第12章+杂环化合物和生物碱

《第12章+杂环化合物和生物碱》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、天然产物化学天然产物化学是研究动物、植物、昆虫、海洋生物及微生物等天然产物化学成分的学科，它甚至包括人与动物体内许多内源性成分的化学研究。值得一提的是，中国有丰富的中医药宝库，其中不乏有独特生物活性的产物，以此作为探针研究它们在生命过程中的作用机制也正是中国化学家得天独厚、大有作为的领域。——在分子水平上揭示自然奥秘的重要学科exit§11-1杂环化合物的分类、命名和结构一、分类二、命名三、杂环化合物的结构§11-2杂环化合物的性质一、物理性质二、化学性质§11-3重要杂环化合物内容提要§11-4生物碱一、生物

2、碱的种类及其生理活性二、生物碱的一般性质三、生物碱的提取与分离杂环化合物：在环状化合物成环的原子中，除了碳原子外，还有其它杂原子（O，N，S等）。前几章讨论过的环醚，内酯，交酯，内酐等，成环的原子中也有杂原子，但这些化合物的性质与相应的开链化合物类似，所以一般不将这些化合物归入杂环化合物中讨论。例如：第十一章杂环化合物和生物碱HeterocycliccompoundandAlkaloid本章主要讨论具有芳香性的杂环化合物，这类化合物属于芳香族。芳香族芳香烃杂环化合物苯系芳烃非苯系芳烃四氢呋喃四氢吡咯δ-戊内酯§

3、11-1杂环化合物的分类、命名和结构一、分类单环稠环五元环六元环二、命名1.环的名称及成环原子的编号杂环化合物多采用音译命名法，即将其英文名称译成同音汉字，并用“口”字旁作为杂环的标志。重要的杂环化合物结构和音译名列举如下：呋喃(furan)噻吩(thiophene)吡咯(pyrrole)咪唑(imidazole)吡啶(pyridine)嘧啶(pyrimidine)吲哚(indole)嘌呤(purine)喹啉(quinoline)异喹啉(isoquinoline)2.成环原子的编号(1)环上若有一个杂原子，则以

4、杂原子的位次为最小，在此基础上再使带有取代基的碳原子位次尽可能小。(2)环上若有一个以上相同的杂原子，则从连有取代基或氢原子的杂原子开始编号，并使所有杂原子的位次总和为最小。(3)环上若有一个以上不相同的杂原子，则按O→S→N的次序编号，并使所有杂原子的编号尽可能小。2.命名类似于芳香烃(1)以杂环为母体2,5-二甲基呋喃1-甲基吡咯4-氨基-2-羟基嘧啶（胞嘧啶）2,4-二羟基嘧啶（尿嘧啶）5-甲基-2,4-二羟基嘧啶（胸腺嘧啶）6-氨基嘌呤（腺嘌呤）2,6,8-三羟基嘌呤（尿酸）8-羟基喹啉(2)以杂环为取

5、代基2-呋喃甲醛5-硝基-2-呋喃甲醛4-甲基-2-吡啶甲酸3-吲哚乙酸三、杂环化合物的结构呋喃O：sp2噻吩S：sp2吡咯N：sp21.结构与芳香性(1)五元杂环化合物以上三种五元杂环化合物的结构均符合休克尔规则，都有一定程度的芳香性和较高的热力学稳定性。但由于环上存在电负性较大的杂原子，所以与苯不同，共轭体系中各原子电子密度不是平均分布，键长也不是完全相等，只是趋向于平均化，芳香性比苯小。热力学稳定性也小于苯，其共轭能（kJ/mol)数据如下：苯噻吩吡咯呋喃150.6117.590.466.9从共轭能的大小

6、可以看出，三种五元杂环化合物的稳定性次序为：苯>噻吩>吡咯>呋喃吡啶N：sp2(2)六元杂环化合物吡啶的结构也符合休克尔规则，和以上三种五元杂环化合物类似，也有一定程度的芳香性和较高的热力学稳定性。但氮原子上电子的排布与吡咯不同，孤电子对处于sp2杂化轨道，没有参与共轭。2.结构与性质五元和六元杂环化合物偶极矩方向及数值（10-30C·m）如下：5.762.336.331.705.256.033.907.41在五元杂环化合物中，由于杂原子2p轨道上的孤电子对与4个碳原子的2p轨道形成共轭体系，电子离域的结果使

7、环上碳原子周围电子密度增加，大大超过苯环。其中呋喃和噻吩杂原子的+C效应部分抵消了-I效应，从而使偶极矩数值明显下降。而吡咯杂原子的+C效应大于-I效应，所以偶极矩的方向也发生改变。同时，杂原子的+C效应又使共轭体系内部两个位（杂原子的邻位）的电子密度高于两个位（杂原子的间位），因而亲电取代反应优先发生在两个位。在六元杂环化合物中，由于电负性大的氮原子的孤电子对没有参与共轭，因而-C和-I效应的叠加（二者方向一致），使环上碳原子周围电子密度大大减小，低于苯环。共轭体系内部电子密度极性交替的结果，又使氮原

8、子的邻对位电子密度下降的更为明显，亲电取代反应一般发生在间位（位）。亲电取代反应的活性次序：吡咯>呋喃>噻吩>苯>吡啶其次，吡咯和呋喃遇强酸时，杂原子能发生质子化，破坏大键，从而呈现共轭二烯烃的性质：易聚合，易被氧化。而吡啶则比苯更难氧化。正因为如此，吡咯和呋喃不能直接用强酸进行硝化、磺化等反应，要采用较温和的非质子性试剂。另外，吡啶和吡咯虽然都含有氮原子，但前者孤电子对没有参与成