生化全套ppt雜環(huán)化合物和維生素第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月【本章重點(diǎn)】芳香雜環(huán)化合物的命名；五元雜環(huán)和六元雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)——親電取代反應(yīng)、含氮雜環(huán)化合物的堿性。【必須掌握的內(nèi)容】1.芳香雜環(huán)化合物的命名—五元環(huán)、六元環(huán)、稠雜環(huán)。2.六元雜環(huán)—吡啶：結(jié)構(gòu)、性質(zhì)—親電取代反應(yīng)。3.五元雜環(huán)—吡咯、呋喃、噻吩：結(jié)構(gòu)、性質(zhì)。4.與醫(yī)學(xué)有關(guān)的雜環(huán)化合物及維生素。第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月概述成環(huán)原子除碳以外，還有其它如O、N、S、P等雜原子的環(huán)狀化合物，統(tǒng)稱為雜環(huán)化合物。非芳香雜環(huán)環(huán)狀酸酐內(nèi)酯交酯內(nèi)酰胺芳香雜環(huán)廣義性質(zhì)與鏈狀化合物相似本章重點(diǎn)討論等等第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月§1芳香雜環(huán)化合物一、芳香雜環(huán)化合物的分類和命名（一）、分類第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）、芳香雜環(huán)化合物的命名1.音譯法：2.雜環(huán)及環(huán)上取代基的編號：在同音漢字左邊+口字(1)母體雜環(huán)的編號：雜原子的編號為“1”。第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月雜原子鄰位的碳原子也可依次用α、β、γ…編號。當(dāng)環(huán)上有不同雜原子時(shí)，按O→S→NH→N的次序編號。若環(huán)上連有不同的取代基，其編號按次序規(guī)則和最低系列。如：第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）有時(shí)將雜環(huán)作為取代基，以官能團(tuán)側(cè)鏈為母體進(jìn)行命名。2-呋喃甲醛(糠醛)3-吡啶甲酸第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)異喹啉、吖啶和嘌呤有特殊編號。2-氨基-6-氧嘌呤異喹啉吖啶第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二、芳香六元雜環(huán)（一）、吡啶的結(jié)構(gòu)

吡啶及其衍生物廣泛存在于自然界，如生物堿、維生素PP、維生素B6，合成藥物中也含有吡啶。0.871.010.841.43第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）吡啶的性質(zhì)２．化學(xué)性質(zhì)1、水溶性

與水互溶，引入的羥基或氨基的數(shù)目越多水溶性越低。（氫鍵締合）第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月(1).堿性

較苯胺強(qiáng)，比氨和脂肪氨弱，與無機(jī)酸生成鹽。第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

如前所述，吡啶的親電取代反應(yīng)比苯困難，需在較強(qiáng)的條件下方可發(fā)生，且發(fā)生在β-位。

顯然，當(dāng)吡啶環(huán)上連有供電子基團(tuán)時(shí)，將有利于親電取代反應(yīng)的發(fā)生；反之，就更加難以進(jìn)行親電取代反應(yīng)。（2）.親電取代反應(yīng)0.871.010.841.43第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

吡啶的親電取代反應(yīng)所以發(fā)生在β-位，除用電子理論解釋外，還可以用中間體的穩(wěn)定性加以說明：第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

較易進(jìn)行親核取代反應(yīng)，主要生成α位取代產(chǎn)物。（3）.親核取代反應(yīng)環(huán)上有較易離去的基團(tuán)，弱親核試劑就能反應(yīng)。第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

（4）．氧化反應(yīng)（5）．還原反應(yīng)

六氫吡啶又叫做哌啶，是一類仲胺化合物，其pKb=2.8，堿性較吡啶（pKb=8.8）強(qiáng)106倍。環(huán)上連有烷基側(cè)鏈時(shí)，側(cè)鏈可被氧化成羧酸。（六氫吡啶）喹啉第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）、嘧啶及其衍生物嘧啶(pyrimidine)是含有兩個(gè)氮原子的六元雜環(huán)化合物。在嘧啶的分子結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)氮原子都是以sp2

雜化軌道形成σ鍵，組成六元平面環(huán)狀共軛體系結(jié)構(gòu)。另有一個(gè)

sp2

雜化軌道，不參與環(huán)的共軛體系，其中保留了一對孤對電子。嘧啶為無色固體，易溶于水。嘧啶也具有堿性，其pKb=12.7，較吡啶（pKb=8.8）的堿性還要弱。嘧啶也難于發(fā)生親電取代反應(yīng)。其結(jié)構(gòu)可表示如下：1.嘧啶第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.嘧啶衍生物嘧啶及其衍生物廣泛的存在于自然界中。它不僅可以單獨(dú)存在，而且還能與其它環(huán)系化合物稠合廣泛存在于維生素、生物堿和蛋白質(zhì)中；許多合成藥物的分子結(jié)構(gòu)中也含有嘧啶環(huán)結(jié)構(gòu)；與生物的生長、繁殖、遺傳、變異等有密切關(guān)系的核酸分子組成中，就含有胞嘧啶(cytosine,C)、尿嘧啶(uracil,U)和胸腺嘧啶(thymine,T)

等。第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

這些嘧啶衍生物，可以產(chǎn)生酮式和烯醇式互變異構(gòu)現(xiàn)象。例如，尿嘧啶的互變異構(gòu)可表示如下：第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

目前，在臨床工作上，有許多藥物的分子中也含有嘧啶環(huán)的結(jié)構(gòu)。例如，磺胺增效劑甲氧芐氨嘧啶(TMP)、抗癌藥物5–氟尿嘧啶(5-FU)等。第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月三、芳香五元雜環(huán)（一）、吡咯、呋喃和噻吩的結(jié)構(gòu)

每個(gè)原子都是sp2雜化，雜原子提供兩個(gè)電子形成六電子大π鍵，符合Hückel規(guī)則，具有芳香性。

從結(jié)構(gòu)上分析，五元雜環(huán)為Π56共軛體系，電荷密度比苯大，容易進(jìn)行親電取代。第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）、吡咯、呋喃和噻吩的性質(zhì)1.吡咯的酸堿性由于吡咯分子中的亞氨基（>NH）N原子上的未共用電子對，參與了環(huán)上的共軛作用，從而使N原子上的電子云密度降低，表現(xiàn)出很弱的酸性。吡咯在無水條件下，可與固體氫氧化鉀共熱，生成吡咯的鉀鹽。第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月以苯環(huán)上碳原子的電荷密度為標(biāo)準(zhǔn)（作為0），則五元雜環(huán)化合物的有效電荷分布為：從有效電荷分布可以看出：親電取代反應(yīng)易發(fā)生在α-位。2.親電取代反應(yīng)親電取代反應(yīng)的活潑順序是：第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）、吡咯的衍生物１．卟吩

血紅素的基本骨架為卟吩(porphin)環(huán)，它是由四個(gè)次甲基(>CH–)在吡咯環(huán)的α–

位相連而成的大環(huán)。成環(huán)原子都在同一個(gè)平面上，是一個(gè)復(fù)雜的共軛體系，因此相當(dāng)穩(wěn)定。吡咯衍生物，廣泛存在于動植物體內(nèi)，如葉綠素、血紅素、膽紅素、維生素B12

和很多生物堿中都含有吡咯的雜環(huán)，它們都具有重要的生理活性。第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

血紅素是卟吩環(huán)以共價(jià)鍵和配位鍵與亞鐵原子結(jié)合而成的復(fù)雜配合物。而在吡咯環(huán)的β-位還連有不同的取代基。血紅素與蛋白質(zhì)結(jié)合成血紅蛋白，存在于人和動物的血紅細(xì)胞中。在體內(nèi)，血紅蛋白是一種運(yùn)輸氧氣的物質(zhì)。2．血紅素第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月3．葉綠素

葉綠素存在于植物的葉和莖中，是光合作用的場所。包括葉綠素a和葉綠素b兩種。分別為藍(lán)黑色和深綠色結(jié)晶。葉綠素a：R=CH3葉綠素b：R=CHO第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）、咪唑的結(jié)構(gòu)與功能含有2個(gè)雜原子的五元雜環(huán)體系稱為唑。咪唑吡唑符合Hückel規(guī)則，具有芳香性3位氮的堿性比１位氮強(qiáng)5-甲基咪唑4-甲基咪唑咪唑存在互變異構(gòu)咪唑既是質(zhì)子供體又是受體第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月組胺酸

組胺是組胺酸的一個(gè)降解產(chǎn)物，能擴(kuò)張血管和促進(jìn)胃液分泌，但過多會引起各種疾病。第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月四、稠雜環(huán)化合物稠雜環(huán)化合物（fusedheterocycle），是指苯與雜環(huán)、雜環(huán)與雜環(huán)稠合而成的化合物。常見的稠雜環(huán)化合物有：嘌呤（purine）、吲哚（indole）、喹啉（quinoline）等及其衍生物。（一）、吲哚及其衍生物

吲哚系由苯環(huán)和吡咯環(huán)稠并而成，故又稱苯并吡咯。第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月色氨酸第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

嘌呤是由嘧啶和咪唑稠合而成的稠雜環(huán)化合物。其編號方法為：先編嘧啶環(huán)，后再編咪唑環(huán)，沒有連接氫原子的兩個(gè)稠合的碳原子也要進(jìn)行編號。其結(jié)構(gòu)式及其編號如下：

嘌呤為白色固體，易溶于水，可溶于乙醇溶液中。嘌呤呈中性，但可分別與酸或堿作用形成鹽。嘌呤在水溶液中可以發(fā)生互變異構(gòu)現(xiàn)象，形成兩種互變異構(gòu)體。（二）、嘌呤及其衍生物第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

一般說來，在藥物分子中，多為7H

嘌呤；而在生物體中，多為9H嘌呤。嘌呤本身在自然界并不存在。但是它的衍生物卻廣泛的分布于動植物體中。其中腺嘌呤(adenine)和鳥嘌呤(guanine)是嘌呤的兩個(gè)重要衍生物，都是核酸的堿基。第31頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月6-氨基嘌呤2-氨基-6-羥基嘌呤第32頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

次黃嘌呤、黃嘌呤和尿酸，是腺嘌呤和鳥嘌呤在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物，存在于哺乳動物的尿和血液中。第33頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

在上述平衡體系中，何種結(jié)構(gòu)形式占優(yōu)勢，取決于溶液的pH值，在生理?xiàng)l件下(pH=7.35～7.45)，則多以酮式結(jié)構(gòu)為主。

需要強(qiáng)調(diào)的是，鳥嘌呤和次黃嘌呤、黃嘌呤及尿酸等化合物，都具有酮式和烯醇式兩種互變異構(gòu)體。如尿酸：第34頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

磺胺類藥物

磺胺類藥物(sulfadrug)是繼青霉素之后使用的一類化學(xué)抗菌藥，基本結(jié)構(gòu)是對-氨基苯磺酰胺。

對-氨基苯磺酰胺本身就有抑菌作用。當(dāng)N1上的H

原子被某些基團(tuán)取代時(shí)，抗菌作用增強(qiáng)；若N4

上的H