杂环化合物及生物碱

这是一篇关于杂环化合物及生物碱的思维导图。杂环化合物是分子中含有杂环结构的有机化合物。生物碱是存在于自然界（主要为植物，但有的也存在于动物）中的一类含氮的碱性有机化合物，有似碱的性质，所以过去又称为赝碱。

杂环化合物及生物碱

• 分类
  • 单杂环和稠杂环；五元杂环和六元杂环；一个、两个或多个杂原子的杂环
• 命名
  • 特定名称的杂环及其衍生物
    • 1.环上原子编号一般从杂原子开始，杂原子编号为1。有时也以α、β、γ编号
    • 2.环上有两个或两个以上相同杂原子时，从连有氢或取代基的杂原子开始编号，并使位次的数字之和为最小。若杂原子不相同，则按O,S,N,N--H,N--R,N 的顺序编号
    • 3.当杂环上连有-CHO，-COOH，-SO3H等时，以杂环作取代基 4-嘧啶甲酸 当上连有-R，-X，-OH，-NH2等取代基时，以杂环为母体，标明取代基位次
    • 4.杂环上已包含最多的非聚集双键，若此时仍存在多种异构体，则需在名称前用阿拉伯数字标明环上饱和原子所连氢原子的位置 如1H-吡咯、2H-吡咯、3H-吡咯、2H-吡喃、4H-吡喃
    • 5.若杂环化合物中不含有最多的非聚集双键，则用阿拉伯数字和中文数字分别标出H的位置和数目 如2，5-二氢吡咯 四氢呋喃 四氢吡喃
  • 稠杂环的命名
    • 1.主体环的选择
      • ①苯环与杂环合并时选择杂环为主体 ②杂环与杂环合并，杂原子不同时，按N,O,S顺序选择主体 杂原子相同时，选择大环为主体 环大小也相同时，选择杂原子数目和种类多的为主体 杂原子数目和种类也相同，选择合并前杂原子编号低的为主体
    • 2.并合边的标示
      • 主题环标号后，以a,b,c,d...分别表示边12，23，34，45.... 拼合环用数字标记 如噻吩并【3，2-b】吡咯 其中数字的顺序与主题环编号方向一致
    • 3.环系周边的编号
      • 当环上有取代基时，对整个稠合环编号，此时稠合边的C不编号，稠合边的杂原子需要编号，且保证杂原子的编号和最小
• 芳香五元杂环
  • 结构，N上一对p电子参与共轭，形成五原子六电子的共轭体系，符合休克尔规则，因此吡咯，呋喃，噻吩均具有芳香性
  • 化学性质
    • 弱酸性--N-H键极性增强
    • 亲电取代--环上富电子，条件必须温和，亲电试剂主要进攻α位 活性顺序：吡咯-呋喃-噻吩-苯
      • 卤代（低温），硝化（温和的非质子硝化剂，如硝酸乙酰酯），磺化（温和的非质子磺化剂，吡啶与三氧化硫的加合化合物）
    • 芳香性：噻吩、吡咯>呋喃
• 生物碱
  • 通常以俗名命名 烟碱（尼古丁）、咖啡因（茶碱）
• 稠杂环化合物
  • 苯环并吡啶---喹啉/异喹啉 苯环并吡咯---吲哚 咪唑并嘧啶---嘌呤
• 芳香六元杂环
  • 结构：N上有孤对电子不参与共轭，故有碱性 且N有吸电子效应，故N上电子云密集
  • 化学性质
    • 碱性：脂肪胺>氨>吡啶>苯胺>吡咯
    • 亲电取代--与硝基苯类似 电子云向N偏移，环上电子云密度低，反应活性低，且亲电试剂主要进攻β位
  • 吡啶衍生物  烟酸 烟酰胺 异烟肼