第16杂环化合物.ppt

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1、1,在环状有机化合物中，构成环的原子除碳原子以外还含有其他原子（常见N、O、S），这种环状化合物就叫做杂环化合物（heterocyclic compounds）,但环酸酐、内酯、环氧乙烷，内酰胺等，不划入杂环,A：芳香性杂环,B：无芳香性杂环,第十六章 杂环化合物,具有（4n+2）电子杂环-芳香杂环,2,据统计:65%以上的有机化合物是杂环化合物.在生物体中绝大部分杂环化合物具有生理活性.杂环化合物重要新用途储能材料工程高分子材料杂环染料,3,储能材料某些杂环分子通过扩环和缩环反应，将太阳能储存起来.如:吡唑衍生物在光照下发生缩环反应，生成环丙烷取代的重氮化合物，后者可储能832J/g,4,工

2、程高分子材料最早的杂环高聚物：聚酰亚胺多种杂环高分子材料具有优良的耐高温、耐酸碱、耐氟化物和电绝缘性能,5,杂环染料,阴丹士林RSN,靛蓝,曙红,红汞,6,16.1 分类和命名一、分类 杂环化合物种类很多，常见五元，六元和稠杂环 1、含一个杂原子五元环,2、含一个杂原子六元环,7,3、含两个或以上杂原子的五、六元杂环,4、其他（生物碱）,碱烟,吗啡,可待因,咪唑 噻唑 imidazole thiazole,咖啡碱caffeine,8,二、命名 杂环化合物常以外文名称译音，并以口字旁表示环状化合物,吡咯Pyrrole,呋喃Furan,噻吩Thiophene,吡啶Pyridine,9,1、杂环上有

3、取代基时：在杂原子上开始编号。,2-甲基呋喃,3-甲基吡咯,2-呋喃甲醛,2、杂环上两相同杂原子时：由带取代基(或H)的杂原子开始。,咪唑 噻唑 噁唑 嘧啶,3、含多个不同杂原子时：按 O S N 顺序编号。,10,喹啉Quinoline,8-羟基喹啉,吲哚Indole,3-甲基吡啶,4-甲基-5-（-羟乙基）噻唑,11,16.2 五元杂环化合物的结构与物理性质,一、结构,12,二、五元杂环芳香性及稳定性 P425,13,16.3 呋喃P434、吡咯P426、噻吩P434的化学性质,一、吡咯NH上的取代反应,14,15,乙酰基硝酸酯,二、亲电取代反应1、呋喃,2-溴呋喃,2-硝基呋喃,16,2

4、、吡咯,17,噻吩可以在室温下直接用浓硫酸磺化，此反应常用来除去苯中的噻吩，制取无噻吩苯。,2噻吩磺酸,3、噻吩,18,2乙酰基噻吩,19,Diels-Alder 反应,双烯体：共轭双烯（S-顺式构象、双键碳上连给电子基）。亲双烯体：烯烃或炔烃（重键碳上连吸电子基）。,20,16.4 五元杂环化合物的合成,吡咯和呋喃的一般合成方法可以有三种方式，但共同之处在于：采用含有杂原子的取代基和活泼的羰基化合物反应,21,1、五元杂环化合物的合成,A、克诺尔（Knorr)合成法a-氨基酮和含活泼亚甲基的羰基化合物的缩合反应,2+3型环合反应,22,B、-卤代醛（或酮）与-羰基酯的缩合反应,汉栖,法义斯特

5、-本那瑞,23,16.5 呋喃、吡咯、噻吩衍生物,24,25,蓝绿色,B:CHO 黄绿色,26,一、重要的五元杂环衍生物-糠醛（-呋喃甲醛）1制备 农产品下脚料：甘蔗杂渣、花生壳、高粱杆、棉子壳-用稀酸加热蒸煮制取。,o,27,2糠醛的性质（为无-H的醛）（1）氧化还原反应,28,（2）歧化反应,（3）羟醛缩合反应,CHO,29,16.6 六元杂环化合物-吡啶P415,问题：A.吡啶有无芳香性？B.吡啶是否具有碱性？C.吡啶盐有无芳香性？,30,1、吡啶的碱性,吡啶为一弱碱，碱性比苯胺强，比脂肪胺弱的多。,pKb:4.2 4.8 8.8 9.4 13.6,31,吡啶呈碱性，可与强的无机酸成盐，

6、作为常用有机溶剂和碱性催化剂。P417,32,反应发生在位；、位不发生反应。,2亲电取代反应,如果没有强的定位基团，吡啶环一般不能发生傅氏反应。因为亲电取代反应都发生在位。，位不发生反应。,33,3亲核取代 吡啶环由于电子出现的几率密度低，易进行亲核取代,如两个 位都有取代基，则发生在 位。吡啶环的亲核取代反应在，位进行，这也与形成负离子的稳定性有关。,分析中间体的共振结构 亲核试剂进攻位：,34,4氧化还原反应（1）氧化反应,（2）还原反应吡啶比苯易还原，用钠加乙醇、催化加氢均使吡啶还原为六氢吡啶（即胡椒啶）。,哌啶(六氢吡啶),35,16.7 稠杂环化合物,稠杂环化合物是指苯环与杂环稠合或

7、杂环与杂环稠合在一起的化合物。常见的有喹啉、吲哚和嘌呤。,36,一、吲哚,吲哚是白色结晶，熔点52.5。极稀溶液有香味，可用作香料，浓的吲哚溶液有粪臭味。,37,吲哚的性质与吡咯相似，也可发生亲电取代反应，取代基进入-位。,38,二、喹啉,1喹啉的性质（1）取代反应,39,（2）氧化还原反应,40,烟碱(尼古丁)烟酸 烟酰胺,-吡啶甲酸,41,三、噻唑和咪唑,1、噻唑 无色液体，b.p117，与水互溶，弱碱性.天然产物、合成药物常含有噻唑结构：青霉素、维生素B1,青霉素,42,维生素B1（VB1）,43,小结,1.掌握呋喃、噻吩、吡咯、吡啶结构、命名和化合物的酸碱性 命名三原则 碱性（吡咯、吡啶与其他胺类化合物）2.熟悉杂环化合物的分类方法和喹啉及吲哚的杂环母体结构、编号顺序以及基本反应 亲电取代：呋喃、噻吩、吡咯（位），吡啶（位）亲核取代：吡啶（位）,