有机化学杂环化合物.ppt

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1、第12章 杂环化合物,基本要求：,1.掌握呋喃、吡咯、噻吩、吡啶、嘧啶、喹啉、吲哚、嘌呤及其衍生物的命名。2.掌握呋喃、吡咯、噻吩、吡啶的结构与芳香性的关系，结构与亲电取代反应活性的关系。3.掌握吡咯和吡啶的酸碱性，呋喃、吡咯、噻吩、吡啶的亲电取代反应(卤代、磺化)，还原反应，吡啶侧链的氧化反应。,一、命名:一般采用国际上通用的英文名称的音译法,呋喃,噻吩,吡咯,吡啶,嘧啶,喹啉,吲哚,吡唑 咪唑 噁唑 噻唑Pyrazole Imidazole Oxazole Thiazole,如杂环上有取代基，应从杂原子开始编号，并尽可能使取代基的位次较小。,2-甲基-5-乙基呋喃-甲基-乙基呋喃,4-甲基

2、吡啶-甲基吡啶,5-硝基-2-呋喃甲醛-硝基-呋喃甲醛,如含有两个不同杂原子，则两杂原子的编号尽可能小，并使杂原子上连有H原子或取代基的杂原子位次最小。,若两杂原子不同，则按O、S、N的顺序编号,5-甲基噻唑,1,4-二甲基-5-溴咪唑,喹啉 吲哚 嘌呤,喹啉，吲哚，嘌呤有自己独特的编号方式,二、五元杂环化合物,1、结构和芳香性,呋喃、噻吩、吡咯,一个闭合的环状共轭体系,符合休克尔4n+2规则，都具有芳香性,离域能呋喃、吡咯和噻吩的离域能分别为：67 kJmol-1、88 kJmol-1和117 kJmol-1比苯的离域能（150.5 kJmol-1）低，但比大多数共轭二烯烃的离域能（约122

3、8 kJmol-1）要大得多。,芳香性：苯噻吩吡咯呋喃,1）亲电取代反应,注意:,亲电取代反应活性:吡咯 呋喃 噻吩 苯,反应主要发生在-位,烯丙型较稳定,2、呋喃、噻吩和吡咯化学性质,呋喃、噻吩在室温与氯或溴反应很激烈，得到多卤代物。若在温和条件下，如用溶剂稀释及采用低温，可得到一卤代物，不活泼的碘则需在催化剂作用下进行。,（1）卤化,吡咯极易卤化生成四卤吡咯。,呋喃和吡咯很易被氧化，遇无机酸容易发生聚合，因而不能用硝酸硝化。通常用比较温和的非质子硝化试剂，如用硝酸乙酰酯,（2）硝化,（3）磺化吡咯和呋喃也不能用硫酸直接磺化，要用温和的非质子磺化试剂。,噻吩是这些五元杂环化合物中最稳定的一个

4、,可在室温下直接磺化：,苯和噻吩的分离,应用:,（4）烷基化和酰基化吡咯烷基化反应时易得混合物，因此用途不大。吡咯可用乙酐进行酰基化。,（5）呋喃的特殊反应,碱性极弱，比苯胺的碱性还要弱得多。,2吡咯的特殊反应,酸性比醇强而比酚弱,含氮化合物的碱性顺序：仲胺伯胺叔胺氨苯胺吡咯,糠醛具有一般醛基的性质，如可以发生银镜反应,3 糠醛,说明,三、一些具有生理活性五元杂环化合物,呋喃唑酮（痢特灵）,呋喃丙胺（抗血吸虫药）,卟吩胆色素原;通过生物体内特定酶的作用可转变成卟啉、叶绿素和维生素B12等重要生物活性物质,3-吲哚乙酸(植物生长促进剂),长春碱(R=CH3);长春新碱(R=CHO);抗癌药,维生

5、素B1,青霉素G,四、六元杂环化合物,1、结构和芳香性,sp2杂化,符合休克尔4n+2规则,一个闭合的共轭体系,具有芳香性。,2、吡啶的性质,）弱碱性（pKb=8.8）碱性:仲胺伯胺叔胺氨吡啶苯胺吡咯,吡啶及其衍生物能溶于强酸，用于鉴别、分离与提纯,2）亲电取代反应,亲电取代反应发生在位,1）亲电取代反应活性:吡啶 苯环噻吩呋喃吡咯2）吡啶环不能发生傅氏反应。3）亲电取代反应发生在位。,注意:,3.氧化还原反应吡啶比苯稳定，不易被氧化侧链可氧化生成相应的吡啶甲酸。,吡啶可被催化加氢或用乙醇和钠还原而成为六氢吡啶。,烟酰胺(维生素pp),异烟酰肼（雷米封）抗结核药,维生素B6,烟酰二乙胺（可拉明）中枢神经兴奋药,常见吡啶衍生物,五、喹啉和异喹啉,与吡啶类似,喹啉和异喹啉都有弱碱性（喹啉：pKb=9.15；异喹啉pKb=8.86）。喹啉和异喹啉的亲电取代反应（如硝化、磺化、溴化等）比吡啶容易，亲电试剂主要进攻苯环部分。亲核取代反应则发生在吡啶环上，其中喹啉主要在2-位取代，而异喹啉主要在1-位。,六、嘌呤,嘌呤是由一个咪唑环和一个嘧啶环稠合而成的一类重要化合物,茶碱 咖啡碱 可可碱,腺嘌呤,鸟嘌呤,