雜環(huán)化合物PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1 環(huán)系中可含一個、兩個或多個相同或不同的雜原子。環(huán)系中可含一個、兩個或多個相同或不同的雜原子。環(huán)可以有三元環(huán)、四元環(huán)、五元環(huán)、六元環(huán)或更大，環(huán)可以有三元環(huán)、四元環(huán)、五元環(huán)、六元環(huán)或更大，可以是稠合的環(huán)?？梢允浅砗系沫h(huán)。第十七章第十七章 雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物 雜環(huán)化合物種類繁多，約占全部已知有機(jī)化合物的雜環(huán)化合物種類繁多，約占全部已知有機(jī)化合物的 三分之一三分之一。第1頁/共34頁 本章介紹的是具有不同本章介紹的是具有不同芳香性芳香性的雜環(huán)化合物的雜環(huán)化合物（簡稱芳雜化合物）。（簡稱芳雜化合物）。 已經(jīng)學(xué)過的雜環(huán)化合物：已經(jīng)學(xué)過的雜環(huán)化合物：第2頁/共34頁17.2雜環(huán)化合物的分類和命名

2、雜環(huán)化合物的分類和命名喹啉喹啉 呋喃呋喃 噻吩噻吩吡咯吡咯吡啶吡啶吲哚吲哚 噻唑噻唑 嘧啶嘧啶第3頁/共34頁 命名命名2：環(huán)上只有一個雜原子時，有時也把靠近雜：環(huán)上只有一個雜原子時，有時也把靠近雜原子的位置叫原子的位置叫 位，其次為位，其次為 位，再次為位，再次為 位：位：第4頁/共34頁第5頁/共34頁 在沒有誤會的情況下，在沒有誤會的情況下，“雜雜”字可以省去。字可以省去。第6頁/共34頁 雜原子的未共用電子對參加了雜原子的未共用電子對參加了芳香性的六芳香性的六 電子體系的形成。電子體系的形成。體系符合體系符合4n+2休克爾規(guī)則。休克爾規(guī)則。17.3 雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)與芳香性雜環(huán)化合物的

3、結(jié)構(gòu)與芳香性雜原子均以雜原子均以sp2雜化（未雜化的雜化（未雜化的P上有上有2個電子參加成環(huán)）個電子參加成環(huán)）p(2), sp2(1,1,1)p(2), sp2(1,1,2)p(2), sp2(1,1,2)第7頁/共34頁 呋喃、吡咯、噻吩環(huán)中的雜原子上的未共用電子對呋喃、吡咯、噻吩環(huán)中的雜原子上的未共用電子對參與了環(huán)的共軛體系，使環(huán)上的電子云密度增大，故參與了環(huán)的共軛體系，使環(huán)上的電子云密度增大，故比苯容易發(fā)生比苯容易發(fā)生親電取代親電取代反應(yīng)，取代通常發(fā)生在反應(yīng)，取代通常發(fā)生在 -位位。 芳香性程度的比較：芳香性程度的比較：第8頁/共34頁取代反應(yīng)活性的次序取代反應(yīng)活性的次序 吡咯吡咯 呋喃

4、呋喃 噻吩噻吩 苯苯離域能離域能：152 117 88 67 KJ/mol -0.10 -0.03 -0.06 0 (不一致不一致)位電子位電子云密度云密度第9頁/共34頁 吡啶在發(fā)生吡啶在發(fā)生親電取代反應(yīng)親電取代反應(yīng)較苯困難，主要發(fā)生在較苯困難，主要發(fā)生在 位位。 相對來說，吡啶較易發(fā)生相對來說，吡啶較易發(fā)生親核取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)，取代基往往，取代基往往進(jìn)入進(jìn)入 位位。（2）六元雜環(huán)化合物）六元雜環(huán)化合物吡啶吡啶雜原子均以雜原子均以sp2雜化（未雜化的雜化（未雜化的P上有上有1電子參加成環(huán)）電子參加成環(huán)）P(1), Sp2(1,1,2)第10頁/共34頁 也可用共振式的疊加來表示，如吡咯：

5、也可用共振式的疊加來表示，如吡咯： 芳香族化合物的電荷分布：芳香族化合物的電荷分布： 環(huán)上碳原子電荷密度比苯大的稱為環(huán)上碳原子電荷密度比苯大的稱為多多 芳雜環(huán)芳雜環(huán)，通常為，通常為五元芳雜環(huán)；比苯小的，稱為五元芳雜環(huán)；比苯小的，稱為缺缺 芳雜環(huán)芳雜環(huán)，六元雜環(huán)。，六元雜環(huán)。第11頁/共34頁 電子數(shù)電子數(shù)=6 電子數(shù)電子數(shù)=8 電子數(shù)電子數(shù)=6非共軛體系非共軛體系 電子數(shù)電子數(shù)=6 電子數(shù)電子數(shù)=6N有有3個個 鍵的鍵的,如如-NH-,則則N為為SP2（1,1,1）,剩余剩余P=2電子電子( 電子電子)N有有2個個 鍵的鍵的,如如-N=,則則N為為SP2（1,1,2）,剩余剩余P=1電子電子(

6、 電子電子)下列化合物哪些具有芳香性？下列化合物哪些具有芳香性？有芳香性有芳香性有芳香性有芳香性有芳香性有芳香性有芳香性有芳香性反芳香性反芳香性無芳香性無芳香性第12頁/共34頁 實(shí)驗(yàn)室采用糠酸加熱脫羧制得：實(shí)驗(yàn)室采用糠酸加熱脫羧制得：17.4 五元不飽和雜環(huán)五元不飽和雜環(huán)呋喃呋喃（1）呋喃的制）呋喃的制備備第13頁/共34頁 硝化硝化（緩和試劑）：（緩和試劑）： 磺化磺化（緩和試劑）：（緩和試劑）：吡咯與吡咯與SO3的絡(luò)合物的絡(luò)合物（2）化學(xué)性質(zhì)）化學(xué)性質(zhì)（A）取代反應(yīng)）取代反應(yīng) 位取代位取代第14頁/共34頁 呋喃具有共軛雙鍵的性質(zhì)呋喃具有共軛雙鍵的性質(zhì)(雙烯合成雙烯合成) 在催化劑作用下

7、在催化劑作用下,呋喃加氫生成呋喃加氫生成四氫呋喃四氫呋喃 (優(yōu)良的溶劑優(yōu)良的溶劑和有機(jī)原料和有機(jī)原料): 傅傅-克?；磻?yīng)克?；磻?yīng)四氫呋喃四氫呋喃（B）加成反應(yīng)）加成反應(yīng)無芳香性無芳香性第15頁/共34頁 噻吩存在于煤焦油的粗苯中，約為粗苯含量的噻吩存在于煤焦油的粗苯中，約為粗苯含量的0.5%在石油和頁巖油中也含有噻吩及其同系物。在石油和頁巖油中也含有噻吩及其同系物。 噻吩的結(jié)構(gòu)：噻吩的結(jié)構(gòu)：（1）噻吩的制法）噻吩的制法噻吩噻吩丁烷、丁烯和丁二烯丁烷、丁烯和丁二烯方法方法1第16頁/共34頁方法方法3實(shí)驗(yàn)室制法實(shí)驗(yàn)室制法方法方法2第17頁/共34頁（2） 噻吩的性質(zhì)噻吩的性質(zhì)親電取代發(fā)生

8、親電取代發(fā)生在在 位位傅傅-克克反應(yīng)反應(yīng)第18頁/共34頁吡咯吡咯 吡咯的制吡咯的制備備（A）弱酸性）弱酸性第19頁/共34頁（B）取代反應(yīng)）取代反應(yīng)四碘吡咯四碘吡咯常用來代替碘仿作傷口消毒劑常用來代替碘仿作傷口消毒劑.第20頁/共34頁偶合反應(yīng)偶合反應(yīng)加氫反應(yīng)加氫反應(yīng)NHZn乙乙酸酸NHH2/Ni200度度NH第21頁/共34頁吲哚吲哚苯并吡咯苯并吡咯 吲哚的結(jié)吲哚的結(jié)構(gòu)構(gòu)NH 吲哚的制備吲哚的制備(1) Leimgruber-Batcho合成法合成法NHNOOOMeMeONNOON瑞尼鎳NH2NH2, H2ONH第22頁/共34頁 吲哚的化學(xué)反應(yīng)吲哚的化學(xué)反應(yīng)(2) 費(fèi)歇爾吲哚合成費(fèi)歇爾吲

9、哚合成NHNH2+R1R2H+NHR1R2（1 1）氮的堿性：不具有堿性，但是強(qiáng)酸性可以少量質(zhì)子化。）氮的堿性：不具有堿性，但是強(qiáng)酸性可以少量質(zhì)子化。（2）親電取代：主要發(fā)生在親電取代：主要發(fā)生在C3位。位。NHDMF,POCl3苯苯NHOHNHMe2NH,CH2OEtOH,rtNHN第23頁/共34頁 吡啶容易和吡啶容易和SO3結(jié)結(jié)合生成合生成N-磺酸吡啶，磺酸吡啶，作為緩和的磺化劑。作為緩和的磺化劑。17.5 六元雜環(huán)化合物六元雜環(huán)化合物吡啶吡啶第24頁/共34頁 吡啶與酰氯作用生成鹽，是良好的?；瘎哼拎づc酰氯作用生成鹽，是良好的?；瘎旱?5頁/共34頁吡啶不能起傅吡啶不能起傅-克反應(yīng)

10、克反應(yīng)親電取代親電取代 位取代位取代第26頁/共34頁 與與2-硝基氯苯相似，硝基氯苯相似，2-氯吡啶與堿或氨等親核試劑氯吡啶與堿或氨等親核試劑作用，可生成相應(yīng)的作用，可生成相應(yīng)的羥基吡啶羥基吡啶或或氨基吡啶氨基吡啶：強(qiáng)的親核試劑強(qiáng)的親核試劑親核取代親核取代 取代產(chǎn)物取代產(chǎn)物第27頁/共34頁第28頁/共34頁 吡啶經(jīng)催化氫化或用乙醇和鈉還原，可得吡啶經(jīng)催化氫化或用乙醇和鈉還原，可得六氫吡啶六氫吡啶：濕AgOH, ？第29頁/共34頁17.6 喹啉和異喹啉喹啉和異喹啉喹啉的制備喹啉的制備第30頁/共34頁喹啉的化學(xué)反應(yīng)喹啉的化學(xué)反應(yīng) 親電取代，進(jìn)入苯環(huán)的親電取代，進(jìn)入苯環(huán)的5，8-位（位（異環(huán)異