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本课件讲授杂环化合物与生物碱，介绍杂环的分类与译音命名法、编号规则，分析五元与六元杂环的结构、芳香性次序与酸碱性差异，梳理取代、加成与氧化反应，并给出生物碱的定义、试剂与代表物。
有机化学（Organic Chemistry）
主讲：付蕾
第十三章 杂环化合物与生物碱（Heterocyclic compounds and alkaloids）
定义：在环状化合物中，组成环的原子除碳原子外，还含有其他原子。
芳杂环（aromatic heterocycle）：环为平面型，环内 π 电子数符合 4n+2 规则，具有一定芳香性的杂环化合物。
结构属杂环、性质似脂，不列入讨论范围：内酯、内酰胺、内酐、环氧化物。
第一节 杂环化合物（Heterocyclic compounds）
一、分类（Classification）
二、命名（Nomenclature）——译音法：在同音汉字左边 + 口字。
含 1 个杂原子：从杂原子开始，杂原子邻位的碳原子也可依次用 α、β、γ… 编号。
含多个杂原子：相同者从连 H 或取代基的杂原子开始；不同者按 O、S、N 顺序和最低系列规则，先考虑杂原子，再考虑取代基。
当两个杂原子不相同时，编号的次序是：价数小的在前，大的在后；价数相等时，原子序数小的在前，大的在后。
O、S、N 的次序如左：2 价、3 价、原子序数小、原子序数大。
某些稠杂环遵习惯编号：嘌呤（purine）、吲哚（indole）、喹啉（quinoline）。
当环上的取代基为 R–、–NO2、–X、–NH2、–OH 时，杂环为母体；为 –CHO、–SO3H、–COOH、–CONH2 时，杂环为取代基。
叶绿素（光合作用）
中央配位金属为 Mg，四个吡咯环构成卟啉骨架（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）。
R = –CH3 为叶绿素 a；R = –CHO 为叶绿素 b。
血红素（输送氧气）
中央配位金属为 Fe，四个吡咯环构成卟啉环骨架，取代基含甲基、乙烯基、丙酸基等。
嘧啶（pyrimidine）及其衍生物：
分析：N：1s22s22p3
先激发，后杂化；sp2 杂化后，余 1 个 p 轨道（2e）→ 闭合富电子共轭体系（5 轨道 6 电子）。
电负性 O(3.5) > N(3.0) > S(2.6)，给电子能力 S > N > O，其芳香性次序是：
呋喃、吡咯、噻吩（富电子五元杂环）均具芳香性，噻吩芳香性最强，呋喃最弱。
分析：N：1s22s22p3
未激发就杂化，以 sp2 杂化后，余 1 个 p 轨道（1e）→ 闭合缺电子共轭体系（6 轨道 6 电子）。
电子云密度由高到低的顺序是：吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 吡啶。
富电子五元杂环亲电取代活性高于吡啶等缺电子六元杂环。
吡咯：碱性（pKb = 13.6）＜ 苯胺（pKb = 9.3），孤电子对参与共轭，H+ 易解离显弱酸性 → 与固体强碱成盐。
注：原文该页末反应式残损，仅保留可读的反应概述。
吡啶：碱性（pKb = 8.8）＞ 苯胺，孤电子对未参与共轭，能吸 H+，与强酸、碘代烷可成盐、生成季铵盐。
富电子五元杂环（呋喃、吡咯）亲电取代比苯活泼，取代主要发生在 α 位：
吡啶缺电子，亲电取代比苯难，需高温，取代主要发生在 β（3）位：
因芳性比苯弱，加成比苯易，产物失芳性，碱性似仲胺。
富电子杂环易氧化、破环，无意义；缺电子杂环难氧化、侧链易氧化，氧化时杂环比苯环稳定。
鉴别反应：
第二节 生物碱（Alkaloids）
一、生物碱：存在于动植物体内，对人和动物具有强烈生理功能的碱性含氮有机化合物。
二、生物碱试剂：能与生物碱生成沉淀或产生颜色的试剂。
四、代表物
第十三章重点讲解问题：
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