第十二章 杂环化合物及生物碱

第一节 杂环化合物 一、杂环化合物的分类和命名 1. 分类

杂环的命名常用音译法，是按外文名词音译成带 “ 口 ” 字旁 的同音汉字。 2. 命名

二、杂环化合物的结构 1 ．五元杂环化合物的结构 具有代表性的五元杂环化合物是呋喃、噻吩、吡咯。 呋喃、噻吩、吡咯的结构和苯结构相似，具有一定 的芳香性，即不易氧化，不易进行加成反应，而易起取 代反应。取代反应一般发生在 α- 位上。 呋喃 噻吩 吡咯

吡啶分子中氮原子和碳原子的电负性不同，导致环上电子 云密度分布也不同。由于氮原子的电负性较强，所以吡啶环上 的电子云密度因向氮原子转移而降低，取代比苯难，并且取代 反应主要发生在 β- 位上。 吡啶是典型的六元杂环化合物，六元杂环化合物的结构可 以吡啶为例来说明。 吡啶也具有芳香性。 2 ．六元杂环化合物的结构

1 ．呋喃及其衍生物 呋喃为无色液体，不溶于水，溶于丙酮、苯，易溶于 乙醇、乙醚等多数有机溶剂。易挥发，易燃。呋喃主要 用于有机合成或用作溶剂。 三、重要的杂环化合物及其衍生物

糠醛（ α- 呋喃甲醛）是呋喃重要的衍生物。由农副产品如 甘蔗杂渣、花生壳、高粱杆、棉子壳用稀酸加热蒸煮制取。 糠醛是良好的溶剂，常用作精练石油的溶剂，以溶解含硫 物质及环烷烃等。可用于精制松香，脱出色素，溶解硝酸纤 维素等。糠醛广泛用于油漆及树脂工业。

2 ．吡咯及其衍生物 吡咯为浅黄色或棕色油状液体，具有类似氯仿 的气味。 微溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯、丙酮等 多数有机溶剂。 吡咯用于有机合成及制药工业。 最重要的吡咯衍生物是含有四个吡咯环和四个次甲基 (-CH= ) 交替 相连组成的大环化合物。其取代物称为卟啉族化合物。 卟啉族化合物广泛分布与自然界。血红素，叶绿素都是卟啉族化合 物。在血红素中环络合的是 Fe ，叶绿素环络合的是 Mg 。

3 ．吡啶及其衍生物 维生素 PP 和维生素 B 6 是吡啶重要的衍生物。 （ 1 ）维生素 PP 维生素 PP 包括 β- 吡啶甲酸（也称烟酸或尼克酸）和 β- 吡啶甲酰 胺（也称烟酰胺或尼克酰胺）。 β- 吡啶甲酸 β- 吡啶甲酰胺 吡啶主要存在于煤焦油和骨焦油中，为无色液体， 沸点 ℃，具有特殊臭味，能与水以任意比例混溶， 能溶于乙醇、乙醚等极性或非极性溶剂。

（ 2 ）维生素 B 6 维生素 B 6 又名吡哆素，为白色晶体，易溶于水及乙醇，在酸碱中 较稳定，并耐热，但易为光破坏，存在于蔬菜、鱼、肉和谷物中，是 维持蛋白质正常代谢必须的维生素。 维生素 B 6 包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺三种化合物。 吡哆醇 吡哆醛 吡哆胺

4 ．嘧啶及其衍生物 嘧啶本身不存在于自然界，其衍生物在自然界分布很广。 脲嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶是遗传物质核酸的重要组成部分。 嘧啶是无色结晶，熔点 22 ℃，沸点 120 ℃， 易溶于水，有弱碱性。

微生素 B 1 也含有嘧啶环。

5 ．嘌呤及其衍生物 嘌呤为无色晶体，熔点为 216~217 ℃，易溶于水，其水 溶液呈中性，但能与酸或碱成盐。 纯嘌呤环在自然界不存在，嘌呤的衍生物广泛存在于动 植物体内。

（ 1 ） 尿酸 存在于鸟类及爬虫类的排泄物中，含量很多，人尿中也 含少量。 （ 2 ） 黄嘌呤 存在于茶叶及动植物组织和人尿中。

（ 3 ） 腺嘌呤和鸟嘌呤 它们是核酸中的两种重要碱基。 腺嘌呤（ A ） 鸟嘌呤（ G ）

6 ．吲哚及其衍生物 吲哚为无色结晶，熔点 52.5 ℃，沸点 254 ℃，可溶于热水，易溶于乙醇及乙 醚等有机溶剂。蛋白质腐败时，会产生吲哚和 β- 甲基吲哚，有粪臭味，是粪 便臭气的主要成分。 吲哚 β- 吲哚乙酸是吲哚最重要的衍生物，存在于酵母和植物生长点以及人 畜的尿内。

第二节 生物碱 一、概述 1. 定义 生物碱是生物体内含有的对人和动物有强烈生理作用的碱性含 氮有机化合物。由于生物碱主要存在于植物体中，因此又叫植物碱。 大多数生物碱是结构比较复杂的多环化合物，分子中大都含有 含氮的杂环，也有少数生物碱的分子结构中没有含氮的杂环。 2. 命名 生物碱多根据最初来源的植物命名。例如，烟碱是由烟草中提 取得到而得名。

3. 性质 绝大多数生物碱为无色有苦味的固体，少数为液体。 游离生物碱一般不溶或难溶于水，能溶于乙醚、乙醇、丙酮、苯 等有机溶剂。 大多数生物碱具有旋光性，左旋体常有很强的生理活性，自然界 存在的生物碱多为左旋体。 生物碱可与许多试剂作用生成不溶性沉淀或产生颜色反应，这些 试剂叫生物碱试剂，可用来检验生物碱的存在。 能与生物碱生成沉淀的试剂有：单宁、苦味酸、磷钨酸、硅钨酸、 磷钼酸、碘化汞钾等。 能与生物碱产生颜色反应的试剂有：浓硫酸、浓硝酸、甲醛等。

二、重要的生物碱 1 ．麻黄碱 麻黄碱是存在于麻黄中的一种生物碱，俗称麻黄素。它是一个不 含杂环的生物碱。 麻黄碱为无色结晶，易溶于水和乙醇、乙醚等有机溶剂。麻黄碱 具有兴奋中枢神经、升高血压、扩大支气管及止咳作用，常用来治疗 气喘等症。

2 ．可可碱、茶碱和咖啡碱 可可碱是白色晶体，熔点 357 ℃，微溶于水，有很弱的碱性。它具有利尿 作用、兴奋心肌、舒张血管等作用。 茶碱是白色晶体，熔点 272 ℃，味苦，易溶于水，显弱碱性。它有刺激中 枢神经的作用，可作兴奋剂，并能止痛和利尿。 咖啡碱又叫咖啡因，它是白色针状结晶，熔点 235 ℃，易溶于水，显弱碱 性。它具有兴奋中枢神经和止痛作用，也有利尿作用。医药上用作苏醒剂。 可可碱 茶碱 咖啡碱

3 ．吗啡 吗啡为白色晶体，微溶于水，有苦味。它有镇痛、止痉、止咳、 催眠、麻醉等作用，医药上常用作局部麻醉剂。但它是成瘾药物，必 须严格控制使用。

4 ．烟碱 烟碱又名尼古丁，为无色液体，沸点 247 ℃，能溶于水。烟碱有剧 毒，少量对中枢神经有兴奋作用，能升高血压，大量则抑制中枢神经 系统，使心脏麻痹以至死亡。农业上可用作杀虫剂。

5 ．小檗碱 小檗碱又名黄连素，存在于黄连、黄柏中，为黄色结晶，味极苦， 易溶于水。小檗碱对痢疾杆菌、溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌等均 有抗菌作用，其盐酸盐（俗称盐酸黄连素）是抗菌类药物，用于治疗 细菌性痢疾及肠胃炎。

6 ．颠茄碱 颠茄碱俗称阿托品，白色晶体，熔点 108 ℃，味苦，难溶于水，易 溶于乙醇，显弱碱性。具有镇痛及解痉挛作用，常用作麻醉前给药， 眼科中用作扩大瞳孔药，也可用作有机磷、锑剂中毒的解毒剂。

7 ．秋水仙碱 秋水仙碱为灰黄色针状结晶，不溶于水，易溶于乙醇。 秋水仙碱对细胞的有丝分裂有抑制作用，可抑制癌细胞的增殖。 临床上用来治疗乳腺癌和皮肤癌。此外，还用于人工诱发单倍体， 进行植物组织培养。