第13章杂环化合物.ppt

第13章 杂环化合物,Heterocyclic compound,碳原子和其它非碳原子组成的环状有机化合物称为杂环化合物。,非碳原子叫做杂原子，常见的有氮、氧、硫。,环醚、内酯、交酯、环状酸酐、内酰胺等与相应的开链化合物性质相似，又容易开环，所以不属于杂环化合物。已知的天然产物中，杂环化合物超过半数，分布极广。如：叶绿素、血红素、核酸和许多药物，均含有杂环结构。本章主要讨论那些环系比较稳定，并且有不同程度芳香性的杂环化合物，即芳杂环化合物。,13.1 杂环化合物的分类和命名,按杂环的骨架分为单杂环和稠杂环。单杂环又按环的大小分为五元杂环和六元杂环。,五元单杂环,六元单杂环,1.分类,稠杂环常由苯环与单杂环稠合或单杂环互相稠合而成。,苯环与单杂环,单杂环与单杂环,主要采用外文音译法，把杂环化合物的英文名称的汉字译音加“口”字旁表示。呋喃（furan）、吡啶（pyridine）根据国际通用名称音译，使用方便，缺点是名称和结构之间没有任何联系。,2.命名,furan呋喃,pyrrole吡咯,thiophene噻吩,imidazole咪唑,thiazole噻唑,pyran吡喃,pyridine吡啶,pyrimidine嘧啶,五元单杂环,六元单杂环,indole吲哚,purine嘌呤,稠杂环,quinoline喹啉,注：红色字体的杂环结构必须记住,1、环上只有一个杂原子时，杂原子的编号为1。有时用希腊字母编号，靠近杂原子的碳原子为位，其次为位，再次为位。,杂环化合物的编号原则,2,5-二甲基呋喃(,-二甲基呋喃),2-甲基吡咯(-甲基吡咯),3-硝基吡啶(-硝基吡啶),2、环上有两个或两个以上相同杂原子时，连接有氢或取代基的杂原子编号为1，并使这些杂原子所在位次的数字之和为最小。,4-甲基咪唑,4-氨基嘧啶,2,4-二甲基呋喃,3-乙基吡咯,3-甲基吡啶,4-甲基嘧啶,练习：,13.2 五元杂环化合物,吡咯,56共轭体系有芳香性,N：2s22p3,sp2杂化,吡咯N上孤对电子参与共轭，环上的电子云密度增加，亲电取代比苯容易。共轭的结果，使NH键的极性增加，有一定的酸性,13.2.1 结构与性质,吡咯：比苯容易发生亲电取代反应。位的电子云密度比位大，亲电取代优先发生位,13.2.2 亲电取代反应,吡咯具有一定的弱酸性：,13.2.3 吡咯的酸碱性,碱性：苯胺吡咯,13.2.6 噻唑、噻嗪及衍生物（不作要求）,13.2.5 咪唑及衍生物（不作要求）,13.2.4 吡咯的衍生物（不作要求）,sp2杂化,N：2s22p3,66共轭体系有芳香性,吡啶N上孤对电子不参与共轭，由于N的电负性较C大，使碳环上的电子云密度向氮原子转移而降低，亲电取代比苯难。N上的孤对电子不参与共轭，有一定的碱性。,13.3.1吡啶的结构与性质,13.3 六元杂环化合物,吡啶具有弱碱性（pKb=8.8）,碱性：脂肪胺 氨 吡啶苯胺吡咯,1、吡啶的碱性,吡啶：比苯难发生亲电取代反应。在强烈条件下才能进行，取代基主要进入 位。,+HNO3,+HNO3,H2SO4,300,50-60,H2SO4,2、吡啶的亲电取代反应,3、吡啶的亲核取代反应（不作要求）,亲电取代活性顺序：吡咯苯吡啶,4、吡啶的氧化和还原反应,六氢吡啶（哌啶）,吡啶的还原加氢比苯容易，生成六氢吡啶（不作要求）,吡啶不易被氧化,但侧链易被氧化,-吡啶甲酸,13.4 稠杂环化合物（不作要求）,13.3.3 嘧啶及衍生物（不作要求）,13.3.2 吡啶的衍生物（不作要求）,练习,1、吡啶是六员环、吡咯是五员环，所以吡啶的碱性比吡咯强。（）2、吡咯的碱性比苯胺弱，是因为吡咯氮上只连1个氢，而苯胺氮上连2个氢。（）3、吡咯和吡啶上的N原子都是sp2杂化，均与其他碳原子形成等电子的共轭体系。（）,4、下列不具有芳香性的是（）A、吡啶 B、吡咯 C、环已烯 D、苯,5、吡啶 苯 吡咯发生亲电取代反应的活性顺序为（）A、B、C、D、,C,C,6、下列化合物中属于杂环化合物的是（）A、B、C、D、,7、吡咯比吡啶的碱性弱是因为（）A、吡咯能够给出质子 B、吡咯环比吡啶环小 C、吡咯的稳定性比吡啶小 D、吡咯N上的孤对电子参与了环的共轭体系，而吡啶N没有,C,D,