醫(yī)用化學-授課教案:第十九章雜環(huán)化合物和生物堿

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醫(yī)用化學:授課教案第十九章雜環(huán)化合物和生物堿:南方醫(yī)科大學教案首頁授課題目第十九章雜環(huán)化合物和生物堿授課形式理論課授課時間授課學時1教學目的與要求熟悉雜環(huán)化合物的分類及常見的結構。生物堿的定義。了解重要雜環(huán)化合物的結構特征。雜環(huán)化合物的親電取代。基本內(nèi)容一、雜環(huán)化合物雜環(huán)化

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授課題目	第十九章雜環(huán)化合物和生物堿	授課形式	理論課
授課時間		授課學時	1
教學目的與要求	熟悉雜環(huán)化合物的分類及常見的結構。生物堿的定義。了解重要雜環(huán)化合物的結構特征。雜環(huán)化合物的親電取代。
基本內(nèi)容	一、雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物的分類和命名；雜環(huán)化合物的結構；重要的雜環(huán)化合物二、生物堿概述；生物堿的分類和命名；生物堿的一般性質；重要的生物堿
重點難點	重點：常見雜環(huán)的基本結構。生物堿的基本概念。難點：雜環(huán)結構分析。
主要教學媒體	多媒體投影
主要外語詞匯	heterocyclic compounds；(hetero-atom；alkaloid
有關本內(nèi)容的新進展	以雜環(huán)化合物為基本結構的新藥研究；生物堿與藥物、毒品關系。
主要參考資料或相關網(wǎng)站	《醫(yī)用化學》游文瑋主編化學工業(yè)出版社；《有機化學》張生勇主編科學出版社《醫(yī)用化學學習指導及習題解答》孫曉莉主編第四軍醫(yī)大學出版社http://ce.sysu.edu。cn/ChemEdu/國家醫(yī)學考試網(wǎng)Echemi/elaborate/wujihuaxue/ http://www.sxmu.edu。cn/jingpin/wujihuaxue/lx.htm
系、教研室審查意見
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教學過程

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第一節(jié) 雜環(huán)化合物

環(huán)狀有機化合物中，組成環(huán)的原子除碳原子以外，還有其它非碳原子，這類環(huán)狀化合物稱為雜環(huán)化合物(heterocyclic compounds)。這些非碳原子叫做雜原子(hetero-atom)，常見的雜原子有氧、氮、硫。

一、雜環(huán)化合物的分類和命名

（一)分類

雜環(huán)化合物通常以雜環(huán)的骨架來分類，分為單雜環(huán)和稠雜環(huán)。單雜環(huán)又按環(huán)的大小分為五元雜環(huán)和六元雜環(huán)；稠雜環(huán)按其稠合環(huán)形式又分為苯稠雜環(huán)和稠雜環(huán)。

表19-1投影。

（二)命名

雜環(huán)化合物的命名，通常采用外文譯音法，即在雜環(huán)化合物的英文名稱的漢字譯音的左旁加上“口”字偏旁。如吡咯（pyrrole), 吡啶（pyridine)，嘌呤（purine)等。

雜環(huán)化合物環(huán)上原子的編號，除個別稠雜環(huán)外，一般從雜原子開始。

當雜環(huán)上連有－R，－X，―OH，－NH₂等取代基時，以雜環(huán)為母體，標明取代基位次；

如果連有－CHO，－COOH，－SO₃H 等時，把雜環(huán)作為取代基。

環(huán)上有兩個或兩個以上相同的雜原子時，應從連有氫的雜原子開始編號，并使雜原子位次之和最小。

環(huán)上有不同雜原子時，則按氧、硫、氮次序編號。

舉例：β-甲基吡咯；α-呋喃甲醛；γ-吡啶甲酸；

二、雜環(huán)化合物的結構

含一個雜原子的五元雜環(huán)，具有代表性的三個母體是呋喃、噻吩、吡咯。（結構投影)

組成五元環(huán)的五個原子都處在同一平面上，碳原子和雜原子（O、S、N)都是sp²雜化。雜原子均有兩個電子分別處在兩個sp²雜化軌道，與碳原子形成σ鍵。一對未共用電子處在sp²雜化軌道與環(huán)共平面，另一對處于與環(huán)平面垂直的p軌道上，與四個碳原子的p軌道相互平行并重疊形成五原子六個π電子的閉合共軛體系。環(huán)上π電子的離域形成共軛體系，產(chǎn)生鍵的平均化，具有芳香性，易于進行取代反應，較難進行加成和氧化反應。

由于共軛體系中的6 個π電子分散在5個原子上，使整個環(huán)的π電子云密度較苯環(huán)大。因此，比苯容易發(fā)生親電取代反應。同時α-位上的電子云密度較大，因而親電取代反應一般發(fā)生在α-位上，如果α-位上已有取代基，則發(fā)生在β-位上。

六元雜環(huán)的結構以吡啶為例，它的結構與苯相似，組成環(huán)的氮原子和5個碳原子都是sp²雜化，并以σ鍵相互結合成平面六元環(huán)。每個原子上各有一個電子在未參與雜化的p軌道上，p軌道與環(huán)平面垂直，以“肩并肩”的方式重疊形成6個π電子的閉合共軛體系，因而具有芳香性，其結構與苯相似。（結構投影)

由于吡啶環(huán)中氮原子的電負性大于碳原子，所以環(huán)上的電子云密度因向氮原子轉移而降低，親電取代比苯難。環(huán)上氮原子具有與間位定位基－NO₂相似的電子效應，取代反應易發(fā)生在β－位。

吡啶環(huán)上的氮原子有一對未共用電子對未參與6電子共軛體系，可與質子結合，故其堿性較吡咯強，也較苯胺強，但比氨弱。

吡啶能與強酸作用生成較穩(wěn)定的鹽。吡啶可與水混溶，同時又能溶解大多數(shù)極性和非極性有機化合物，是一個良好的溶劑，吡啶具有較好的水溶性的原因，除分子的極性外，主要是由于其氮原子上有一對未參與環(huán)共軛體系的未共用電子對與水分子易形成氫鍵。

5分；

電腦投影

5分；

電腦投影

20分；

板書及電腦投影

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不同化合物的堿性大小順序為：

四氫吡咯氨吡啶苯胺吡咯

三、重要的含氮雜環(huán)化合物

（一)吡咯及其衍生物

吡咯廣泛分布于自然界中，葉綠素、血紅素、維生素B₁₂等許多生物堿都含有吡咯環(huán)。

四個吡咯環(huán)的α碳原子通過四個次甲基交替連接構成的大環(huán)叫卟吩環(huán)。

（二)咪唑及其衍生物

咪唑的衍生物，如蛋白質組成的衍生物組氨酸。

（三)吡啶及其衍生物

吡啶的衍生物有煙酸、煙酰胺、異煙肼等。

煙酸　　　煙酰胺　　　　　　　異煙肼

　（β－吡啶甲酸)　（β－吡啶甲酰胺)　　（γ-吡啶甲酰肼)

（四)嘧啶及其衍生物

嘧啶的衍生物如胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶是核酸的組成部分。

胞嘧啶（C) 尿嘧啶（U) 胸腺嘧啶（T)

（4-氨基-2-氧嘧啶) （2,4-二氧嘧啶) （5-甲基-2,4-二氧嘧啶)

（五)嘌呤及其衍生物

嘌呤是咪唑和嘧啶稠合而成的稠雜環(huán)。嘌呤本身不存在于自然界，但它的衍生物廣泛分布在動﹑植物中。嘌呤的衍生物腺嘌呤、鳥嘌呤是核酸的組成成分。

腺嘌呤（A) 鳥嘌呤（G)

（6-氨基嘌呤) （2-氨基-6-羥基嘌呤)

咖啡因又稱三甲基黃嘌呤，為中樞興奮藥，能加強大腦皮層的興奮過程，具有興奮心臟和利尿作用。

咖啡因

10分

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第二節(jié) 生物堿

一、概述

生物堿（alkaloid)是指存在于生物體內(nèi)，有明顯生理活性的含氮堿性有機化合物。它們主要存在于植物中，所以又稱植物堿。

二、生物堿的分類和命名

（一)分類

（二)命名

生物堿的命名多根據(jù)它所來源的植物命名。

醫(yī)學全在線三、生物堿的一般提取方法

四、生物堿的一般性質

大多數(shù)生物堿是結晶性固體，但有少數(shù)是液體，如煙堿。多數(shù)生物堿為無色，但有少數(shù)生物堿如小蘗堿和一葉萩堿為黃色。生物堿及其鹽大多有苦味，具有旋光性，通常左旋的生物堿有較強的生理活性。

（一)堿性

生物堿有堿性，是因為分子中的氮原子有未共用的電子對，能接受質子和酸作用成鹽。生物堿遇堿，又游離出來生物堿。

（二)沉淀反應

生物堿或生物堿的鹽類水溶液，能與一些試劑生成不溶性沉淀。使生物堿沉淀的試劑稱為生物堿沉淀劑。沉淀反應可用于鑒定和分離生物堿。常用的生物堿沉淀劑有：碘化汞鉀（HgI₂·2KI)試劑（與生物堿作用生成黃色沉淀)；碘化鉍鉀（BiI₃·KI)試劑（與生物堿作用多生成黃褐色沉淀)；磷鎢酸（H₃PO₄·12WO₃)試劑、鞣酸、苦味酸與生物堿作用分別生成黃色、白色、黃色沉淀。

（三)顯色反應

生物堿與一些試劑反應呈現(xiàn)不同的顏色，可用于鑒定生物堿。

五、重要的生物堿

（一)煙堿