杂环化合物和维生素培训课件.ppt

本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。,第一节 芳香杂环化合物,第二节 维生素,重点难点,熟悉,了解,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。,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。,维生素概念和分类，各类维生素的主要功能和食物来源,芳香杂环化合物,第一节,杂环化合物的分类,有机化学（第,9,版）,一、,分类和命名,杂环化合物,单杂环,稠杂环,五元杂环,六元杂环,有机化学（第,9,版）,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,一、,分类和命名,有机化学（第,9,版）,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。,4-甲基咪唑,4-methylimidazole,5-甲基噻唑,5-methylthiazole,4-甲基嘧啶,4-methylpyrimidine,杂环化合物的命名,一、,分类和命名,有机化学（第,9,版）,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。,喹啉,quinoline,吲哚,indole,异喹啉,isoquinoline,杂环化合物的命名,一、,分类和命名,（一）吡啶的结构,有机化学（第,9,版）,二、芳香,六元杂环,孤对电子，不参与,电子共轭体系,吡啶结构的电子云图,sp,2,杂化,（二）吡啶的性质,有机化学（第,9,版）,1.,水溶性,水溶度,1:1,1:1,1:1,二、芳香,六元杂环,（二）吡啶的性质,有机化学（第,9,版）,2.,碱性,吡啶氮上的孤对电子可以结合质子，具有碱性。吡啶是一个弱碱，碱性较苯胺强，比氨和脂肪胺弱，能与无机酸生成盐。,二、芳香,六元杂环,（二）吡啶的化学性质,有机化学（第,9,版）,3.,亲电取代与亲核取代反应,吡啶的亲电取代反应要比苯难得多，与硝基苯相似，亲电取代反应主要进入,位，而且一般产物的收率较低。,二、芳香,六元杂环,有机化学（第,9,版）,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,”电子体系，所以较易进行亲核取代反应，主要生成,-,位取代产物。,（二）吡啶的化学性质,二、芳香,六元杂环,有机化学（第,9,版）,3.,亲电取代与亲核取代反应,当,-,位或,-,位上有易离去基团（如,Cl,，,Br,）时，与较弱的亲核试剂（如,NH,3,，,H,2,O,等）作用，就能发生亲核取代反应。,（二）吡啶的化学性质,二、芳香,六元杂环,有机化学（第,9,版）,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。,（二）吡啶的化学性质,二、芳香,六元杂环,有机化学（第,9,版）,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吡啶。,（二）吡啶的化学性质,二、芳香,六元杂环,4.,吡啶衍生物的氧化还原反应,（三）嘧啶及其衍生物,有机化学（第,9,版）,嘧啶是含有两个氮原子的六元杂环，环上电子云密度比吡啶还低，亲电取代反应更困难，具有弱碱性。,嘧啶,pyrimidine,胞嘧啶,cytosine,尿嘧啶,uracil,胸腺嘧啶,thymine,二、芳香,六元杂环,有机化学（第,9,版）,嘧啶衍生物可以酮式和烯醇式互变异构存在。,烯醇式,酮式,（三）嘧啶及其衍生物,二、芳香,六元杂环,（四）吡喃鎓盐,有机化学（第,9,版）,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。,-,吡喃,-,pyran,-,吡喃,-,pyran,吡喃鎓离子,pyrylium ion,苯并吡喃鎓离子,benzopyrylium ion,二、芳香,六元杂环,有机化学（第,9,版）,三、芳香五,元杂环,吡咯、呋喃和噻吩中成环的四个碳原子和一个杂原子都是,sp,2,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,sp,2,杂化轨道所在的平面，且互相侧面重叠，形成一个闭合的,电子共轭体系，,电子数为六，符合,Hckel,的,4n+2,规则，具有芳香性。,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,（一）,吡咯、呋喃和噻吩的结构,（二）吡咯、呋喃和噻吩的性质,有机化学（第,9,版）,1.,吡咯的酸碱性,吡咯氮上的孤对电子参与了环的共轭体系，使氮的电子云密度降低，故吡咯的碱性极弱，不能与酸形成稳定的盐。相反由于这种共轭作用，吡咯的,NH,键极性增加，氢表现出很弱的酸性。,三、芳香五,元杂环,有机化学（第,9,版）,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,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。,-,硝基吡咯,(83%),-,硝基吡咯,(17%),（二）吡咯、呋喃和噻吩的性质,三、芳香五,元杂环,（三）吡咯衍生物,有机化学（第,9,版）,卟吩,porphin,血红素,heme,三、芳香五,元杂环,（四）咪唑的结构与功能,有机化学（第,9,版）,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,sp,2,杂化，,电子数为六，符合,Hckel,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。,咪唑,imidazole,三、芳香五,元杂环,（五）噻唑,有机化学（第,9,版）,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（,VB,1,）焦磷酸酯辅酶分子中有噻唑鎓盐的结构,。,噻唑,thiazole,噻唑鎓盐,t,hiazolium salt,三、芳香五,元杂环,有机化学（第,9,版）,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,7H-,嘌呤,7H-purine,有机化学（第,9,版）,腺嘌呤、鸟嘌呤均为核酸的碱基,。,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）,腺嘌呤,adenine,鸟嘌呤,guanine,四、稠杂环化合物,维 生 素,第二节,定义,有机化学（第,9,版）,一、维生素的概念和分类,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,。,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，（,g mg,）,/d,，但不可或缺。,特点,功能,调节物质代谢；,参与辅酶组成。,分类,有机化学（第,9,版）,功能相近的归为一族，如,A,族、,B,族、,C,族等；,在一族里含有多种维生素时，再按其结构标上,1,、,2,、,3,等数字。,命名,脂溶性维生素：维生素,A,、维生素,D,、维生素,E,和维生素,K,。,水溶性维生素：维生素,B,1,、维生素,B,2,、烟酸和烟酰胺、维生素,B,6,、泛酸、生物素、叶酸、维生素,B,12,、维生素,C,、维生素,P,等,。,一、维生素的概念和分类,（一）维生素,A,有机化学（第,9,版）,二、,脂溶性维生素,脂溶性维生素在体内的排泄较慢，摄入量过多会在体内蓄积而导致中毒。,结构,维生素,A,1,维生素,A,2,有机化学（第,9,版）,参与视色素的合成；,维持粘膜及上皮组织细胞的正常功能；,重要的自由基清除剂；,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,。,功能,来源,肝、蛋、奶、鱼肝油等；,胡萝卜、红辣椒、菠菜等。,（一）维生素,A,二、,脂溶性维生素,有机化学（第,9,版）,结构,-,生育酚,功能,参与多种酶活动，维持和促进生殖机能；,抗氧化、抗衰老作用；,降低血清胆固醇水平，防止动脉粥样硬化。,来源,肉、鱼类；,植物油、麦胚、硬果、种子类、豆类及其它谷类。,维生素,E,为几种生育酚的混合物，主要以,-,生育酚为主。,（二）维生素,E,二、,脂溶性维生素,有机化学（第,9,版）,功能,加速血液凝固，又称为凝血维生素,。,来源,动物的肉、蛋、奶；,菠菜、卷心菜等深绿色蔬菜。,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。,结构,（三）维生素,K,维生素,K,1,维生素,K,2,二、,脂溶性维生素,有机化学（第,9,版）,三、水,溶性维生素,功能,参与糖的代谢；,促进能量代谢；,维持神经与消化系统的正常功能,。,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。,维生素,B,1,又称硫胺素（,thiamine,）。它含有一个嘧啶环，并通过一个亚甲基和一个噻唑环相连。,结构,（一）维生素,B,1,盐酸硫胺素,有机化学（第,9,版）,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。,维生素,B,2,又称核黄素。,结构,（二）维生素,B,2,三、水,溶性维生素,有机化学（第,9,版）,三、水,溶性维生素,功能,构成辅酶,I,（,NAD,）和辅酶,II,（,NADP,）；,参与糖、脂、丙酮酸的代谢，以及高能磷酸键的形成等,。,来源,动物肝脏与肾脏、瘦肉、鱼、卵；,麦制品、花生、梨、枣、无花果等。,烟酸和烟酰胺又称为维生素,PP,。,结构,（三）,烟酸和烟酰胺,烟酸,烟酰胺,有机化学（第,9,版）,功能,辅酶,A,的组成部分。人体中各种氨基酸、脂肪、糖等代谢转化中产生的乙酸都是通过乙酰辅酶,A,进入代谢过程,。,来源,肉类、动物肾脏与心脏；,谷类、麦芽与麸子、绿叶蔬菜、啤酒酵母、坚果、糖蜜等。,结构,（四）,泛酸,三、水,溶性维生素,有机化学（第,9,版）,功能,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,B,6,等。,结构,（五）,维生素,B,6,吡哆醇,R=CH,2,OH,吡哆醛,R=CHO,吡哆胺,R=CH,2,NH,2,三、水,溶性维生素,有机化学（第,9,版）,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。,结构,（六）,生物素,三、水,溶性维生素,有机化学（第,9,版）,功能,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,。,结构,（七）,叶酸,对氨基苯甲酸结构部分,三、水,溶性维生素,有机化学（第,9,版）,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。,（七）,叶酸,三、水,溶性维生素,有机化学（第,9,版）,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、牛奶及奶制品；,植物中含量极少。,结构,（八）,维生素,B,12,三、水,溶性维生素,有机化学（第,9,版）,功能,天然抗氧化剂，可防治坏血病,。,来源,新鲜水果和蔬菜中。,结构,（九）,维生素,C,维生素,C,又名抗坏血酸。,L-,抗坏血酸,L-,去氢抗坏血酸,三、水,溶性维生素,有机化学（第,9,版）,功能,保持血管壁的强度；,调整毛细血管的吸收能力；,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。,结构,（十）,维生素,P,维生素,P,又称通透性维生素，芦丁（,rutin,）是其成分之一。,三、水,溶性维生素,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。,