11 杂环化合物解析
医学有机化学第十一章杂环化合物
在这个第十一章中，我们将探讨杂环化合物的概念和特点，以及它们在生物 活性和药物研发中的应用。让我们开始这个精彩的旅程吧！
杂环化合物的概念和特点
多样性
杂环化合物由不同的原子组成，呈现出丰富多样的结构。
生物活性
杂环化合物常常表现出优异的生物活性，对药物研发具有重要价值。
合成挑战
由于杂环化合物的复杂结构，其合成常常具有一定的挑战性。
吡咯烷
吡咯烷是一种重要的杂环化合物，具有稳定的环结构和广泛的生物活性。
结构
吡咯烷由一个五元杂环构成， 其中含有一个氮原子。
应用
吡咯烷在天然产物和药物中广 泛存在，具有抗菌、抗病毒等 活性。
合成
吡咯烷通过多种合成方法得 到，包括环合反应和还原反应。
嘧啶类化合物
1 广泛分布
嘧啶类化合物广泛存在于生物体内，如DNA、RNA等核酸中。
2 药物作用
一些嘧啶类化合物具有抗癌、抗病毒等药物作用。
3 核酸碱基
嘧啶是DNA和RNA中的一个碱基，其结构对生物活性起重要作用。
咪唑类化合物
结构
咪唑类化合物由一个五元杂 环和一个三元杂环组成。
药物应用
咪唑类化合物在抗真菌药物 中具有重要地位。
1 结构特点
带有吡啶环的化合物具 有稳定的杂环结构和丰 富的化学反应。
2 生物活性
带有吡啶环的化合物在 抗菌、抗癌和神经递质 等方面具有重要的生物 活性。
3 合成方法
带有吡啶环的化合物可 以通过环合反应和取代 反应等方法合成。
带有噻唑环的化合物
结构
带有噻唑环的化合物由一个 五元杂环和一个硫原子构成。
吲哚类化合物在生物体中具有多种重要的药理 活性。
【有机化学】杂环化合物【课件PPT】
NN
O + Br2 0 OC
O Br 80%
S
95% H2SO4
25oC
S
SO3H (69~76%)
21
+ Ac2O
N
乙酸酐
H
N H
CH3 O
吡咯和呋喃遇强酸时, 杂原子能质子化, 使芳香大 键破坏, 所以不能用强酸进行硝化和磺化反应, 需选用较温和的非质子性试剂。例如吡咯硝化需 用硝酸乙酰基酯。
1N 6 5
7
N
2
N
3
4
NH9
8
嘌呤
嘌呤是由咪唑和 嘧啶两个杂环稠 合而成。
23
6
1N 5
7
N
2
8
N
3
4
NH9
9H-嘌呤
N Quinoline
6
1N 5
7
NH
2 N4 N 8
39
7H-嘌呤
N Isoquinoline
CH3O
CH3O
N
罂粟碱
OCH3
OCH3
24
水溶度： ∞ 1:1
1:1
微溶
答: 吡啶能与水形成氢键。羟基或氨基取代的 吡啶因分子间氢键的形成而降低了水溶度。
14
2. 碱性：吡啶环 N 原子的孤电子对处于sp2杂化 轨道上，而一般脂肪胺N上的孤电子对处于sp3杂化 轨道。前者碱性较弱 (pKb=8.8) 。
+ HCl N
+ Cl N H
碱性比较：脂肪胺 >>
N N Pyridazine
哒嗪
N
N Pyrimidine
嘧啶
N
N Pyrazine
有机化学 第十一章 杂环化合物和生物碱
第十一章杂环化合物和生物碱杂环化合物和生物碱广泛存在于自然界中，在动植物体内起着重要的生理作用。
本章介绍杂环化合物的分类、命名、结构特点、性质及重要的杂环化合物，生物碱的一般性质、提取方法和重要的生物碱。
第一节杂环化合物环状有机化合物中，构成环的原子除碳原子外还含有其它原子，且这种环具有芳香结构，则这种环状化合物叫做杂环化合物。
组成杂环的原子，除碳以外的都叫做杂原子。
常见的杂原子有氧、硫、氮等。
前面学习过的环醚、内酯、内酐和内酰胺等都含有杂原子，但它们容易开环，性质上又与开链化合物相似，所以不把它们放在杂环化合物中讨论。
杂环化合物种类繁多，在自然界中分布很广。
具有生物活性的天然杂环化合物对生物体的生长、发育、遗传和衰亡过程都起着关键性的作用。
例如：在动、植物体内起着重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基、中草药的有效成分——生物碱等都是含氮杂环化合物。
一部分维生素、抗菌素、植物色素、许多人工合成的药物及合成染料也含有杂环。
杂环化合物的应用范围极其广泛，涉及医药、农药、染料、生物膜材料、超导材料、分子器件、贮能材料等，尤其在生物界，杂环化合物几乎随处可见。
一、杂环化合物的分类和命名为了研究方便，根据杂环母体中所含环的数目，将杂环化合物分为单杂环和稠杂环两大类。
最常见的单杂环有五元环和六元环。
稠杂环有芳环并杂环和杂环并杂环两种。
另外，可根据单杂环中杂原子的数目不同分为含一个杂原子的单杂环、含两个杂原子的单杂环等。
杂环化合物的命名在我国有两种方法：一种是译音命名法；另一种是系统命名法。
译音法是根据IUPAC 推荐的通用名，按外文名称的译音来命名，并用带“口”旁的同音汉字来表示环状化合物。
例如：呋喃 咪唑 吡啶 嘌呤furan imidazole pyridine purine杂环上有取代基时，以杂环为母体，将环编号以注明取代基的位次，编号一般从杂原子开始。
含有两个或两个以上相同杂原子的单杂环编号时，把连有氢原子的杂原子编为1，并使其余杂原子的位次尽可能小；如果环上有多个不同杂原子时，按氧、硫、氮的顺序编号。
有机化学：第十一章杂环化合物和生物碱
N H 吡咯
N
N H
吡唑
二、呋喃、噻吩、吡咯的性质：
1. 吡咯的弱酸性和弱碱性：
• 吡咯虽然是一个仲胺，但碱性很弱，甚至弱 于苯胺。
NH2 Kb 3.8× 10-10
N H 2.5× 10-14
N H 2 × 10-4
原因： N 上的未共用电子对
参与了环的共轭体系， 减弱了与 H 的结合力。
➢吡咯具有弱酸性，
7 8
N 1
2 CH3
2，8－二甲基喹啉
CH3
2. 杂环上不止一个杂原子时，则从O、S、N
顺序依次编号。编号时杂原子的位次数字之
和应最小。
H3C 4 N 3
H3C 4 N 3
5
2
N H
1
5
S2 1
C2H5
4－甲基咪唑
4－甲基－2－乙基噻唑
OH
6 1N
5
N7
H2N
2
N
3
4
N H
9
8
2－氨基－6－羟基嘌呤
杂环化合物：组成环的原子中含有除
碳以外的原子(杂原子――常见的是N、 O、S等)的环状化合物。
杂环化合物
非芳香杂环 如
,O O, O
NH ……
芳杂环（符合休克尔规则的杂环）如
,
N H
N
……
杂环化合物
• 在自然界分布很广、功用很多。 • 例如，中草药的有效成分生物碱大多是杂环
化合物； • 动植物体内起重要生理作用的血红素、叶绿
• 存在互变异构。
O HN ON
H
NH NO H
OH
N
N
HO N
N H
OH
第11章 杂环化合物答案
思考题答案思考题11-1 命名下列化合物：（1）2-氯呋喃（2）2-乙酰噻吩（3）5-甲基咪唑（4）3-吡啶甲酸（5）5-氨基-2-羟基嘧啶（6）5-羟基吲哚（7）6-甲基-2-羟基嘌呤（9）8-羟基喹啉思考题11-2吡咯、呋喃、噻吩的硝化、磺化反应能否在强酸条件下进行？为什么？答：不能，因为吡咯、呋喃、噻吩对酸不稳定，容易开环发生聚合反应。
思考题11-3吡咯与乙酸酐反应不形成N-乙酰基吡咯，而形成α-乙酰基吡咯，为什么？答：吡咯亲电取代反应很容易进行。
这是由于环上五个原子共有六个π电子，故π电子出现的几率密度比苯环大。
换句话说，吡咯环上的杂原子N有给电子的共轭效应，能使杂环活化。
所以，在亲电取代反应中的速度比苯环快的多。
思考题11-4比较苯、吡咯、吡啶环上发生亲电取代反应的活性顺序，并解释之。
答：吡咯>苯>吡啶。
因为吡咯亲电取代反应很容易进行。
吡咯环上的杂原子N有给电子的共轭效应，能使杂环活化。
所以，在亲电取代反应中的速度比苯环快的多。
而吡啶亲电取代反应很难进行。
这是由于环上六个原子共有六个π电子，吡啶环中氮原子的电负性大于碳原子，使电子云会偏向氮原子，使得环上电子云密度比苯环小，称为缺电子的芳杂环或者少电子的芳杂环。
所以吡啶的化学性质比苯更钝化，发生亲电取代反应更困难。
思考题11-5比较下列化合物的碱性强弱顺序：答：二甲胺> 甲胺> 氨> 苯胺> 吡咯习题答案1．命名下列化合物或写出结构式：（1）2-甲基呋喃（2）2,3,4,5-四碘吡咯（3）4-甲基-2-硝基吡咯（4）3-噻吩磺酸（5）2-呋喃甲醛（糠醛）（6）3-吡啶甲酰胺（7）N-甲基咪唑（8）8-羟基喹啉(9)2-乙基-4-羟基噻唑（10）2-甲基-5-氨基嘧啶（11）8-甲基-6-羟基嘌呤（12）3-羟基吲哚2．将下列化合物按碱性递增的顺序排列：（1）乙胺>氨> 吡啶> 苯胺> 吡咯（2）六氢吡啶> 吡啶> 嘧啶> 吡咯（3）环己胺> 3-甲基吡啶> 吡啶> 苯胺3．4．呋喃芳香性较差，具有一定的共轭二烯烃的性质5．用浓硫酸洗去6. 生物碱是指从动植物体内提取的具有强烈生理作用的含氮碱性有机化合物，一般存在于植物体内，极少数存在于动物体内，所以也称为植物碱。
医学有机化学--第十一章 杂环化合物
O N N N H
鸟嘌呤（G）（2-氨基-6-羟基嘌呤）
2、尿酸
O HN O N H N H NH O HO N N H N OH N OH
尿酸
2，6，8-三羟基嘌呤
尿酸难溶于水。正常人血浆中含尿酸 2~6mg%。每天由尿中排出0.5~1g。
第十四章
要点
1、杂环化合物的命名结构式的写法
2、五元杂环和六元杂环的化学性质
4-甲 基 嘧 啶
2-羟 基 噻 唑
2-氨 基 咪 唑
5 6 7 8
4 3 N 1 2
CH3
1N
6
NH2
5 3 9 4 7
பைடு நூலகம்
N N H
N
3-甲基异喹啉
6-氨基嘌呤
2、当侧链为羧基、磺酸基、醛基等时：一般把杂环作取代基。
C OOH
C HO O
N
2-呋喃甲醛（糠醛）
3-吡啶甲酸
第二节 五元杂环化合物
一、吡咯、呋喃和噻吩的结构
NO2 N H
O
C H3
N
2-甲基呋喃
α-甲基呋喃
4-丙基吡啶
γ-丙基吡啶
4 3
3-硝基吡咯
β -硝基吡咯
5 6 7 8
C H3
2
3-甲基异喹啉
N
1
②含多个杂原子时：按 O，S，NH，N 的顺序使杂原子的 编号最小。有固定编号的例外。
CH3 4 5 6 N 1 N 3 2
4 5 S 1 N 3 2 OH 4 5 N1 H N3 2 NH2
4.8
8.8
N HC l 或
9.4
+
13.6
N HC l
吡啶盐酸盐
人民卫生出版社-有机化学 第11章 杂环化合物
第十一章 杂环化合物
Y Y = O, S, N……
有机化学（V）/ 临床医学
广义：杂环化合物是指具有环状结构的有机化合物，且构 成环的原子除碳外还有其它原子（O 、N 、S 等）。 狭义：杂环化合物是由碳和其他杂原子构成的结构相对稳 定、具有一定芳香性的环状有机化合物，也称芳杂环。
12 12
杂环并杂环
6 1 2 3 5 4 7 8 9
嘌呤
6-氨基嘌呤 （腺嘌呤，A）
2-氨基-6-羟基嘌呤 （鸟嘌呤，G）
四川大学化学学院 四川大学化学学院
13 13
二、五元杂环
典型的单杂原子五元杂环：呋喃、噻吩、吡咯。
呋喃
噻吩 平面环状分子
吡咯
四川大学化学学院 四川大学化学学院
14 14
HC HC CH
17 17
卤代反应 像苯酚和苯胺一样，吡咯、呋喃、噻吩很容易发生卤 代反应。氯代、溴代不但不需催化剂，而且为避免多取代 物，往往采用温和条件，如用溶剂稀释和采用低温。
0℃
四溴吡咯
0℃
2-溴呋喃（80%）
2-溴噻吩（78%）
四川大学化学学院 四川大学化学学院
18 18
硝化反应 五 元杂环 化合物与硝酸（强氧化剂）反应，得不到预 期产物，而是芳环被破坏。因此它们硝化反应必须在温和 条件下，采用非质子弱硝化剂——乙酰硝酸酯。
β-甲基吡啶
β-吡啶甲酸 （烟酸或尼古丁酸）
尼古丁 （烟碱）
四川大学化学学院 四川大学化学学院
40 40
2
4 +
四川大学化学学院 四川大学化学学院
41 41
吡啶的还原反应 吡啶还原反应比苯更容易进行，还原生成六氢吡啶。
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
杂环化合物
在环上含有杂原子(非碳原子 的有机物称为杂环化合物 在环上含有杂原子 非碳原子)的有机物称为杂环化合物。 非碳原子 的有机物称为杂环化合物。 没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。 一、 脂杂环 没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。
三元杂环 四元杂环 五元杂环
O
O
O
O O
(环氧乙烷 环氧乙烷) 环氧乙烷 (β-丙内酯 丙内酯) 丙内酯
AcO-
O
AcONO2 -5~-30℃ ℃
O
H NO2
H AcO
H O NO2
Pyridine
NO2 O 35%
HNO3/(CH3CO)2O
混酸
N H
N H
NO2
S
S
NO2
13
第十二章 杂环化合物
(3)磺化 (3)磺化
呋喃、噻吩和吡咯常用较温和的磺化试剂－吡 呋喃、噻吩和吡咯常用较温和的磺化试剂－ 啶与三氧化硫加合物进行反应
呋喃、噻吩和吡咯通常用较温和的硝化试剂－ 呋喃、噻吩和吡咯通常用较温和的硝化试剂－硝酸乙酰 酯在低温下进行反应； 酯在低温下进行反应；
O O CH3COCCH3 + HNO3 O CH3CONO2 O + CH3COH
呋喃在此反应中先生成稳定或不稳定的2,5-加成产物, 呋喃在此反应中先生成稳定或不稳定的2,5-加成产物, 2,5 然后加热或用吡啶除去乙酸,得硝化产物。 然后加热或用吡啶除去乙酸,得硝化产物。
N H
N
N H
N H
噁唑
噻唑
咪唑
第十二章 杂环化合物
吡唑
2
六元杂环
N N N O
吡啶
苯并杂环
有机化学精品课件——杂环化合物
杂环化合物在材料科学中具有广泛的应用，因为它们可以提供优良的物理和化学性能。例如，聚酰亚胺、聚醚醚酮等杂环高分子材料在航空航天、电子和汽车等领域广泛应用。
杂环化合物作为材料合成的关键组分，能够提高材料的耐热性、耐腐蚀性和机械性能等，同时降低生产成本和提高生产效率。
杂环化合物的研究进展与展望
05
在亲电反应机理中，试剂的性质和杂环化合物上的取代基的性质都会影响反应的进程和产物的生成。因此，在选择合适的试剂和反应条件时，需要考虑这些因素。
亲核反应机理是指反应过程中，试剂首先进攻杂环化合物上的电子云密度较高的部位，从而形成负碳离子中间体。然后，负碳离子中间体再与试剂发生反应，形成新的键，最终生成产物。
杂环化合物的应用
04
杂环化合物在药物合成中具有广泛的应用，因为它们具有独特的化学结构和生物活性。例如，嘧啶衍生物在抗肿瘤药物中发挥重要作用，喹啉衍生物具有抗菌和抗癌活性。
杂环化合物作为药物合成中的关键中间体，可用于合成多种类型的药物，如抗高血压药物、抗病毒药物和抗癌药物等。
VS
杂环化合物在农药合成中具有不可替代的地位，因为它们可以提供高效、低毒、低残留的农药。例如，吡啶衍生物可用于合成除草剂和杀虫剂，嘧啶衍生物可用于合成杀菌剂和杀虫剂。
杂环化合物作为农药合成的关键组分，能够提高农药的生物活性、选择性和稳定性，从而降低对环境和人体的危害。
杂环化合物在染料合成中具有重要作用，因为它们可以提供鲜艳的色彩和优良的染色性能。例如，偶氮染料和酞菁染料等杂环染料在纺织品、皮革和纸张等领域广泛应用。
杂环化合物作为染料合成的关键组分，能够提高染料的色牢度和稳定性，同时降低生产成本和对环境的污染。
杂环化合物的物理性质与其结构密切相关，如熔点、沸点、溶解度等。
有机化学课件-第十一章杂环化合物及生物碱
• (3)噻吩的衍生物 生物素和先锋霉素是噻吩的
重要衍生物，其结构如下：
H H NO
S
H O O C C ( H 2 ) 4
N H
H H
O SC H 2 C N HN SC H O 2O C C H 3
O
C O O N a
• 生物素又名维生素H，是人体必须的维生素之一， 广泛存在于动植物体内，如谷物、蔬菜和肉类中。 生物素是无色针状晶体，熔点232～2330C，溶于 水和乙醇。在中性或酸性条件下稳定，遇强碱或氧 化剂易分解。在动物的生理过程中参与CO2的固定 及羧化过程。人体缺乏它会导致身体疲乏，食欲不 振，贫血和皮肤发炎、脱屑等。
• 先锋霉素是由孢头菌素C合成的一类广谱 抗生素。目前人工合成的先锋霉素类药 物有十余种，其中先锋霉素Ⅰ又叫头孢 金素，是白色结晶粉末，味苦，易溶于 水，难溶于有机溶剂。它的抗菌谱广， 主要用于对青霉素耐药的金葡萄球菌和 一些格兰氏阴性杆菌引起的严重感染， 如尿道和肺部的感染、败血症、脑膜炎 及腹膜炎等。
+ C H 3C O O N O 2 N
(C H 3 C O )2 O 。
-10 C
N
N O 2 + C H 3C O O H
• 吡H 啶的硝化反应要在浓酸和高温条H 件下才能进行：
浓 H 2 S O 4 +H N O 3 。
N O 2 +H 2 O
N
3 0 0C N
• ③磺化反应 由于吡咯、呋喃在酸性条件下易氧
化导致环的破裂或聚合物的生成，所以不能直接用 硫酸进行磺化，一般采用吡啶与三氧化硫的加合物 作磺化剂：
+
O
N +
_
S O 3
第十一章杂环化合物和生物碱
第十一章 杂环化合物和生物碱一、学习要求1．掌握杂环化合物的分类和命名2．掌握五元杂环、六元杂环和稠杂环的结构和性质 3．掌握生物碱的基本概念及分类4．了解生物碱的一般性质、提取方法及重要的生物碱二、本章要点（一）杂环化合物的分类和命名1．杂环化合物的概念 由碳原子和非碳原子所构成的环状有机化合物称为杂环化合物，环中的非碳原子称为杂原子，最常见的杂原子有氧、硫、氮等。
2．杂环化合物的分类 按环的数目不同，可分为单杂环和稠杂环两大类。
单杂环按环的大小不同又可分为五元杂环和六元杂环。
稠杂环通常由苯与单杂环或单杂环与单杂环稠合杂环化合物而成。
3．杂环化合物的命名 杂环化合物的命名比较复杂，目前我国常使用“音译法”，即按英文的读音，用同音汉字加上“口”字旁命名：O1234554321S54321N 54321N S 54321N NHH54321N NH呋喃 噻吩 吡咯 噻唑 吡唑 咪唑（furan ） （thiophene ） （pyrrole ） （thiazole ） （pyrazole ） （imidazole ）654321O N N 123456N N 123456N N 123456654321N 吡啶 哒嗪 嘧啶 吡嗪 吡喃（pyridine ） (pyridazine) (pyrimidine) (pyrazine) (pyran)环上有取代基的杂环化合物的名称是以杂环为母体，并注明取代基的位置、数目和名称。
杂原子的编号，除个别稠杂环外，一般从杂原子开始编号，环上有不同不同杂原子时，按O 、S 、NH 和N 的顺序编号；某些杂环可能有互变异构体，为区别各异构体，需用大写斜体“H ”及其位置编号标明一个或多个氢原子所在的位置。
例如：2，4-二羟基嘧啶 2-氨基-6-氧嘌呤 4H -吡喃 2H -吡喃此外，还可以将杂环作为取代基，以官能团侧链为母体进行命名。
例如：N ，N-二乙基-3- 4-嘧啶甲酸 3-吲哚乙酸 2-呋喃甲醛吡啶甲酰胺（二）含氮六元杂环 1.吡啶的结构123456789NN N N H 2N OH N N OHOH123456O12345612345O6121CHOO CON(C 2H 5)2N23456COOH654321N N CH 2COOHN H1234567N..6987543211098763216587654321H N N N N N N 8765432N 74321H N 喹啉 异喹啉 吲哚 吖啶 嘌呤 ( quinoline) (isoquinoline) (indole) (acridine) (purine)吡啶为六原子六电子的闭关共轭体系，符合Hückel的4n+2规则，具有芳香性。
杂环化合物
第14章杂环化合物杂环化合物是由碳原子和非碳原子共同组成环状骨架结构的一类化合物。
这些非碳原子统称为杂原子，常见的杂原子为氮、氧、硫等。
前面已经学过的内酯、内酰胺、环醚等化合物都是杂环化合物，但是这些化合物的性质与同类的开链化合物类似，因此都并入相应的章节中讨论。
本章将主要讨论的是环系比较稳定、具有一定程度芳香性的杂环化合物，即芳杂环化合物。
杂环化合物的种类繁多，数量庞大，在自然界分布极为广泛，许多天然杂环化合物在动、植物体内起着重要的生理作用。
例如：植物中的叶绿素、动物血液中的血红素、中草药中的有效成分生物碱及部分苷类、部分抗生素和维生素、组成蛋白质的某些氨基酸和核苷酸的碱基等都含有杂环的结构。
在现有的药物中，含杂环结构的约占半数。
因此，杂环化合物在有机化合物（尤其是有机药物）中占有重要地位。
第一节分类和命名一、杂环化合物的分类芳杂环化合物可以按照环的大小分为五元杂环和六元杂环两大类；也可按杂原子的数目分为含一个、两个和多个杂原子的杂环，还可以按环的多少分为单杂环和稠杂环等。
见表14-1。
表14-1 有特定名称的杂环的分类、名称和标位二、杂环化合物的命名杂环化合物的命名比较复杂。
现广泛应用的是按IUPAC（1979）命名原则规定，保留特定的45个杂环化合物的俗名和半俗名，并以此为命名的基础。
我国采用“音译法”，按照英文名称的读音，选用同音汉字加“口”旁组成音译名，其中“口”代表环的结构。
见表14-1。
（二）杂环母环的编号规则当杂环上连有取代基时，为了标明取代基的位置，必须将杂环母体编号。
杂环母体的编号原则是：1．含一个杂原子的杂环含一个杂原子的杂环从杂原子开始编号。
见表14-1中吡咯、吡啶等编号。
2．含两个或多个杂原子的杂环含两个或多个杂原子的杂环编号时应使杂原子位次尽可能小，并按O、S、NH、N 的优先顺序决定优先的杂原子，见表14-1中咪唑、噻唑的编号。
3．有特定名称的稠杂环的编号有其特定的顺序有特定名称的稠杂环的编号有几种情况。
药用基础化学(下册)教学课件作者陈任宏王秀芳卫月琴主编11杂环化合物和生物碱课件
N H 吡咯 pyrrole
N
吡啶 pyridine
非杂环化合物
O
O
O 丁二酸酐
O
O γ- 丁内酯
O
NH
O 丁二酰亚胺
药用基础化学(下册)
根据环中原子的数目和环的数目，分为单杂环和稠杂环；五元杂环和六元杂环。
第十一章 杂环化合物和生物碱
（一）杂环母环的命名
根据杂环化合物英文名称的读音译成同音汉字，并加上“口” 字旁作为杂环母环的音译名称。
3H
891
7
2
6
3
5
N 10
4
药用基础化学(下册)
（二）取代杂环化合物的命名
杂环连接—NH2、—OH、—R、—X、—NO2等取代基时， 以杂环化合物为母体命名。
Br N H
CH3O
N N
NH2
N
N
NN H
2-溴吡咯(α-溴吡咯) 4-甲氧基嘧啶
6-氨基嘌呤
第十一章 杂环化合物和生物碱
杂环上连接－CHO、－COOH、－CONH2等基团时，则以 醛、羧酸、酰胺作为母体。
F
ON H
5-氟尿嘧啶 (抗恶性肿瘤药)
第十一章 杂环化合物和生物碱
定义
由碳原子和其他原子共同 组成骨架为环状结构的一类 化合物称为杂环化合物。其 他原子是指C以外的O、S、 N等杂原子。
生物碱是指存在于生物 体内，具有显著的生物活性 或生理活性，显碱性的含氮 有机化合物。
常见杂环化合物
O
呋喃 furan
2( α)
4 5 6
7
3 (β)
2 (α) N H
1
第十一章 杂环化合物和生物碱
2.当杂环中有2个杂原子时，按O、S、－NH－、－N＝顺
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• 杂环化合物:有杂碳原子参与构成的环状有机物
O
N
杂原子:非碳原子，有氮、氧、硫。
杂环化合物：主要是指环系较稳定，有不同程度芳性，即芳杂 环化合物
已知的天然产物中，杂环化合物超过半数，分布 极广。如：叶绿素、血红素、核酸和许多药物，均 含有杂环结构。
第一节 杂环化合物
（二）吡啶的性质
1、吡啶具有弱碱性（pKb=8.8）
+
N HCl N Cl H
碱性：脂肪胺 > 氨 >吡啶>苯胺>吡咯
2、吡啶的亲电取代反应
• 吡啶：比苯难发生亲电取代反应。 • 在强烈条件下才能进行，取代基主要进入β 位。 + HNO3
N
H2SO4
NO
N
2
300℃
H2SO4 50-60℃
+ HNO3
I N H I N H I
+
I2
+
NaOH
I
+
NaI
+
H2O
（2）硝化反应和磺化反应（不作要求）
三、六元单杂环化合物
（一）吡啶的结构
N
N：sp2杂化
π66共轭体系 有芳香性
吡啶N上孤对电子不参与共轭，由于N的电负性较C 大，使碳环上的电子云密度向氮原子转移而降低，亲 电取代比苯难。 N上的孤对电子不参与共轭，有一定的碱性。
4-甲基嘧啶
二、 五元单杂环化合物
（一）吡咯的结构
N H
吡咯
N：sp2杂化
π56共轭体系 有芳香性
共轭，环上电子云密度增加，亲电取代比苯容易。 共轭，使N—H键的极性增加，有一定的酸性。
（二）吡咯的性质
1、吡咯酸碱性
吡咯具有一定的弱酸性
N H
+KOH
N+ K
+H2O
2、吡咯亲电取代反应
• 吡咯：比苯容易发生亲电取代反应。 • 位的电子云密度比β位大，亲电取代优先发生位 （1）卤代反应： 吡咯卤代常得到四卤代产物。
一、杂环化合物的分类和命名
1.分类 单杂环和稠杂环。
单杂环：
O
N
五元单杂环 稠杂环：
N H N
六元单杂环
N N N H N
苯环与单杂环
单杂环与单杂环
2.命名（外文音译法）
五元单杂环
N
N N H
O
N H
S
S
furan 呋喃 六元单杂环
pyrrole 吡咯
thiophene 噻吩
thiazole 噻唑
4、下列不具有芳香性的是（ C） A、吡啶 B、吡咯 C、环已烯
D、苯
5、①吡啶 ②苯 ③吡咯发生亲电取代反应的活性顺序为（ C） A、①＞②＞③ B、②＞①＞③ C、③＞②＞① D、①＞③＞②
6、下列化合物中属于杂环化合物的是（ C ）
O C
O O
N H
S
C O
O
A、
B、
C、
D、
7、吡咯比吡啶的碱性弱是因为（ D） A、吡咯能够给出质子 B、吡咯环比吡啶环小 C、吡咯的稳定性比吡啶小 D、吡咯N上的孤对电子参与了环的共轭体系，而吡啶N没有
4 5 H3C O 1 3 2
NO2
α CH3
2 N1 H CH3
N
2,5-二甲基呋喃 (α, α’-二甲基呋喃)
2-甲基吡咯 (α-甲基吡咯)
3-硝基吡啶 (β -硝基吡啶)
2、环上有相同杂原子时，连氢或取代基的杂原子编号为1
H3C 4
5
NH2
N 1 N H
3
N
2
4-甲基咪唑
N
4-氨基嘧啶
3、环上有不同杂原子时，按O、S、N的顺序编号
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4 5 H3C S 1 N3 2
5-甲基噻唑
4、杂环上连有羧基、醛基时，杂环作取代基。
2-呋喃甲醛
6 1N 2 N 3 5 9 4 N H
3-吡啶甲酸
5、特殊编号，如异喹啉、嘌呤等（了解）。
N 7 8
嘌呤
练习：
H3C
N C2H5
O
CH3
H
2,4-二甲基呋喃
CH3
3-乙基吡咯
CH3 N
N
N
3-甲基吡啶
NO 2
亲电取代活性顺序：吡咯>苯>吡啶
3、吡啶类化合物侧链氧化反应
• 吡啶不易被氧化（稳定性：吡啶>苯>吡咯），但侧链 易被氧化
CH3 N KMnO4 H
+
COOH N
△
-吡啶甲酸
第二节 生物碱（不作要求）
练习
1、吡啶是六员环、吡咯是五员环，所以吡啶的碱性比吡咯强。 （× ） 2、吡咯的碱性比苯胺弱，是因为吡咯氮上只连1个氢，而苯胺 氮上连2个氢。 （ ） × 3、吡咯和吡啶上的N原子都是sp2杂化，均与其他碳原子形成 等电子的共轭体系。 （× ）
imidazole 咪唑
N
O
N
N
pyran 吡喃
pyridine 吡啶
pyrimidine 嘧啶
稠杂环
N
N
N N N H
N H
quinoline 喹啉
indole 吲哚
purine 嘌呤
注：红色字体的杂环结构必须记住
杂环化合物的编号原则
1、环上只有一个杂原子时，杂原子编号为1。 希腊字母编号，靠近杂原子的碳原子为α，依次β，γ