[理学]重要的杂环化合物.ppt

第四节 重要的杂环化合物 一·呋喃的衍生物  （一）—呋喃甲醛 它最早是由米糠与稀酸共热制成的，故又称糠醛。糠醛的来源丰富，通常利用含有多聚戊糖的农副产品，如米糠、玉米芯和花生壳等同稀硫酸或盐酸加热脱水制取： 纯粹的糠醛是无色有特殊气味的液体，熔点—38.7℃，沸点161.7℃，相对密度1.159，在水中溶解度为9.1%，易容于乙醚和乙醇等有机溶剂。在空气中被氧化聚合为黄色、棕色以至黑褐色的物质。在醋酸存在下，它与苯胺呈鲜红色反应，可用于糠醛和戊糖的鉴别。 糠醛是一个不含—氢原子的不饱和醛，化学性质很活泼，容易发生氧化、还原、歧化和聚合等反应，是有机合成工业的重要原料，广泛的应用于油漆、树脂、医药和农药等工业。 （二）呋喃类药物 呋喃坦丁、呋喃唑酮和呋喃西林是一类5—硝基呋喃甲醛的衍生物。它们都是人工合成的广谱抗菌药物，其结构是如下： 呋喃唑酮 呋喃西林 介绍 呋喃坦丁又名呋喃妥因，它是鲜黄色晶体，味苦，熔点约258℃（分解），难溶于水及有机溶剂，可溶于N，N—二甲基甲酰胺中。由于它的分子中含有酰亚胺结构，故显弱酸性，能与碱生成盐。它主要用于抑制和杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓性链球菌和伤寒杆菌等，常用于治疗泌尿系统的炎症。 呋喃唑酮又名痢特灵。它是黄色粉末，熔点254~258℃（分解），难溶于水及有机溶剂，也显弱酸性。大肠杆菌、炭疽杆菌、痢疾杆菌和伤寒杆菌等对其最为敏感，故常用于肠道感染和菌痢等。 呋喃西林又名呋喃新。它是柠檬黄色结晶粉末，难溶于水及醇，主要对葡萄球菌、痢疾杆菌和枯草杆菌等有杀灭和抑制作用。由于它的毒性较大，已很少内服，多作为外消炎剂。 二、噻吩的衍生物 生物素和先锋霉素是噻吩的重要衍生物，其结构如下： 生物素又名维生素H，是人体必需的维生素之一。它广泛存在于动植物体内，如谷物、蔬菜和肉类中；生物素是无色针状晶体，熔点232~233℃，溶于水和乙醇。在中性或碱性条件下稳定，与强碱或氧化剂易分解。在动物的生理过程中参与CO2的固定及羧化过程。人体缺乏它，会导致身体疲乏，食欲不振，贫血和皮肤发炎、脱屑等。 先锋霉素是由头孢菌素C半合成的一类广谱抗生素。目前人工合成的先锋霉素类药物有十余种，其中先锋霉素又叫头孢金素，使白色结晶粉末，味苦，易溶于水，难溶于有机溶剂。它的抗菌谱广，主要用于对青霉素耐药的金黄色葡萄球菌和一些革兰氏阴性杆菌引起的严重感染，如尿道和肺部的感染、败血症、脑膜炎及腹膜炎等。 三、吡咯的衍生物 吡咯的衍生物广泛分布在自然界，例如，叶绿素、血红素和维生素B12等都是吡咯的衍生物。叶绿素和血红素的分子中都含有一个相同的基本骨架——卟吩。卟吩是由四个吡咯环和四个次甲基（—CH=）交替相连而形成的环状共轭体系，见图12—6。 凡是含有卟吩环的化合物都称它为卟啉类化合物。叶绿素、血红素和维生素B12都属于卟啉类化合物。 图12-6 卟吩(porphin) 卟吩环中的氮原子可以用共价键和配位键与不同金属离子结合。例如，在叶绿素中与镁结合，在血红素中与铁结合，在维生素B12中则是与钴结合。 叶绿素于蛋白质结合广泛存在于植物的叶和绿色茎中。绿色植物进行光合作用时，它能把吸收的太阳能转变为化学能，并同时合成糖类化合物。叶绿素有a、b、c、d四种：叶绿素a存在于所有的高等植物、藻类和蓝细菌中；叶绿素b主要存在于高等植物、绿藻中；叶绿素c则存在于硅藻、褐藻、甲藻中；叶绿素d仅在红藻中发现。其中最重要的有a和b两种：叶绿素a为蓝黑色的晶体，在乙醇溶液中为蓝绿色；叶绿素b为黄绿色的粉末，在乙醇溶液中为黄绿色。二者的差别仅在于环上R 基不同，R是为叶绿素a，R是为叶绿素b。在多数植物体内，a：b=3：1。 叶绿素不溶于水，而溶于丙酮、乙醇、氯仿等有机溶剂中，其乙醇溶液有很强的荧光。叶绿素分子中有两个酯键，易水解生成相应的酸和醇。在碱性条件下，用硫酸铜溶液小心处理叶绿素，铜离子代替了镁离子而进入卟吩环中，故叶绿素仍保持了绿色。在制植物标本时，常用此法保持植物的绿色。血红素存在于哺乳动物的血红球中，它与蛋白质结合成血红蛋白，血红蛋白的功能是输送氧气，供组织进行新陈代谢。用盐酸水解血红蛋白，则得到氯化血红素。 维生素B12又名钴胺素，是结构较复杂的一种天然化合物。它主要存在于动物的肝脏中，为深红色针状结晶，是抗恶性贫血的一种水溶性维生素。 四、三唑类的衍生物 三唑类衍生物一般是指分子中含有三个氮原子的五元杂环化合物，这里主要讨论1，2，4—三唑的衍生物。1，2