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含杂原子化合物和生命化学 本章内容 1 杂环化合物 2 碳水化合物 3 氨基酸，蛋白质和核酸 1 杂环化合物 1.1 杂环化合物的分类、命名和结构 1.1.1 杂环化合物的分类和命名 (1)??分类和命名 1) 含一个杂原子的五元杂环 吡咯 噻吩 呋喃 2) 含多个杂原子的五元杂环 吡唑 咪唑 噁唑 噻唑 3) 含一个杂原子的六元杂环 吡 啶 喹啉 异喹啉 4) 含多个杂原子的六元杂环 嘧啶 嘌呤 (2) 结构和芳香性 呋喃、噻吩、吡咯杂环的结构 以吡咯为例，其结构为： 结构特点： （1）???? ?56，具芳香性。 （2）???? 环上富电子。 （3）???? 键长的平均化不如苯环。 芳香性：苯 ? 噻吩 ? 吡咯 ? 呋喃 1) 吡啶的结构: 碳原子和氮原子sp2杂化 结构特点： （1）???? ?66，具芳香性。 （2）???? 碳环上缺电子。 （3）???? 键长的平均化不如苯环。 1.2 五元杂环化合物 (1)??五元杂环化合物的化学性质 亲电取代反应活性： 吡咯 ? 呋喃 ? 噻吩 ? 苯 ① 卤代 ② 硝化 ③ 磺化 ④ 酰化 (2) 常见的五元杂环化合物 (甲) 呋喃和糠醛 呋喃的加成反应 ① 加氢 ② 双烯合成 糠醇和呋喃的合成 戊聚糖用盐酸处理后,先解聚为戊醛糖,再失水成糠醛. 由糠醛经催化脱羰基合成呋喃. (乙) 噻吩 噻吩可催化加氢还原 四氢噻吩可被氧化成环丁砜 利用化学性质可将噻吩和苯分离开来． (丙) 吡咯和吲哚 吡咯的加成反应 与固体KOH反应生成钾盐 吲哚 3-吲哚乙酸是一种植物生长促进剂 取代反应(发生在3位) (1)?卤代 (2) 硝化 (丁) 咪唑和噻唑 咪唑 噻唑 1.3 六元杂环化合物 ?吡啶和嘧啶 吡啶很好的溶剂，由于与氯化钙络合，常用氢氧化钾干燥。亲电取代反应与硝基苯相似。 （A）碱性：比苯胺、吡咯强，比脂肪胺及氨弱. 与盐酸生成吡啶盐酸盐； 与三氧化硫生成N-磺酸吡啶，是缓和的磺化剂； 与卤烷生成相当于季铵盐的产物，受热分子重排生成吡啶的同系物。 (B)????取代反应 1)???卤代 溴代，300 ?C, 或发烟硫酸催化， 130 ?C, 2)???磺化 硫酸，350 ?C, 或硫酸汞催化，220 ?C, 3)?硝化 混酸，300 ?C， 24h 4)?亲核取代反应 与氨基钠反应生成?－氨基吡啶。 (C)? 氧化与还原 1)?侧链被氧化，如3-甲基吡啶被高锰酸钾碱性溶液氧化为3-吡啶甲酸 2)??用过酸氧化，（或用过氧化氢与乙酸反应）生成氧化吡啶 氧化吡啶的亲电取代反应发生在?-或?-位  3)?催化氢化，或乙醇和钠还原得六氢吡啶 吡啶环上的卤素被亲核试剂反应的活性次序4-位大于2-位大于3-位。例： (2) 喹啉和异喹啉 1)?存在与制法 存在于煤焦油和骨焦油中。 斯克洛浦(Skraup)合成法：苯胺、甘油、浓硫酸和硝基苯共热： 2)??亲电取代反应 发生在苯环上，如与混酸反应生成5-硝基喹啉或8-硝基喹啉；与浓硫酸加热至220?C主要生成8-喹啉磺酸。 3)?亲核取代反应 发生在吡啶环，如与氨基钠反应生成2-氨基喹啉。 4)?氧化反应 苯环被破坏，如用高锰酸钾氧化得2,3-喹啉二甲酸 5)?还原反应 首先吡啶环被还原，如催化加氢，易得1,2,3,4-四氢喹啉 异喹啉的亲电取代反应发生在苯环上,亲核取代反应发生在吡啶环上: (3) 嘌呤: 由一个咪唑环和一个嘧啶环稠合而成: 2 碳水化合物 碳水化合物也称糖。可分为单糖、低聚糖、多糖三类。 (1)? 单糖，不能水解成更简单的多羟基醛、酮的碳水化合物。如葡萄糖、果糖。 (2)?低聚糖，可水解成数个单糖分子的碳水化合物。如蔗糖，麦芽糖。 (3)?多糖，可水解成较多个单糖分子的碳水化合物。如淀粉、纤维素。 2.1 单糖 以葡萄糖和果糖为例讨论单糖的构造、构型、构象 : 单糖的构造式 以葡萄糖为例： 分子式C6H12O6, 钠汞齐还原得己六醇，说明碳链的骨架是C-C-C-C-C-C. 与羟胺、苯肼等羰基试剂作用，说明有羰基。用溴水氧化得含羧基的化合物，说明是醛基。 与乙酸酐的反应，说明有五个羟基 葡萄糖的开链结构为：