式
4）N-氧化物：氧化苦参碱 5）氮杂缩醛类：阿替生 6） 其它：亚胺、烯胺类-新士的宁、季胺碱、酯等
O N
N
O
氧化苦参碱
第二节 生物碱的分类及生源关系
I、 生物碱的分类方法 II、 生物碱的分类
I、生物碱的分类方法
1. 按植物来源
一、有机胺类
氮原子不在环上 1. 代表化合物——麻黄碱、伪麻黄碱
互为立体异构体，区别在于C1的构型不同。
OH
CH CH CH3 OH NHCH3
CH CH CH3
NHCH3
麻黄碱
伪麻黄碱
(1R,2S)
ephedrine
(1S,2S)
pseudoephedrine
一、有机胺类
麻黄碱 (ephedrine)
R=H
R’=CH3 伪麻黄碱 （pseudoephedrine）
麻黄碱+CS2 +CuSO4 桔红或黄色沉淀
C H C HC H 3+C u S O 4+ N aO H 紫 红 色 络 盐 O H N H C H 3
一、有机胺类
2. 代表化合物—— 秋水仙碱
秋水仙碱(colchicine) 抑制有丝分裂，毒性大
生源上关键的中间体是N-甲基吡咯亚胺盐。
O
N
N
Me
Me
红古豆碱 cuscohygrine
+ N CH3
COOCH3
sta c h ty d rin e
水苏碱-益母草 内盐
吡咯烷类 2.吡咯里西啶类
N p y rro liz id in e
肺动脉高压三、哌啶类生物碱NNH吡啶
氮及其氮的化合物课件
03
硝酸盐的种类
硝酸盐是一类无机化合物 的总称，包括硝酸钠、硝 酸钾、硝酸钙等。
硝酸盐的性质
硝酸盐易溶于水，具有较 高的稳定性，在自然界中 广泛存在。
硝酸盐的应用
硝酸盐是重要的工业原料 ，可用于制造化肥、炸药 、烟火等。
铵盐
铵盐的种类
铵盐是一类含氮的离子化 合物，常见的有氯化铵、 硫酸铵、硝酸铵等。
铵盐的性质
铵盐易溶于水，具有刺激 性气味，在加热时易分解 。
铵盐的应用
铵盐是重要的氮肥，也可 用于制造其他含氮化合物 和药物。
氰化物
氰化物的种类
氰化物是一类含碳和氮的化合物，常见的有氰化钠、氰化钾、氢 氰酸等。
氰化物的性质
氰化物具有剧毒，易溶于水，可在生物体内分解。
氰化物的作用与危害
氰化物在工业上用于电镀、金属热处理等，但如果不慎摄入或接触 ，会对人体造成严重危害，甚至致命。
氮气是一种非极性分子，不溶于水， 但可以溶于乙醇和乙醚等有机溶剂。
氮气的化学性质
氮气是一种惰性气体，化学性质不活 泼，常温下很难与其他物质发生反应 。
氮气是一种重要的工业气体，广泛应 用于化工、电子、航空航天等领域。
在高温或放电条件下，氮气可以与氧 气、氢气等物质发生反应，生成一氧 化氮、二氧化氮、氨气等化合物。
氮及其氮的化合物课件
目录
• 氮气 • 氮的氧化物 • 含氮无机化合物 • 氮的有机化合物 • 氮肥 • 总结与展望
01
氮气
氮气的物理性质
氮气的分子式为N2，是一种无色、 无味、无毒的气体。
氮气是一种双原子气体，其化学键是 共价键，分子之间是单键结合。
氮气的相对分子质量为28.0134，是 空气的主要成分之一，约占空气的 78%。
含氮有机化合物和杂环-文档资料
NHCOCH
H O / O H 2
NO 2
NO 2
21
4. 与亚硝酸反应 (1) 伯胺与亚硝酸反应
R-NH2 + HNO2 N2 + 混合物
22
NaNO2 + HCl
NH · HCl 2
0~5℃
N Cl +H O 2 2
氯化重氮苯
重氮化反应
N Cl +H O 2 2
OH +N ↑ +HC 2
氢氧化--羟乙基-三甲铵
+
-
（胆碱）
11
三. 胺的制备 1.硝基化合物的还原
HN O 3 浓 H S O 2 4/
NO 2
F e/ H C l 或 S n/ H C l
NH2
12
2. 腈和酰胺的还原
RC N
H 2 / Pt 或LiA lH 4
H / N i 2
RC H N H 2 2
O H C 3 C NH 2
43
R1 C R2
O C NH C C NH O O
巴比妥类药物的通式
44
3. 磺胺类药物
H N 2
4 1
SO NH 2 2
磺胺
45
磺胺类药物的基本结构
H N 2 SO NHR 2
46
第十一章
芳杂环化合物
第一节 杂环化合物的命名
47
4
3
3
O1
2
O1
2
呋喃
吡喃
48
4 5
3
4 5 6 3 2
23
（2）仲胺和亚硝酸反应
(CH ) N H H N + 3 2 2 O
第九章 含氮及杂环化合物
第九章含氮及杂环化合物一、简答题1、由苯胺制对氯苯胺一般都在稀酸或弱酸性介质中进行。
如在强酸中进行，会得到什么产物？为什么？2、为什么三甲胺的沸点低于二甲胺？3、苯胺能与硫酸形成铵盐， RNH4+是间位定位基。
但苯胺与硫酸经长时间高温加热，并未得到间位产物，而得到了高产率的对氨基苯磺酸。
试解释原因。
2、亲电试剂进攻苯并呋喃的α-位或进攻吲哚的β-位。
5、将下列化合物按碱性由强到弱排列成序。
N H N NH NH2(1)(3)(2) (4)6、写出下列化合物的名称或结构式。
N CON(CH 3)2SNNH 2CH 3NOHClOO 2NCHNHCONH 2C 6H 5CON 2[(CH 3)3NC 2H 5] OH(1)(3)(5)(2)(4)(6)(７) (Z)-偶氮苯 （８） 对甲苯胺盐酸盐(９)N,N-二甲基环环己酰胺 （10）氯化-4-氰基-2-硝基重氮苯(11) N-氧化三甲胺 （12） 异腈酸异丁酯二、 完成下列反应。
N HCH 3CH 23CH 3IAg 2O?HNO 2(CH 3)2CHCH 2NH ?(1)(2)△ClCOOHNH 2CuO ?K 2CO 3NO 2NHCOCH NaOH ?2(3)(4)+N CH 3NN(CH 3)2SnCl 2/HCl??BrCl2?(5)(6)+SN CH 3CH 3CH 2CClOAlCl 3?NHCH 3N SO 3H?(7)+(8)O CH3 CH3COOCH3COOCH3?(9)+SPOCl3HCN(CH3)2O?3H3??(10)（11混酸加热PCl5（12）NHCH3I CH3COClLiAlH4三、从指定原料用其它必要试剂合成。
(１) 从甲苯合成CH3Cl NHCOCH3（２）从H2C＝CH－CH＝CH2合成H2N(CH2)6NH2(３) 从CH3(CH2)3COOH合成CH3(CH2)4NH2（４）从苯合成N(CH3)2CH CH CHO(5) 从苯合成间硝基苯酚（1）从苯合成CNBr(7)从苯合成Br O2N（８）从庚二酸二乙酯及ClCH 2CCH 3CH 2合成OCH 3（9）由苯合成CH 3COH CH 2NH 2四、结构推断1、某化合物(A)C5H10N2，溶于水，水溶液呈碱性。
含氮杂环化合物
常见的母体杂环 五元杂环
O
呋喃 (furan)
S
噻吩 (thiophene)
N H
吡咯 (pyrrole)
N S
N N H N H N
噻唑 咪唑 吡唑 (thiazole) (imidazole) (pyrazole)
六元杂环
N O
吡喃 (pyrane)
N
吡啶 (pyridine)
N
嘧啶 (pyrimidine)
稠杂环
N N
喹啉
(quinoline)
N N
嘌呤
(purine)
N H
（一）命名
杂环化合物的命名，目前已经统一采用 “音译法”，即把杂环化合物的英文名称 的汉字译音，加上“口”字偏旁表示。例 如： 呋喃（Furan） 吡啶（Pyridine） 噻唑（Thiazole） 吡咯（Pyrrole） 嘧啶（Pyrimidine）等。
胞嘧啶
尿嘧啶
胸腺嘧啶
(2-氧-4氨基嘧啶) (2，4-二氧嘧啶) (5-甲基-2，4-二氧嘧啶)
（六）嘌呤及其衍生物 嘌呤是由1个嘧啶环和1个咪唑 环稠合而成的。 嘌呤为两性化合物，有弱碱性 又有弱酸性，既能与无机强酸成盐 又能与强碱成盐。
嘌呤本身不存在于自然界中，但它 的氨基及羟基衍生物广泛分布于动植 物体内如腺嘌呤、鸟嘌呤和尿酸等。 腺嘌呤、鸟嘌呤都是具有重要生理意 义的核酸组成部分。结构式如下：
NH 2 N N N H N H2N N N N H OH N
腺嘌呤（6-氨基嘌呤）
鸟嘌呤（2-氨基-6-羟基嘌呤）
第三节 含氮杂环化合物 具有环状结构，且成环的原子除碳 原子外，还含有其它元素原子的化合 物，称为杂环化合物。环中除碳原子 外的其它元素的原子称为杂原子。最 常见的杂原子是氧。硫、氮等。本节 的重点讨论含氮杂环化合物。
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。
第九章 含氮及杂环化合物PPT课件
(1) 硝基对卤素活泼性的影响
Cl NO 2
+ OH
NaHCO3, 130 ℃
OH NO 2
Cl NO 2
+ OH
NaHCO3, 100 ℃
OH NO 2
NO 2
Cl
O 2N
NO 2
+ OH
NaHCO3, 35 ℃
NO 2
OH
O 2N
NO 2
NO 2
NO 2
.
9
9.1 硝基化合物
9.1.3 硝基化合物的化学性质
.
5
9.1 硝基化合物
9.1.3 硝基化合物的化学性质
9.1.3.2 还原
NaOH , As 2O 3, H 2O
NN O
Fe H 2O 2
氧化偶氮苯
Fe , NaOH , H 2O
NN
偶氮苯
NO 2
Zn,NaOH NaOBr
NH 2
Zn, NaOH ,C 2H 5OH
NHHN
Fe, HCl
氢化偶氮苯
9.1.3 硝基化合物的化学性质
9.1.3.5 硝基对芳香环上取代基的影响 (2) 硝基对苯酚酸性的影响
OH
OH
OH
OH
OH
N2 OO2N
N2 O
pKa 9.89
NO 2 8.28
NO 2 7.16
NO 2 3.96
NO 2 0.38
三硝基苯酚其酸性已接近无机酸， 它可以与NaOH， Na2CO3， NaHCO3作用。
9.1.3.5 硝基对芳香环上取代基的影响 (1) 硝基对卤素活泼性的影响
反应机理：
L
L Nu
L Nu
湖南大学有机化学含氮化合物之杂环
5C、1N共面，都是sp2 杂化，6个p轨道侧面交 叠形成闭合大p键;孤电 子对在sp2杂化轨道上。
1.40Å 1.39Å = 1.17D
N H
N 1.34Å
=2.20D
共轭效应和诱导效 应都是吸电子的
结构特征：吡啶环具有芳香性；N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭。 化学反应： N上的孤电子对呈现较强碱性； N电负性使环不易发生亲电取代反应但易发生亲核取代反应； 发生亲电取代反应时，环上N起间位定位基的作用； 发生亲核取代反应时，环上N起邻对位定位基的作用； 邻对位的侧链a-H有酸性； 比苯难氧化，但易还原。
N
S Thiophene 噻吩
N S Thiazole 噻唑
N
五元环
含两个杂原子
Oxazole 噁唑
N
O
Isoxazole 异噁唑
N H Pyrazole 吡唑
S
Isothiazole 异噻唑
含一个杂原子：
N Pyridine
吡啶
O Pyran
吡喃
六元环
N N
含两个杂原子：
N
N
N Pyrimidine
N 卤代 O + Br2 N 0OC Br O 80% BF3. Et2O 0OC CF3 O O 72~92% NO2 硝化 S
-+ + CH3COO-+NO2
酰化 O
+ (CF3CO)2O
硝酸乙酸酯
0OC -10OC
S 60% 70% HCl
NO2 +
S 10% 5%
磺化 N H
+
N. SO3
100OC
X
X
烃的含氮衍生物—杂环化合物和生物碱(医用化学课件)
1．当环上只有一个杂原子时，从杂原子开始编，依 次用1、2、3……；或从靠近杂原子的碳原子开始， 标以希腊字母α、β、γ……
NO2
N CH3
H
2-甲基吡咯 （α-甲基吡咯）
N 4-硝基吡啶 （γ-硝基吡啶）
O SO3H
2-呋喃磺酸 （α-呋喃磺酸）
•杂环编号的规则：
2.当环上有相同杂原子时，应从连有氢或取代基的杂原子开 始编号，并尽可能使杂原子的编号最小；
利用沉淀反应可鉴定或分离生物碱。
显色反应
大多数生物碱能和一些试剂反应呈现不同的颜色。 如甲醛-浓硫酸溶液遇吗啡显紫红色，可待因显蓝色等。 各种生物碱因其结构不同而显示不同的颜色，因此利用 该反应可鉴别生物碱。
三、常见的生物碱
烟碱
颠茄碱
吗啡碱
麻黄碱
小檗碱
烟碱
N N
CH3
烟碱
存在于烟草中，微黄色液体，在空气中逐渐 变为棕色，溶于乙醇、乙醚、氯仿中，也可 与水任意比相溶。 烟碱有毒，少量能兴奋神经，大量能抑制中 枢神经系统；可用作农业杀虫剂。 长期吸烟者会引起肺气肿、心血管疾病等。
C.肾上腺素
D.吡啶
2.关于生物碱叙述不正确的是（ ）
A.存在于生物体内
B. 有明显的生物活性
C.分子中都含有氮杂环
D. 生物碱一般能与酸作用成盐
3.下列有关生物碱的叙述，正确的是（ ）
A.含有氮原子
B.显酸性
C.自然界的所有含氮成分 D. 易溶于水
答案：
1.D 2.C 3.A
杂环化合物
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物质核酸的重要组成部分。
五、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。
第九章 杂环化合物
第九章 杂环化合物一、单项选择题1、下列化合物属于芳香杂环化合物的是（ B ）2、下列化合物发生取代反应的活性最大的是（ C ）A 、呋喃B 、噻吩C 、吡咯D 、苯3、下列化合物中，水溶性最大的是（ D ）A 、呋喃B 、噻吩C 、吡咯D 、吡啶4、六元杂环化合物嘧啶属于几元碱（ A ）A 、一元碱B 、二元碱C 、三元碱D 、四元碱5、吡咯在酸碱性方面具有（ D ）A 、中性B 、酸性C 、碱性D 、两性6、下列化合物中，碱性最强的是（ B ）A 、吡咯B 、吡啶C 、苯胺D 、二苯胺7、下列化合物中，没有芳香性的是（ C ）A 、呋喃B 、吡啶C 、哌啶D 、吡咯8、从焦油苯中除去噻吩的好方法是（ C ）A 、层析法B 、蒸馏法C 、硫酸洗涤法D 、溶剂提取法9、下列化合物中能使高锰酸钾溶液褪色的物质是（ D ）A 、苯B 、吡啶C 、3-硝基吡啶D 、3-甲基吡啶10、下列化合物能发生银镜反应的是（ D ）A 、2-甲基呋喃B 、2-羟基呋喃C 、2-硝基呋喃D 、2-呋喃甲醛11、下列化合物不属于稠杂环化合物的是（ B ）A 、吲哚B 、吡嗪C 、嘌呤D 、喹啉12、吡咯和呋喃发生磺化反应常用的试剂是（ B ）A 、浓烟酸B 、吡啶三氧化硫C 、浓硝酸D 、浓硫酸二、判断题（ 错 ）1、吡咯和吡啶都属于五元含氮杂环化合物。
（ 对 ）2、杂环化合物中常见的杂原子有氧、硫、氮原子。
（ 对 ）3、含有2个杂原子且至少有1个氮原子的五元杂化合物称为唑。
（ 错 ）4、哌啶的碱性比吡啶弱，因为哌啶的性质类似于脂肪族仲胺。
（ 对 ）5、呋喃、吡咯、噻吩的取代反应往往需在温和的条件下进行。
（ 对 ）6、喹啉和异喹啉属于位置异构体。
（ 错 ）7、在杂环中有不同的杂原子时，按O →N→S 的顺序编号。
（ 错 ）8、有两个氮原子的咪唑碱性比吡咯弱。
（ 对 ）9、由于吡啶环中氮原子的存在，使环上电子云密度降低，因此其取代反应比苯要难以进行。
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第九章含氮及杂环化合物一、简答题1、由苯胺制对氯苯胺一般都在稀酸或弱酸性介质中进行。
如在强酸中进行，会得到什么产物？为什么？2、为什么三甲胺的沸点低于二甲胺？3、苯胺能与硫酸形成铵盐，RNH4+是间位定位基。
但苯胺与硫酸经长时间高温加热，并未得到间位产物，而得到了高产率的对氨基苯磺酸。
试解释原因。
2、亲电试剂进攻苯并呋喃的α-位或进攻吲哚的β-位。
5、将下列化合物按碱性由强到弱排列成序。
N H N NH NH2(1)(3)(2) (4)6、写出下列化合物的名称或结构式。
N CON(CH 3)2SNNH 2CH 3NOHClOO 2NCHNHCONH2C 6H 5CON 2[(CH 3)3NC 2H 5] OH(1)(3)(5)(2)(4)(6)(７) (Z)-偶氮苯 （８） 对甲苯胺盐酸盐(９)N,N-二甲基环环己酰胺（10）氯化-4-氰基-2-硝基重氮苯(11) N-氧化三甲胺（12）异腈酸异丁酯二、完成下列反应。
N HCH 3CH 23CH 3IAg 2O?HNO 2(CH 3)2CHCH 2NH 2?(1)(2)△ClCOOHNH 2CuO ?K CO NO 2NHCOCHNaOH?△ , H 2(3)(4)+N CH 3NN(CH 3)2SnCl 2/HCl??BrCl2?(5)(6)+SN CH 3CH 3CH 2CClOAlCl 3?NHCH 3N SO 3H?(7)+(8)O C H3 C H3C OOC H3C OOC H3?(9)+SP OCl3HCN(CH3)2O?3H3??(10)（11混酸加热PCl5（12）N HCH3I CH3COClLiAlH4三、从指定原料用其它必要试剂合成。
(１) 从甲苯合成CH3Cl NHCOCH3（２）从H2C＝CH－CH＝CH2合成H2N(CH2)6NH2(３) 从CH3(CH2)3COOH合成CH3(CH2)4NH2（４）从苯合成N(C H3)2C H C H C H O(5) 从苯合成间硝基苯酚（1）从苯合成CNBrO2N(7)从苯合成BrCH2（８）从庚二酸二乙酯及ClCH2CCH3合成O CH3（9）由苯合成C H 3C OHCH 2NH 2四、结构推断1、某化合物(A)C5H10N2，溶于水，水溶液呈碱性。
用盐酸滴定(A)时，0.98g(A)需用0.5N HCl 20ml。
把(A)催化加氢得到(B)C5H14N2，(B)的中和当量为51±1。
(A)与苯磺酰氯不发生反应。
但(A)和较浓的HCl溶液一起煮沸时则生成(C)C5H12O2NCl。
(C)很易溶于水。
试推测(A)、(B)、(C)的可能的结构式。
2、某化合物A(C14H12O3N2) ，不溶于水和稀酸或稀碱。
A硝化主要生成一种一硝基化合物，A水解生成一个相对分子质量为167的羧酸B和一个C，C与对甲苯磺酰氯反应生成不溶于NaOH溶液的固体。
B在Fe+HCl的溶液中加热回流生成D，D在0ºC和NaNO2+H2SO4反应生成E，E易溶于水。
E和C在弱酸介质中反应生成。
试推断A~E的构造式，并写出有关方程式。
3、化合物A(C7H15N)用碘处理时生成水溶性盐B(C8H18IN)，而B同氢氧化银悬浮液共热时，生成C(C8H17N)。
先用碘甲烷处理，随之同氧化银悬浮共热，C生成三甲胺和D(C6H10)，D获得2摩尔氢生成E(C6H14)。
该化合物的NMR谱显示了七重峰和双重峰(相对强度1：6)。
确定用A、B、C、D、E化合物。
4、化合物A(C7H8ClNO2)溶于水，而不溶于苯和乙醚等有机溶剂，加热失去一分子水后得到不溶于水、可溶于有机溶剂的化合物B。
B经Br2和NaOH溶液作用后得到化合物C(C6H6CIN)。
化合物C与NaNO2-HCl于低温反应后，再用CuCl处理，得到偶极矩为零的化合物D，试推出A、B、C、D的结构。
5、有一个天然固体化合物A(C14H12NOCl)与６N盐酸一起回流可得到两个物质B(C7H5O2Cl)和C(C7H10NCl)。
B在三氯化磷存在下回流后与氨反应，给出化合物D(C7H6NOCl)。
D经次溴酸钠溶液处理，加热得到E(C6H6NCl)。
E与亚硝酸反应的产物和硫酸水溶液共热，得到对氯苯酚。
化合物C与亚硝酸反应得到黄色油状物；C与苯磺酰氯反应产生不溶于碱的化合物；当C与过量的氯甲烷一起加热时得一带有芳环和季铵盐，试推出A~E的结构，并用反应式表示。
某化合物A，分子式为（C13H19N），它与过量的碘甲烷反应得B（C14H22NI）,B用湿的氧化银处理后加热得到C（C9H13N）和D（C5H8），D经臭氧氧化还原水解得到戊二醛，C的氢核磁谱中在7.22-7.60ppm范围内有5个Ｈ的吸收峰。
试推测化合物Ａ、Ｂ、C和D 的结构。
五、反应机理1、在HCl存在下，N-氯代乙酰苯胺转变成32%的邻氯代乙酰苯胺和68%的邻氯代乙酰苯胺的混合物。
用含36Cl的HCl证明，进入产物中。
在同样条件下，乙酰苯胺与氯反应得到同样产物。
根据上述事实，写出N-氯代乙酰苯生排的反应历程。
2、解释甲基橙在酸碱介质中变色的原因，用反应式表示。
3、应用重氮化反应，由甲苯制备邻甲苯甲腈，并写出重氮基转变成氰基这一步的反应机理。
4、OH O NH2NaNO2/HCl六、选择题1、下列四个溶剂, 密度比水大的是2、下列化合物中, 不能与格氏试剂发生反应的是：3、与HNO2反应能生成强烈致癌物N-亚硝基化合物的是:(A) 伯胺(B) 仲胺(C) 叔胺(D) 都可以4、5、化合物一硝基化的主要产物为:6、相同碳原子数目的胺中,伯、仲、叔胺的沸点次序为:(A) 伯>仲>叔(B) 叔>仲>伯(C) 伯>叔>仲(D) 仲>伯>叔7、下列化合物哪一个能溶于冷的稀盐酸?(A) 苯胺(B) 对甲苯酚(C) 苯甲酸(D) 乙酰苯胺8、下列化合物中能形成分子内氢键的是:A.4B.1, 4C.2, 4D.1, 3 ,49、10、喹啉经KMnO4氧化时产物为：A2，3-吡啶二甲酸B3，4-吡啶二甲酸C1，2-苯二甲酸D苯甲酸11、室温下除去苯中少量噻吩是加入浓H2SO4振荡,分离,其原因是:(A) 苯易溶于H2SO4(B) 噻吩不溶于H2SO4(C) 噻吩比苯易磺化,生成的噻吩磺酸溶于H2SO4(D) 苯比噻吩易磺化,生成的苯磺酸溶于H2SO412、下列基团+C(共轭)效应按增加的顺序排列应该为:A. 1 > 2 > 3 > 4B. 3 > 2 > 1 > 4C. 3 > 1 > 2 > 4D. 2 > 3 > 1 > 413、A. 阳离子表面活性剂B. 阴离子表面活性剂C. 两性离子表面活性剂D. 非离子表面活性剂14、15、苯(a)、吡啶(b)、吡咯(c)、噻吩(d)的稳定性是:(A) a>b>c>d(B) c>d>a>b(C) a>d>c>b(D) b>a>d>c16、17、氨(a)、吡啶(b)、喹啉(c)、吡咯(d)碱性强弱次序是:(A) a>b>d>c(B) a>b>c>d(C) d>c>a>b(D) b>a>d>c18、用IR区别吡啶和六氢吡啶,以下说法错误的是:(A) 吡啶无N-H吸收(B) 六氢吡啶无C=C吸收(C) 六氢吡啶无C=N吸收(D) 二者C—H伸缩振动吸收都大于3000cm-119、化合物与亚硝酸反应的产物中,下面哪个醇不会生成?20、图示结构是一种生物碱，它是：A奎宁，其中（1）的氮原子碱性大B奎宁，其中（2）的氮原子碱性大C尼古丁，其中（1）的氮原子碱性大D尼古丁，其中（2）的氮原子碱性大21、下列化合物中哪个能溶于碱中:A.PhNH2B. PhNHCH3C. (Ph)2NSO2PhD. PhNHSO2Ph22、硝基苯在90 C与HNO3,H2SO4作用下,主要产物是:(A) o-二硝基苯(B) m-二硝基苯(C) p-二硝基苯(D) 硝基苯磺酸的混合物23、从PhCH2COMe合成用的是：A Skraup合成法B Fischerindole合成法C Mannich合成法D Perkin合成法24、环上2位上H和3位上H的NMR谱化学位移差值最大的是：25、的名称是:(A) 2-甲基嘌呤(B) 1-甲基嘌呤(C) 3-甲基嘌呤(D) 6-甲基嘌呤26、吡啶(a)、吡咯(b)、噻吩(c)、苯(d)发生亲电取代反应难易程度是:(A) a>b>c>d(B) b>a>d>c(C) d>c>b>a(D) b>c>d>a27、28、同一杂环化合物中杂原子和C原子编号顺序是:29、邻苯二甲酰亚胺用Br2 / NaOH处理得到何种产物？A. 邻氨甲酰苯甲酸B. 邻氨苯甲酸C. 邻苯二甲酸D. 邻苯二甲酰胺30、红外光谱3200～3500cm-1处出现中等强度的双峰,说明该化合物含有哪种基团?31、2,4-二硝基甲苯分别用两种方法还原,甲法用NH4SH,乙法用SnCl2 + HCl,产物是32、下面四个含氮化合物中, 碱性最强的是:33、化合物在PCl5作用下生成：34、A. CH2=CH2B. CH3-CH2OHC. CH2=CHC6H5D. CH3CH2CH=CHC6H535、36、2，3-二甲基吡啶与苯甲醛在ZnCl2作催化剂下生成：37、2-乙酰基吡咯硝化时硝基主要进入:(A) 3位(B) 4位和5位(C) 3位和4位(D) 3位和5位38、碱性大小排列正确的是：（1）吡啶（2）4-氨基吡啶（3）4-甲基吡啶（4）4-氰基吡啶A(1)>(2)>(3)>(4) B(2)>(1)>(3)>(4)C(2)>(3)>(1)>(4) D(2)>(3)>(4)>(1)39、40、对氨基苯磺酸熔点高达228°C,是由于该分子：(A) 对称性好(B) 形成氢键(C) 相对分子质量大(D) 生成内盐41、下列哪个化合物的碱性从弱至强的顺序是（）（A）CH3ONa>（CH3)3CONa>苯胺>对硝基苯胺；（B）（CH3)3CONa>CH3ONa>对硝基苯胺>苯胺；（C）（CH3)3CONa>CH3ONa>苯胺>对硝基苯胺；（D）对硝基苯胺>（CH3)3CONa>CH3ONa>苯胺；。