雜環(huán)化合物PPT課件

1、有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課 雜環(huán)化合物是指由碳原子和氧、硫、氮等雜原子共同組成的，具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物。 本章所要討論的雜環(huán)化合物是環(huán)系比較穩(wěn)定，具有一定芳香性的化合物。 環(huán)醚、內(nèi)酯、內(nèi)酐和內(nèi)酰胺等，不屬雜環(huán)化合物。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課第一節(jié)第一節(jié) 雜環(huán)化合物的分類和命名雜環(huán)化合物的分類和命名第二節(jié)第二節(jié) 五元雜環(huán)化合物五元雜環(huán)化合物第三節(jié)第三節(jié) 六元雜環(huán)化合物六元雜環(huán)化合物第四節(jié)第四節(jié) 重要的雜環(huán)化合物及其衍生物重要的雜環(huán)化合物及其衍生物*第五節(jié)第五節(jié) 生物堿生物堿有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課第一節(jié)第一節(jié) 雜環(huán)化合物的分類和命名雜環(huán)化合物的分類和命名

2、 一、雜環(huán)化合物的分類一、雜環(huán)化合物的分類五元雜環(huán)六元雜環(huán)。芳環(huán)并雜環(huán)雜環(huán)并雜環(huán)。 根據(jù)環(huán)的形式分類根據(jù)環(huán)中雜原子的數(shù)目分類雜環(huán)單雜環(huán)稠雜環(huán)含一個(gè)雜原子雜環(huán)含兩個(gè)雜原子雜環(huán)有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課 二、雜環(huán)化合物的命名二、雜環(huán)化合物的命名 1.譯音法譯音法 根據(jù)雜環(huán)化合物的英文名稱，選擇帶“口”字偏旁的同音漢字來(lái)命名。 呋喃 噻吩 吡咯 咪唑 噻唑 (furan) (thiophene) (pyrrole) (imidazole) (thiazole)OSNHSNNNH有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課吡啶 吡喃 嘧啶 吡嗪 吲哚 (pyridine) (pyran) (pyrimidine) (pyr

3、azine) (indole) 喹啉 異喹啉 嘌呤 苯并噻唑 (quinoline) (isoquinoline) (purine) (benzothiazole)NHNONNNNNNSNNNNNH有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課2.系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法 適用于雜環(huán)衍生物的命名適用于雜環(huán)衍生物的命名 (1) 選母體選母體與芳香族化合物命名原則類似，當(dāng)雜環(huán)上連有R、X、OH、NH2等取代基時(shí)，以雜環(huán)為母體；如果連有CHO、COOH、SO3H等時(shí)，把雜環(huán)作為取代基 。 (2) 雜環(huán)編號(hào)雜環(huán)編號(hào) 雜環(huán)上連有取代基時(shí)，需要給雜環(huán)編號(hào)，編號(hào)規(guī)則如下。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課 從雜原子開始編號(hào)，雜原子位次為1。當(dāng)

4、環(huán)上只有一個(gè)雜原子時(shí)，也可把與雜原子直接相連的碳原子稱為位，其后依次為位和位。 2-呋喃甲醛（糠醛） 8-羥基喹啉 (-呋喃甲醛) （不叫8-喹啉酚） 12345N678OHO12345_CHO有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課 若含有多個(gè)相同的雜原子，則從連有氫或取代基的雜原子開始編號(hào)，并使其他雜原子的位次盡可能最小。 NNHCH3_12345（4-甲基咪唑） 12345_ClSN（4-氯噻唑） 若含有不相同的雜原子，按O、S、N的順序編號(hào)。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課12345678NNNNNHNH2123456789 COOH 某些特殊的稠雜環(huán)，不符合以上編號(hào)規(guī)則，有其特定的編號(hào)。 4-異喹啉甲酸 6

5、-氨基嘌呤（不叫6-嘌呤胺） 當(dāng)當(dāng)N上連有取代基時(shí)，往往用上連有取代基時(shí)，往往用“N”表示取代基表示取代基的位置。的位置。 N_CH3（N-甲基吡啶） 有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課第二節(jié)第二節(jié) 五元雜環(huán)化合物五元雜環(huán)化合物 一、呋喃、噻吩、吡咯的結(jié)構(gòu)一、呋喃、噻吩、吡咯的結(jié)構(gòu)呋喃 噻吩 吡咯 呋喃、噻吩、吡咯電子數(shù)符合休克爾規(guī)則（4n+2），因此具有芳香性。ONHS. . .有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課 在呋喃、噻吩、吡咯分子中，是由5個(gè)原子，6個(gè)電子組成的共軛體系，使環(huán)上碳原子的電子云密度增加，所以稱為富電子芳雜環(huán)或多電子芳雜環(huán)。 另外，吡咯分子中的氮原子上連有一個(gè)氫原子，由于氮原子的p電子參與了環(huán)

6、上共軛，降低了對(duì)這個(gè)氫原子的吸引力，使得氫原子變得比較活潑，具有弱酸性。 呋喃、噻吩、吡咯分子中各原子間的鍵長(zhǎng)并不完全相等，因此芳香性比苯差。 電負(fù)性強(qiáng)弱順序是：氧氮硫， 芳香性強(qiáng)弱順序是：苯噻吩吡咯呋喃。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課呋喃呋喃有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課噻吩噻吩有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課吡咯吡咯有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課 二、呋喃、噻吩、吡咯的性二、呋喃、噻吩、吡咯的性質(zhì)質(zhì) 呋喃存在于松木焦油中，其蒸氣遇到浸過鹽酸的松木片時(shí)呈綠色綠色，叫做松木片反應(yīng)松木片反應(yīng)。此現(xiàn)象可用來(lái)鑒定呋喃。 噻吩存在于煤焦油的粗苯及石油中，在濃硫酸存在下，與靛紅一同加熱顯示藍(lán)色藍(lán)色，反應(yīng)靈敏?？捎脕?lái)檢驗(yàn)噻吩。 吡

7、咯存在于煤焦油和骨焦油中，其蒸氣或其醇溶液能使浸過鹽酸的松木片呈紅色紅色，此反應(yīng)可用來(lái)鑒定吡咯。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課 1. 親電取代反應(yīng)親電取代反應(yīng) 呋喃、噻吩、吡咯都比苯容易發(fā)生親電取代反應(yīng)，取代主要發(fā)生在位。它們反應(yīng)的活性順序?yàn)椋哼量┻秽绶员竭量┻秽绶员健?1) 鹵化鹵化 O+ Br225Br_O+ HBr2-溴呋喃（75%）二氧六環(huán)S+ Br2Br_+ HBrSCH3COOH2-溴噻吩HN+ 4I2 + 4NaOHN_IIII+ 4NaI + 4H2O四碘吡咯有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課(2) 硝化硝化 呋喃、噻吩、吡咯的硝化，常使用比較緩和的硝化劑（硝酸乙酰酯）在低溫下進(jìn)行硝化。硝

8、酸乙酰酯由硝酸和乙酸酐反應(yīng)制得。OONO2+ CH3COONO2-530_CH3COOH+硝酸乙酰酯SNO2+ CH3COONO2_CH3COOHS0乙酸或乙酐+NNO2+ CH3COONO2_CH3COOHN-10HH+乙酐有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課(3) 磺化磺化 呋喃和吡咯遇酸容易發(fā)生環(huán)的破裂，磺化時(shí)常使用比較緩和的磺化劑（吡啶三氧化硫）。_N SO3SO3HNClCH2CH2ClO+O+吡啶三氧化硫-呋喃磺酸-吡咯磺酸_N SO3SO3HN+NHNH有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課利用此性質(zhì)可分離或除去粗苯中的噻吩。利用此性質(zhì)可分離或除去粗苯中的噻吩。-噻吩磺酸能溶于濃硫酸，而且易發(fā)生水解反應(yīng)。

9、_SSO3H100150+ H2OS+ H2SO4（?。┼绶栽谑覝叵驴扇苡跐饬蛩?，并發(fā)生磺化反應(yīng)。 S_S+ H2SO4SO3H + H2O濃-噻吩磺酸有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課2. 加成反應(yīng)加成反應(yīng) ONi, 5MPa100+ 2H2O四氫呋喃S0.20.4MPaPdS+ 2H2四氫噻吩NNi200NH+ 2H2H四氫吡咯有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課第三節(jié)第三節(jié) 六元雜環(huán)化合物六元雜環(huán)化合物 一、吡啶的結(jié)構(gòu)一、吡啶的結(jié)構(gòu)NN原子為sp2雜化 吡啶電子數(shù)符合休克爾規(guī)則，具有芳香性。吡啶的芳香性比苯弱。.有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課吡啶吡啶有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課二、吡啶的性質(zhì)二、吡啶的性質(zhì) 吡啶存在于煤

10、焦油及頁(yè)巖油中。是一種弱堿，能使?jié)駶?rùn)的石蕊試紙變藍(lán)，可用此性質(zhì)鑒定吡啶。吡啶能與無(wú)水氯化鈣生成配合物，所以不能使用氯化鈣干燥吡啶。1.堿性堿性 吡啶氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子（吡啶氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子（sp2雜化電子）雜化電子）沒有參與共軛，可與質(zhì)子結(jié)合，因此具有堿性。沒有參與共軛，可與質(zhì)子結(jié)合，因此具有堿性。 不同化合物的堿性大小順序?yàn)椋篘_NNHNH3NH2H四氫吡咯 氨 吡啶 苯胺 吡咯有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課 吡啶容易與三氧化硫結(jié)合，生成吡啶三氧化硫。NN+SO3-+ SO3吡啶三氧化硫 吡啶與叔胺相似，也可與鹵代烷作用生成季銨鹽。 _N+ C15H31ClNC15H31Cl -+氯化十

11、五烷基吡啶N+ H2SO4NH+HSO4-2NaOHN+ Na2SO4 + 2H2O吡啶硫酸鹽 利用此反應(yīng)可分離、提純吡啶，也可用吡啶吸收反應(yīng)中所生成的酸。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課2.取代反應(yīng)取代反應(yīng) 吡啶的取代反應(yīng)，主要發(fā)生在位，且反應(yīng)比苯困難。吡啶不發(fā)生傅克反應(yīng)。_N300300Br2 ,KNO3 + H2SO4NNNBr_NO2SO3H_220濃H2SO4 , HgSO4浮石，氣相溴吡啶硝基吡啶吡啶磺酸有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課3.加成反應(yīng)加成反應(yīng) 4.氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) HN+ H2PtCH3COOHN 吡啶比苯穩(wěn)定，不易被氧化劑氧化，當(dāng)環(huán)上連有含-氫的側(cè)鏈時(shí)，側(cè)鏈容易被氧化成羧基。_NC

12、H3_NCOOHKMnO4 , OH-吡啶甲酸（煙酸）_NCH3ONCOOH-吡啶甲酸（異煙酸）有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課第四節(jié)第四節(jié) 重要的雜環(huán)化合物及其衍生物重要的雜環(huán)化合物及其衍生物一、呋喃衍生物一、呋喃衍生物1.糠醛糠醛O_CHO 糠醛具有芳香醛的特征。性質(zhì)與苯甲醛相似，糠醛具有芳香醛的特征。性質(zhì)與苯甲醛相似，可以發(fā)生氧化、還原、歧化及環(huán)上取代等反應(yīng)?？梢园l(fā)生氧化、還原、歧化及環(huán)上取代等反應(yīng)。2.呋喃唑酮（痢特靈呋喃唑酮（痢特靈 ）3.呋喃妥因（呋喃坦丁呋喃妥因（呋喃坦丁 ）_NOOO2NCH NO_OO2NCHNOONNH有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課二、吡啶衍生物1維生素維生素B1CH2N

13、NNH2CH3H3CCH2CH2OHClNS-+3維生素維生素PP包括煙酸和煙酰胺兩種物質(zhì)。包括煙酸和煙酰胺兩種物質(zhì)。 2雷米封雷米封 又名異煙肼異煙肼。NNCOOHCONH2煙酸煙酰胺（ -吡啶甲酸）（ -吡啶甲酰胺）N CONHNH2異煙肼（ -吡啶甲酰肼）有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課三、嘧啶三、嘧啶嘧啶 嘧啶具有弱堿性，可與強(qiáng)酸成鹽，其堿性比吡啶弱。NNNH2OHNNNH2HONN4-氨基-2-羥基嘧啶 4-氨基-2-氧嘧啶 胞嘧啶（胞嘧啶（C）有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課NNOHOHH3CNNOHOHH3C5-甲基-2，4-二氧嘧啶 5-甲基-2，4-二羥基嘧啶 胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）2，4

14、-二羥基嘧啶 2，4-二氧嘧啶 尿嘧啶（尿嘧啶（U）NNOHOHNNOHOH有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課6-氨基嘌呤（腺嘌呤）（A )2-氨基-6-羥基嘌呤 2-氨基-6-氧嘌呤 鳥嘌呤（G）四、嘌呤四、嘌呤HNNOHH2NNNHONNHNNH2NNNHHNNNHHNNNH2NN有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課第五節(jié)第五節(jié) 生物堿生物堿1物理性質(zhì)物理性質(zhì)一、生物堿的分類和命名一、生物堿的分類和命名 生物堿是指存在于生物體內(nèi)，有一定生理活性的堿性含氮雜環(huán)化合物。 二、生物堿的性質(zhì)二、生物堿的性質(zhì) 2化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)(1) 堿性堿性 (2) 沉淀反應(yīng)沉淀反應(yīng) 大多數(shù)生物堿或生物堿的鹽類水溶液，能與一些試劑生成

15、不溶性沉淀。這些試劑稱為生物堿沉淀劑生物堿沉淀劑。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課 沉淀劑是復(fù)鹽、雜多酸和某些有機(jī)酸，例如，碘-碘化鉀、碘化汞鉀、碘化鉍鉀、磷鉬酸、硅鎢酸、 、苦味酸和鞣酸等。不同生物堿能與不同生物堿能與不同的沉淀試劑作用呈不同顏色的沉淀。不同的沉淀試劑作用呈不同顏色的沉淀。 (3) (3) 顯色反應(yīng)顯色反應(yīng) 一些氧化劑或脫水劑，例如，高錳酸鉀、重鉻酸鉀、濃硝酸、濃硫酸、釩酸銨或甲醛的濃硫酸溶液等。它們能與不同的生物堿反應(yīng)呈現(xiàn)不同的顏色。 顯色劑在色譜分析上常作為生物堿的鑒定試顯色劑在色譜分析上常作為生物堿的鑒定試劑。劑。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)授課授課三、重要的生物堿三、重要的生物堿 2麻黃堿麻黃堿 又名尼古丁尼古丁，劇毒，屬吡啶衍生物類生物堿。為無(wú)色或微黃色液體，在煙草中以檸檬酸鹽或蘋果酸鹽的形式存在。煙堿也是有效的農(nóng)