杂环化合物

5．小蘖碱——存在于黄柏、黄连中的一种异喹啉族生物碱，又名黄连素。
O
+N OHO
OCH3 OCH3
西药中使用的黄连素的盐酸盐，为黄色结晶，味极苦，是抑制痢疾杆菌、 链球菌及葡萄球菌等抗菌药物。
第五节 改变人行为的几种药物
杂 环 化 合 物
学
习
要
求
熟悉杂环的分类、命名。
掌握呋喃、噻吩、吡咯的结构与性质关系，并熟悉它们的制法。 掌握吡啶的结构和性质的关系，了解常见的合成法。 掌握喹啉结构、性质及Skraup合成法。 熟悉嘧啶及嘌呤的结构。 了解生物碱的含义、存在、提取方法及生理作用。
第一节 分类及命名
3．麻黄碱——中草药麻黄中的一种生物碱，又叫麻黄素
兴奋交感神经，增高血压，扩强气管作用，用于支气管哮喘症
4．吗啡碱
罂粟中含有许多生物碱，已分离出二十多种，吗啡是其中的一种。它 具有镇痛效能。吗啡是 1803年被提纯的第一个生物碱。它的结构 1952 年才确定。
吗啡对中枢神经有麻醉作用，有极快的镇痛效能，是医药上常用的局部麻醉剂。 但它是一种成瘾药物。
吲哚醌，硫酸 蓝色 松木片反应 红色
H
δH=6.22ppm δH=6.68ppm
N H
H
ν ν ν
N H
3071-3003cm-1(芳环上氢) -1 N-H 3500-3200cm -1 骨架 1600-1300cm
C-H
δ N-H=8.0ppm
1.亲电取代反应
亲电取代反应速度：
＞
N H O
＞
S
＞ ＞
-吡啶甲酸
烟碱(尼古丁)
雷米封 -吡啶甲酰肼
二、嘧啶
二、喹啉与异喹啉
喹啉的反应
1）喹啉发生亲电取代反应， 取代基进入苯环（5、8位） 2）发生亲核取代， 取代基进入吡啶环的α－位 3）在喹啉环中，苯环易被氧化， 而吡啶环易被还原
喹啉的合成 斯克洛普(Skraup, Z.H.)反应，苯胺、甘油、硫酸和硝基苯等氧化剂一
一、概论
定义：含有C和其他杂原子(N、S、O)的环状化合物(广义)。
不稳定的环与脂肪族化合物相似。
非芳香杂环化合物
6个电子
符合4n+2规则，具有芳香性，稳定的环含有C和其他杂原子(N、O、S) 的杂环化合物——芳环化合物
二、分类
1)一杂五环：
2)二杂五环：
单 杂
3)一杂六环：
环
4)二杂六环：
稠 杂 环
亲电取代反应发生在位上 吡咯、呋喃对酸敏感， H+易与O、N结合成盐， 发生开环聚合反应， 故不能用强酸性亲电试剂
亲电取代反应定位效应的影响因素 A）杂原子的定位效应： ——第一取代基进入到杂原子的α-位。
B） 取代基的定位效应：
① 3位上有取代基时，呋喃、吡咯、噻吩的定位效 应一致。
G (o, p)
噻吩：加靛红和浓硫酸产生蓝色溶液
三、制备
——帕尔-诺尔(Paal, C.-Knorr, L.)合成法
—— 佑尔业夫(Yure’v)合成 法
—— Knorr合成法
氨基酮与具有更强α-活泼氢的β-酮酯或β-二酮类化合物进行缩合
四、重要五元杂环化合物
糠醛
（α-呋喃甲醛）
1.制备：主要原料：农副产品、甘蔗渣、花生壳、高粱秆、棉子壳 用稀酸加热蒸煮制取
可可碱
腺嘌呤
鸟嘌呤
第四节 生物碱
一、概论
生物碱——存在于植物中的碱性含氮化合物。 许多生物碱对人有很强的生理作用，是非常有效的药物。 当归、常山、甘草、贝母、麻黄、黄连等有效成分都是生物碱。 对生物碱的结构、性质的研究，为寻找优良的药物开辟了新的途径。
二、生物碱的特点
多为固体，难溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂。
起作用，生成喹啉的反应。
例：
合成
异喹啉的合成
比西勒-纳皮斯基(Bischler-Napieralski)反应，先将β-苯乙胺酰
化，然后与三氯氧磷，五氧化磷或其他路易斯酸一起加热成环脱水， 然后用Pd脱水而得。
三、嘌呤
尿酸，存在于鸟类及爬虫类排泄物中
黄嘌呤，存在于茶叶及动植物组织和人尿中
咖啡碱
茶碱
4 5
S 1
3β 2α
噻吩(thiophene)
苯并吡喃
(benzopyran)
嘌呤(purine)
植物生长激素
抗肺结核药(雷米封)
注意：一定要标明杂环基的位次。
第二节 五元杂环化合物
一、结构分析
二、性 质
呋喃——存在于松木焦油中，b.p.31.36℃ 噻吩——煤焦油中0.5%噻吩，b.p.84.16℃ 吡咯——煤焦油和骨焦油中，b.p.130-131℃ 松木片反应 绿色
吡啶的氧化反应 N原子电负性大，环上的电子云密度降低，对氧化剂稳定
(吡啶氧化物)
用途 A： B：
C：
吡啶的亲核取代反应
置 换 氢 的 反 应
烷基化或芳基化
氨基化 Chichibabin反应 齐齐巴宾反应
置 换 易离去基团 的 反 应
吡啶的还原反应
吡啶重要的衍生物
烟酸
烟酰胺
维生素B6
结构复杂的多环化合物——含氮杂环。
具有旋光性。 生物碱沉淀反应和显色反应
三、生物碱的提取方法
1）有机溶剂提取法
2）稀酸提取法
四、介绍几种重要的生物碱
1、烟碱
wk.baidu.com
烟碱中含有十余种生物碱，烟碱是其中之一。烟碱和苹果酸及柠檬酸结合成盐 而存在于烟草中。
烟碱为无色有旋光性液体，剧毒。1支香烟含6mg尼古丁。吸1支烟约有 0.6mg尼古丁进入人体。尼古丁少量能刺激中枢神经系统，增高血压；大 量则能掏中枢神经系统，使呼吸停止，心脏麻痹。 烟碱也可以用作农业杀虫剂，能杀灭蚜虫、蓟马、木虱。
2.糠醛的性质
安息香缩合历程：
糖醛制备呋喃
噻唑
VB1 青霉素G
特点：1）两个杂原子的五元环；2）具有碱性；
3）具有芳香性。
1）碱性很弱，但能与酸生成稳定的盐，与卤烷作用生成噻唑鎓盐。
2）噻唑环上的电子云密度低，不容易发生亲电取代反应。在一般情况下， 不与硝酸作用，不起卤化反应，磺化反应必须在硫酸汞存在。
2．颠茄碱
1）啊托品
白色结晶，难溶于水，易溶于乙醚，有苦味，医药上用于抗胆碱药，能掏 汗腺、唾液、胃液等多种腺体的分泌，并能扩散瞳孔，用于治疗十二指肠 溃疡病，也可以用于有机磷中毒及锑剂中毒解毒剂。
2）古柯碱
存在于古柯叶中，古柯碱是一种局部麻醉剂。缺点：一种能成瘾的药物，并毒 性很强，可使中枢麻痹而致死亡。此外，还有许多副作用。为了寻找更好的代 用品，合成了许多在结构上与古柯碱部分相似的化合物。
咪唑
多菌灵
吲哚
（松木片反应呈红色）
吲哚的反应
卟啉
卟吩环
酞氰
1853 得到晶体 1929 Fisher合成 1948 Fisher测定结构 1960 Woodward全合成 （30多步）
血红素
叶绿素
第三节 六元杂环化合物
吡啶
嘧啶
一、吡啶
二、吡啶的化学性质：
吡啶的亲电取代反应
………………
三、命名
1、选取杂环母核
2、杂环母核编号
* 一个杂原子的：杂原子编1号 * 二个或以上杂原子的：从O- S - N - C的顺序编号 * 二个相同杂原子：连有H或基团的杂原子为1号，且使 杂原子的编号尽可能少 * 稠环中的公用碳不编号 * 嘌呤的编号特殊 * 注意：在不违反上述原则下，尽量使取代基为小号
1 发生在N上的反应 吡啶具有一定的碱性
酰化试剂
CH3I 甲基化试剂
RCOCl
H+ NO2+BF4-
Br2 CCl4 SO3
乙醚 室温
溴化试剂 磺化试剂
硝化试剂
例：
适用于在硫酸或硝酸中不稳定的化合物
收率中等以上
2 发生在C上的反应
*1 不能发生傅氏烷基化、酰基化反应。 *2 *3 *4 硝化、磺化、卤化必须在强烈条件下才能发生； 吡啶环上有给电子基团时，反应活性增高； 吡啶N可以看作是一个间位定位基。
*N-H的氢有弱酸性。
反应举例：
KOH N
R-X
N R
K+
N H
RMgX
N MgX
RX
N R
+ MgX2
思考：
能分解格氏试剂
N H
+ Ac2O
N H
COCH3
N
COCH3
4、氧化反应 呋喃和吡咯易被 氧化；噻吩比较稳定。 5、鉴别反应： 呋喃：松 木片 盐酸反应变绿色； 或加丁烯二酸酐产生白色沉淀。 吡咯：松木片加盐酸反应变红色。
Z G (m)
Z
B） 取代基的定位效应：
② 2位上有取代基时，吡咯、噻吩的定位效应一致， 情况如下：
(次) (主)
(次) (主)
Z
G (o,p)
Z
G (m)
③ 2-取代呋喃在强亲电试剂的作用下易发生2,5-加成反应：
O
G (o, p, m)
2. 加成反应
3、 吡咯的弱酸性
*碱性极弱，不能成盐