雜環(huán)化合物的合成

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)ONOO非芳香性雜環(huán)非芳香性雜環(huán): :OOO四氫呋喃 1,4二氧六環(huán)四氫吡咯 六氫吡啶 奎寧環(huán) NNNHH(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 OSNH吡唑 咪唑 噁唑 噻唑pyrazole imidazole oxazole thiazole

2、NNNNONSNHH六元雜環(huán)： 吡啶 噠嗪 嘧啶 吡嗪pyridine pyridazine pyrimidine pyrazine NNNNNNNOSNH 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 NNHONSNNNNNHNNN 喹 啉 異 喹 啉 吖 啶quinoline isoquinoline acridine 常見雜環(huán)的合成常見雜環(huán)的合成 OSNH糠醛TsOH:對甲苯磺酸 2.Yurev（佑尓

3、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-活潑氫的-酮酯或-二酮類化合物進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-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

4、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?；プ儺悩?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縮合，得到取代的吡啶羧酸酯： 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取：腈類氧化物可通過肟(w)氯化后再用堿反應(yīng)得到

5、，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

6、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guguanidine脒amidine 用各種不同的1，3-二羰基化合物二羰基化合物進行反應(yīng)，可以得到不同的嘧啶衍生物嘧啶衍生物，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

7、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

8、氧化二砷或三氯化鐵）放在一起進行反應(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，主要在在給電子基團對位關(guān)環(huán)，得到7-取代喹啉；若苯胺環(huán)上間位有吸電基團，主要在吸電子基團鄰位關(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，才能得到較好的產(chǎn)量，但反應(yīng)過于猛烈，有時又較難控制，故有很多改進的方法，如加硫酸亞鐵等緩和劑可使反應(yīng)順利進行。若用，-不飽和醛

9、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)碳原子進行親電進攻，關(guān)環(huán)后，再失去水得到喹啉：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）改進了這個方法，用-甲氧基或-羥基苯乙胺衍生物進行反應(yīng)，首先酰化，得到的酰胺失去甲醇或水，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1907.7 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)體系是兩個平衡異構(gòu)體形成的平衡體系 Traube（陶貝）合成法（陶貝）合