雜環(huán)化合物的合成講解

1、 雜環(huán)化合物：雜環(huán)化合物： 構(gòu)成環(huán)的原子除碳原子外還有O、S、N、P等雜原子 的一類環(huán)狀化合物 常見的分類有兩種： 1. 按骨架分類 2.按芳香性分類 單雜環(huán)（五元、六元、一雜、二雜等） 稠雜環(huán)（環(huán)數(shù)、雜原子數(shù)等） 非芳香性雜環(huán) 芳香性雜環(huán) 五元多芳雜環(huán) 六元缺芳雜環(huán) O N O O 非芳香性雜環(huán)非芳香性雜環(huán): : OO O 四氫呋喃 1,4二氧六環(huán) 四氫吡咯 六氫吡啶 奎寧環(huán) N N N H H (1氮雜二環(huán)2.2.2辛烷) 芳雜環(huán)化合物芳雜環(huán)化合物 : : 五元雜環(huán)： 呋 喃 噻 吩 吡 咯 furan thiophene pyrrole OSN H 吡唑 咪唑 噁唑 噻唑 pyrazol

2、e imidazole oxazole thiazole N N N N O N S N HH 六元雜環(huán)： 吡啶 噠嗪 嘧啶 吡嗪 pyridine pyridazine pyrimidine pyrazine N N NN N N N O SN H 苯并呋喃 苯并噻吩 吲哚(苯并吡咯) benzofuran thionaphthene indole 稠雜環(huán)： 苯并咪唑 苯并噁唑 苯并噻唑 嘌呤 benzomidazole benzoxazole benzothiazole purine N N H O N S N N NN N H N N N 喹 啉 異 喹 啉 吖 啶 quinoline

3、isoquinoline acridine 常見雜環(huán)的合成常見雜環(huán)的合成 OSN H 糠醛 TsOH:對甲苯磺酸 2.Yurev（佑尓業(yè)夫）法（佑尓業(yè)夫）法 以氧化鋁為催化劑，可以使吡咯、呋喃和噻吩的環(huán)系互變。 3.Paal-Knorr(帕路帕路-諾爾）合成法諾爾）合成法 用l,4-二羰基化合物為原料，在無水酸性條件下脫水得呋喃及其衍生物， 與氨或胺物質(zhì)反應(yīng)成吡咯及其衍生物，與硫化物反應(yīng)得噻吩及其衍生物。 4.Knorr（諾爾）合成法（諾爾）合成法 用氨基酮與具有更強(qiáng)-活潑氫的-酮酯或-二酮類化合物進(jìn)行縮合 來制備吡咯及其衍生物。 一般，氨基酮應(yīng)做成鹽酸鹽，或原位生成后立即參加反應(yīng)，以防止-

4、氨基酮發(fā)生自縮合反應(yīng)。 7.2 吡啶環(huán)系的合成吡啶環(huán)系的合成 吡啶同系物最重要的合成方法是Hantzsch A（韓奇）合成法（韓奇）合成法 用兩分子-羰基酸酯（如乙酰乙酸乙酯）、一分子醛和一分子氨發(fā)生縮 合作用制備吡啶及其衍生物。 這是一個(gè)很普遍的反應(yīng)，應(yīng)用范圍很廣，利用不同的醛及不同的-羰基 酸酯可以制備不同的取代吡啶。 類似的另一種方法是用-二羰基化合物與氰乙酰胺，在堿的作用下合成3- 氰基-2-吡啶酮，然后互變異構(gòu)轉(zhuǎn)為吡啶環(huán)，此方法也被廣泛應(yīng)用。 互變異構(gòu)互變異構(gòu) 取代吡啶也可以用-二羰基化合物和-氨基-，-不飽和羰基化合物 合成，例如：乙酰丙酮酸酯和-氨基巴豆酸酯在冷時(shí)縮合，得到取代

5、的吡啶羧酸酯： 1,2-唑可以用1,3-二羰基化合物二羰基化合物反應(yīng)制?。?1,2-唑也可以用腈類氧化物腈類氧化物來制?。?腈類氧化物可通過肟(w)氯化后再用堿反應(yīng)得到，或用硝基烷在異氰酸酯作 用下脫水得到。 需要注意的是，腈類氧化物很不穩(wěn)定，制得后需在原位立即反應(yīng)。 7.3 1,2-唑和唑和1,3-唑環(huán)系的合成唑環(huán)系的合成 1，3，5-三苯基吡唑 3，5-二甲基異噁唑 3,4-二苯基-5-異噁唑甲酸 1,3-唑可以用鏈中帶有雜原子的鏈中帶有雜原子的1,4-二羰基化合物二羰基化合物，在合適的條件下環(huán)化得到： 鏈中帶雜原子的1,4-二羰基化合物可用-鹵代酮氨解得-氨基酮，然后再與相應(yīng) 酸酐和酰氯

6、反應(yīng)制得。 2，5-二苯基噁唑 2,4,5-三苯基咪唑 2,5-二甲基噻唑 7.4 二嗪環(huán)系的合成二嗪環(huán)系的合成 1.噠嗪環(huán)的合成噠嗪環(huán)的合成 噠嗪環(huán)最重要的合成方法是用1,4-二羰基化合物二羰基化合物與肼肼（或取代的肼） 縮合，然后脫氫制備： 2.嘧啶環(huán)的合成嘧啶環(huán)的合成 嘧啶環(huán)可用1,3-二羰基化合物二羰基化合物與下列化合物縮合制備： 常用的1,3-二羰基化合物為丙二酸酯，-酮酸酯，-二酮、氰乙酸酯等，其 一般式為： 尿 素 urea 硫脲 thiourea 胍gu guanidine 脒 amidine 用各種不同的1，3-二羰基化合物二羰基化合物進(jìn)行反應(yīng)，可以得到不同的嘧啶衍生物嘧啶衍

7、生物， 例如丙二酸二酯與尿素在乙醇鈉作用下可得巴比妥酸巴比妥酸： 巴比妥酸巴比妥酸是一個(gè)平衡體系，可發(fā)生互變異構(gòu)，形成芳香體系，能溶于 NaOH,具有酸性，故稱巴比妥酸。 將巴比妥酸用三氯氧磷處理，羥基均被氯取代，然后再用HI還原，或用催 化劑將氯除掉，即得嘧啶嘧啶本身： 利用這兩個(gè)反應(yīng)，可以使環(huán)上的羥基轉(zhuǎn)為氯后還原除掉。 3.吡嗪環(huán)的合成吡嗪環(huán)的合成 吡嗪環(huán)可以由-氨基酮或醛自行縮合，或鄰二胺與1,2-二羰基化合物縮合， 先生成二氫吡嗪，然后由空氣自動(dòng)氧化脫氫或催化脫氫，得吡嗪環(huán)： 空氣 7.5 吲哚環(huán)系的合成吲哚環(huán)系的合成 例如： 如果要制吲哚吲哚本身，須用丙酮酸的苯腙反應(yīng)，形成2-吲哚甲

8、酸，然后脫羧 得到吲哚： 7.6 喹啉和異喹啉環(huán)系的合成喹啉和異喹啉環(huán)系的合成 1.Skraup（斯克勞普）合成法（斯克勞普）合成法 是喹啉及其衍生物最重要的合成方法 將苯胺（或其他芳胺）、甘油、硫酸和硝基苯（相應(yīng)于所用的芳胺）、氧化 劑（五氧化二砷或三氯化鐵）放在一起進(jìn)行反應(yīng)，所有反應(yīng)可以在同一體系 內(nèi)完成，產(chǎn)率很高。 甘油受到硫酸的作用失水生成丙烯醛 丙烯醛和苯胺發(fā)生Michael加成生成-苯氨基丙醛，然后通過醛的烯醇式在酸 的催化下發(fā)生失水作用，關(guān)環(huán)生成二氫化喹啉 二氫化喹啉受到硝基苯的氧化作用，失去一分子氫芳構(gòu)化得到喹啉。 若苯胺環(huán)上間位有給電子基團(tuán)，主要在在給電子基團(tuán)對位關(guān)環(huán)，得到7

9、-取代喹啉； 若苯胺環(huán)上間位有吸電基團(tuán)，主要在吸電子基團(tuán)鄰位關(guān)環(huán)，得到5-取代喹啉。 硝基苯硝基苯 Skraup反應(yīng)只有當(dāng)反應(yīng)劇烈時(shí)，才能得到較好的產(chǎn)量，但反應(yīng)過于猛 烈，有時(shí)又較難控制，故有很多改進(jìn)的方法，如加硫酸亞鐵等緩和劑 可使反應(yīng)順利進(jìn)行。 若用，-不飽和醛或酮代替甘油，或用飽和醛先發(fā)生羥醛縮合得到 ，-不飽和醛再進(jìn)行反應(yīng)，其結(jié)果是一樣的： 濃濃 2.Combes（康布斯）合成法（康布斯）合成法 用芳胺芳胺與1,3-二羰基化合物二羰基化合物反應(yīng)，首先得到高產(chǎn)率的-氨基烯酮，然后在 濃硫酸作用下，羰基氧質(zhì)子化，然后帶正電性的羰基碳原子向氨基鄰位的 苯環(huán)碳原子進(jìn)行親電進(jìn)攻，關(guān)環(huán)后，再失去水

10、得到喹啉： 關(guān)環(huán)的位置與上法中相同。 濃濃 3.Bischler-Napieralski（畢歇爾（畢歇爾-鈉皮爾拉斯基）合成法鈉皮爾拉斯基）合成法 是合成1-取代異喹啉最常用的方法 苯乙胺與羧酸或酰氯形成酰胺 在失水劑作用下，失水關(guān)環(huán) 脫氫得1-取代異喹啉化合物 Pictet-Gams（皮克特-蓋穆斯）改進(jìn)了這個(gè)方法，用-甲氧基或-羥基苯乙 胺衍生物進(jìn)行反應(yīng)，首先?；玫降孽０肥ゼ状蓟蛩?，得到不飽和酰 胺，再關(guān)環(huán)，直接得到異喹啉的衍生物： 四氫合萘四氫合萘 190 7.7 嘌呤環(huán)系的合成嘌呤環(huán)系的合成 嘌呤嘌呤環(huán)系可看作是由嘧啶嘧啶和咪唑咪唑并合而成的并環(huán)體系 是兩個(gè)平衡異構(gòu)體形成的平衡體系 Traube（陶貝）合成法（陶貝