第十五章

芬芳雜環化合物Ciprofloxacin組成環的原子除碳原子外還有O、S、N、P等雜原子的環狀化合物稱為雜環化合物。90%以上藥物和60%以上的有機化合物為雜環化合物：碳水化合物（為生命提供能量）、葉綠素（為植物提供綠色，合成物質）、血紅素(賦予血液以鮮紅的顏色)都是雜環化合物。核酸中的雜環（嘧啶和嘌呤）部分對DNA的復制起著至關重要的作用并使生命得以代代相傳。雜環化合物平時是酶和輔酶中催化生化反響的活性部位。葉綠素a(R=CH3)葉綠素b(R=CHO)1993年被發現的一種高效抗癌物質伊沙匹隆第一節分類和命名一分類雜環單雜環稠雜環五元環六元環苯并單雜環兩個非苯雜環稠和二命名五元環12345呋喃furan1234512345thiophenepyrrole噻吩吡咯123451234512345噻唑吡唑咪唑thiazolepyrazoleimidazole噁唑異噁唑isoxazoleoxazole六元環pyridine4H-pyranpyrimidinepyridazinepyrazine吡啶4H-吡喃嘧啶噠嗪吡嗪123456123456123456擁有特命名的稠雜環1234567812345678134567喹啉異喹啉吲哚quinolineisoquinolineindole嘌呤purine1234567891.以環中雜原子位次為1，開始次序編號，既能夠用阿拉伯數字，也能夠用希臘字母編號原則pyridine吡啶1234562.若有多個相同雜原子時，應使它們的位次編號之和最小pyrimidine嘧啶1234563.若有多個不同雜原子時，則按O、S、NH、N的先后次序編號12345吡唑pyrazole12345噻唑thiazole4.有些有特命名稱的稠雜環母體的編號是固定的12345678喹啉quinoline嘌呤purine1234567895C上相連的多于1個的H需要標出地點2H-吡喃4H-吡喃6含開朗氫的雜環及其衍生物，可能存在互變異構體，命名時需要注明其兩種可能的位號5-甲基咪唑4-甲基咪唑取代雜環的命名參照苯的命名，一般選雜環為母體，按照編號標出取代基地點，個數，名稱N-甲基-5-巰基咪唑3-甲基吲哚雜環也能夠作為取代基2-呋喃甲醛糠醛3-吡啶甲酸煙酸第二節六元雜環一吡啶(一)結構雜原子以sp2雜化，此外每個原子各有一個未雜化軌道和環垂直，近似苯形成大π鍵N原子起吸電子作用，近似硝基吡啶發生親電取代反響較苯困難，主要發生在位。相對來說，吡啶較易發生親核取代反響，取代基往往進入位。(二）化學性質1堿性1.堿性吡啶環上氮原子有一對未共用電子沒參加環上的共軛體系，能與質子聯合，和強酸成鹽，擁有弱堿性（強于苯胺）堿性：苯胺<吡啶<氨<三乙胺<哌啶吡啶還可與某些Lewis酸如三氧化硫和三氧化鉻聯合成鹽N-吡啶磺酸-溫和的非質子性磺化試劑N-吡啶鉻酸-溫和的非質子性氧化劑2與鹵代烷、酰鹵和酸酐的反響—N上的取代反響3親電取代吡啶環上氮原子為吸電子基，故吡啶環屬于缺電子的芳雜環，和硝基苯相像。其親電取代反響很不開朗，反響條件要求很高，不起傅-克烷基化和酰基化反響。親電取代反響主要發生在β-位上。不反應環上有給電子基時反響相對較易進行4親核取代對環的親核進攻主要發生在a位Chichibabin(齊齊巴賓)反響吡啶環上的鹵素容易被取代5氧化和復原和苯環相比，不易被氧化，優先被復原吡啶Ｎ-氧化物在過氧化物條件下生成親電取代反響比較容易，也能進行親核取代反響，并且取代反響都發生在a位或γ位。衍生物二喹啉和異喹啉喹啉異喹啉奎寧（金雞鈉堿），是最早，也是最重要的抗瘧藥物，至今仍寬泛用于臨床。化學性質1親電取代主要發生在C-5與C-82親核取代親核取代反響主要在吡啶環上進行，喹啉取代主要發生在C-2位或C-4位上3氧化復原1斯克勞普Z.H.Shraup合成法用苯胺(或其余芳胺)、甘油、硫酸和硝基苯(相應于所用芳胺)等共熱,即可得喹啉。甘油在這里的作用主若是生成α，β-不飽和醛酮，故此反響也能夠直接用α，β-不飽和醛酮來制備硝基苯起氧化作用，使用時結構必須和苯胺的對應。少數條件下不出現。含兩個氮原子的六元雜環噠嗪嘧啶吡嗪堿性二嗪類化合物雖然含有兩個氮原子，但它們都是一元堿，而且堿性都比吡啶弱。當一個氮原子與酸作用質子化變為正氮離子后，它的吸電性大大增強，使另一個氮原子電子云密度大大降低，很難再質子化，故為一元堿。第三節五元雜環化合物一含一個雜原子的五元常有雜環呋喃furanthiophenepyrrole噻吩吡咯吡咯呋喃π電子=6（吻合4n+2規則）芬芳性噻吩¨¨¨由于雜原子的存在，鍵長沒有完全平均化特點:5軌道6電子，是多電子芳雜環它們的親電取代反響都比苯開朗，其開朗性同苯酚、苯胺相像。親電取代活性：吡咯>呋喃>噻吩>苯由于它們的高度開朗性以及呋喃和吡咯對于無機強酸的敏感性，其親電取代反響需要比較溫和的條件。（一）化學性質1酸堿性脂肪胺氨苯胺吡啶吡咯堿性：脂肪胺>氨>吡啶>苯胺>吡咯吡咯擁有弱酸性，比醇強，比酚弱呋喃在酸性條件下極易水解破壞，吡咯在酸的催化作用下易形成聚合物對氧化劑，呋喃、吡咯均較敏感，在空氣作用下能夠遲緩開環：2.親電取代反響（1）鹵代(2)硝化-使用溫和的硝乙酐（3）磺化反響吡啶與三氧化硫反響生成的鹽作為磺化劑進行反響相對穩定的噻吩能夠直接磺化（4）傅克-酰基化反響烷基化反響無實際意義。但進行傅克-酰基化時，能夠獲得一元取代的酰基產物。堿性條件（5）有關定位效應3位上有取代基，第二個基團進入環的2位或5位(即a-位)，取代基進入1位仍是5位取決于環上原有取代基的性質。3Reimer-Tiemann反響4D-A反響5加氫復