杂环化合物和维生素

来源 动物内脏、蛋类、瘦肉、乳类； 谷类、豆类、酵母、干果、蔬菜
和水果等。
有机化学 （第9版）
三、水溶性维生素
（二）维生素B2
结构 维生素B2又称核黄素。
功能 促进糖、脂肪和蛋白质的代谢； 维持皮肤、黏膜、视觉的正常机能。
来源 奶类、动物肝肾、蛋黄、鱼； 胡萝卜、香菇、紫菜、芹菜、柑橘等。
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四、稠杂环化合物
杂环与杂环稠合或苯环与杂环稠合而成的化合物总称为稠杂环化合物。常见的稠 杂环化合物有嘌呤、吲哚、喹啉等。
嘌呤是由嘧啶环和咪唑环稠合而成，它的多种衍生物在生物的生命发展过程中 起着重要的作用。嘌呤存在两个互变异构体，在生物体内平衡偏向于9H 形式。
9H-嘌呤 9H-purine
是其成分之一。
增强人体细胞的黏附力；
增强维生素C的活性。
来源 柑橘类（柠檬、橙、葡萄
柚）、杏、荞麦粉、黑莓、
樱桃等。
1. 杂环化合物的命名：“音译法”，与英文读音同音汉字加上“口”字旁表示。 2. 吡啶的结构与性质：六原子六电子组成的含氮芳香杂环。吡啶氮有弱碱性和亲核 性；亲电取代活性似硝基苯；可发生亲核取代反应；吡啶环比苯环更难氧化但更易 还原；侧链的氧化与取代苯类似。 3. 吡咯、呋喃和噻吩都是五元芳杂环。芳香性都比苯差，亲电取代反应比苯活泼， 主要发生在-位。 4. 咪唑是含两个氮原子的五元芳杂环，具有弱碱和弱酸性。 5. 嘧啶、嘌呤等衍生物的酮—烯醇式互变异构。 6. 维生素的分类、功能和来源。
第十四章
杂环化合物和维生素
第一节 芳香杂环化合物 第二节 维生素
重点难点
掌握 掌握吡咯、呋喃、噻吩、咪唑的结构及化学性质； 掌握吡啶的结构及其与化学性质的关系。
熟悉 杂环化合物的分类和简单杂环化合物的命名；嘧啶 和嘌呤的一些重要衍生物的结构。
了解 维生素概念和分类，各类维生素的主要功能和食物 来源
第一节
芳香杂环化合物
有机化学 （第9版）
一、分类和命名
杂环化合物的分类
单杂环
五元杂环
杂环化合物
六元杂环
稠杂环
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一、分类和命名
杂环化合物的命名 1.以杂原子作为编号的起点，编为1
噻吩 thiophene
吡啶 pyridine
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一、分类和命名
杂环化合物的命名 2.如有两个或两个以上相同的杂原子，应使连有H或取代基的杂原子的编号为1， 并使其余杂原子的编号尽可能最小；含有不同杂原子时，按 O、S、N 的先后 次序编号。
促进人体的生长、发育，提高机体免疫力。
长期缺乏维生素A，可引起夜盲、干眼病及角膜软化症。
过量摄入维生素A会出现恶心、头痛、皮疹等中毒症状。
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二、脂溶性维生素
（二）维生素E
结构
功能 参与多种酶活动，维持和促进
维生素E为几种生育酚的混合物，主要以α-生育酚为主。 生殖机能；
吡喃鎓离子 pyrylium ion
苯并吡喃鎓离子 benzopyrylium ion
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三、芳香五元杂环
（一）吡咯、呋喃和噻吩的结构
吡咯结构的电子云图
呋喃结构的电子云图
噻吩结构的电子云图
吡咯、呋喃和噻吩中成环的四个碳原子和一个杂原子都是sp2 杂化，构成平面的五元环结构 。每个 碳原子的p轨道有一个电子，杂原子p 轨道上有两个电子，p 轨道都垂直于sp2 杂化轨道所在的平面，且 互相侧面重叠，形成一个闭合的π电子共轭体系，π电子数为六，符合Hückel的4n+2规则，具有芳香性。
三、水溶性维生素
（七）叶酸
来源 肝、肾、肉类、蛋类； 绿色蔬菜、谷物等; 烹煮过久，能将大部分叶酸破坏，因此叶酸是最容易缺乏的维生素之一。
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三、水溶性维生素
（八）维生素B12
结构
功能 促进红细胞的发育和成熟； 促进糖、脂肪和蛋白质代谢； 促进蛋白质、核酸的生物合成。 来源 内脏、肉类、贝壳类、蛋类、牛奶及奶
NH3，H2O等）作用，就能发生亲核取代反应。
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二、芳香六元杂环
（二）吡啶的化学性质
4. 吡啶衍生物的氧化还原反应 与苯类似，当环上连有烷基侧链时，侧链可被氧化成羧酸。
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二、芳香六元杂环
（二）吡啶的化学性质
4. 吡啶衍生物的氧化还原反应 吡啶较苯易被还原，用金属钠和乙醇或催化氢化，都可使吡啶还原成六氢
入β位，而且一般产物的收率较低。
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二、芳香六元杂环
（二）吡啶的化学性质
3. 亲电取代与亲核取代反应 吡啶环由于电子云密度比苯环小，是一个“缺π”电子体系，所以较易进行
亲核取代反应，主要生成α -位取代产物。
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二、芳香六元杂环
（二）吡啶的化学性质
3. 亲电取代与亲核取代反应 当α -位或γ -位上有易离去基团 （如Cl，Br）时，与较弱的亲核试剂 （如
7H-嘌呤 7H-purine
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四、稠杂环化合物
腺嘌呤、鸟嘌呤均为核酸的碱基。
腺嘌呤 adenine
鸟嘌呤 guanine
尿酸（uric acid）具有酮式和烯醇式两种互变异构体，在生理pH范围内以酮式结
构为主。
尿酸（酮式）
尿酸（烯醇式）
第二节
维生素
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一、维生素的概念和分类
2. 亲电取代反应 吡咯和呋喃遇强酸时，杂原子能质子化，使芳香大π键破坏，所以硝化和磺化 反应不能在强酸条件下进行，需选用较温和的非质子性试剂。
α-硝基吡咯(83%) β-硝基吡咯(17%)
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三、芳香五元杂环
（三）吡咯衍生物
卟吩 porphin
血红素 heme
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定义 维生素（vitamin）又名维他命，是维持人体正常代谢机能不可缺少的微量有机化 合物。 特点 不是构成机体组织和细胞的成分，也不会产生能量； 机体不能合成或合成量不足，必须从食物中获取； 需要量很小，（ μg ~mg ）/d，但不可或缺。 功能 调节物质代谢； 参与辅酶组成。
4-甲基咪唑 4-methylimidazole
5-甲基噻唑 5-methylthiazole
4-甲基嘧啶 4-methylpyrimidine
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一、分类和命名
杂环化合物的命名 3.一些稠环有特别的编号规定。 4.某些母环与特定的母环相比，仅杂原子的位置不同，常在特定母环名前加 “异”字，编号不变。
嘧啶衍生物可以酮式和烯醇式互变异构存在。
酮式
烯醇式
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二、芳香六元杂环
（四）吡喃鎓盐
吡喃性质类似于烯醚。吡喃鎓可以看着是氧原子置换苯分子中的一个CH以后得 到的正离子，它在强酸性溶液中是稳定的，具有芳香性，存在于花色素、黄酮等天 然化合物中。
α -吡喃 α -pyran
γ-吡喃 γ-pyran
咪唑 imidazole
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三、芳香五元杂环
（五）噻唑
噻唑可以看作是噻吩3位的CH被氮原子取代而生成的杂环化合物。噻唑氮原子具 有亲核性，可以发生烷基化生成噻唑鎓盐。在硫胺素（VB1）焦磷酸酯辅酶分子中有 噻唑鎓盐的结构。
噻唑 thiazole
噻唑鎓盐 thiazolium salt
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三、水溶性维生素
（七）叶酸
结构
功能
对氨基苯甲酸结构部分
蛋白质（如血红蛋白）和核酸合成的必需因子，在细胞分裂和增殖中起重要作用。 氨基酸的转化、长链脂肪酸（如DHA）的代谢、肌酸和肾上腺素的合成、胆碱的合
成等。 怀孕早期如缺乏叶酸，婴儿畸形的可能性较大。
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喹啉 quinoline
异喹啉 isoquinoline
吲哚 indole
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二、芳香六元杂环
（一）吡啶的结构
孤对电子，不参 与电子共轭体系 sp2杂化 吡啶结构的电子云图
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二、芳香六元杂环
（二）吡啶的性质
1. 水溶性
水溶度
∞
1:1
1:1
1:1
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三、芳香五元杂环
（四）咪唑的结构与功能
咪唑可以看作是吡咯3位的CH被氮原子取代而生成的杂环化合物。咪唑1位和3位的氮都是sp2 杂
化，π电子数为六，符合Hückel规则，咪唑有芳香性。
咪唑1位氮以一对p电子参与共轭（与吡咯相似），而3位氮以一个p电子参与共轭（与吡啶相似）。
咪唑1位氮原子上的氢可以转移到另一个氮原子上，因而存在着互变异构，当环上有取代基时则咪唑互 变异构更容易辨别。
参与氨基酸代谢。 来源
牛乳、肉、肝、蛋黄； 谷物和蔬菜等许多食物中； 人体肠道菌群可大量合成维生素B6等。
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三、水溶性维生素
（六）生物素
结构
功能 生物素是许多羧化酶的辅基，参与脂肪和蛋白质代谢。 来源 牛奶、牛肝、蛋黄、动物肾脏； 水果、啤酒酵母、糙米等。
抗氧化、抗衰老作用；
降低血清胆固醇水平，防止动
来源 肉、鱼类；
α -生育酚
脉粥样硬化。
植物油、麦胚、硬果、种子类、豆类及其它谷类。
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二、脂溶性维生素
（三）维生素K
结构 维生素K是2-甲基-1,4-萘醌的衍生物，这些衍生物的区别在于3位上取代基的不同。
功能
维生素K1
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