第十五章雜環(huán)化合物2

1、有機(jī)化合物的基本類型鏈狀化合物鏈狀化合物環(huán)狀化合物環(huán)狀化合物純碳環(huán)化合物純碳環(huán)化合物雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物含有非碳成環(huán)原子的環(huán)狀化合物含有非碳成環(huán)原子的環(huán)狀化合物成環(huán)原子均為碳原子的環(huán)狀化合物成環(huán)原子均為碳原子的環(huán)狀化合物(C)n(C)nZ雜原子常見雜原子為N、O、S 第一節(jié) 分 類 和 命 名 一、 分 類1. 根據(jù)是否有芳香性分類芳雜環(huán) 脂雜環(huán)NHNNONNHNNSONHOOOOONHNNONNHNNS2. 根據(jù)環(huán)狀大鍵的電荷密度分類芳雜環(huán)芳雜環(huán)NNNNNNNSONNHHNNNNNNNSONNHH具有吸電子具有吸電子 型電子結(jié)構(gòu)的芳雜環(huán)型電子結(jié)構(gòu)的芳雜環(huán)66具有斥電子具有斥電子 型電子結(jié)構(gòu)的

2、芳雜環(huán)型電子結(jié)構(gòu)的芳雜環(huán)653. 根據(jù)環(huán)的大小分類三元雜環(huán)四元雜環(huán)五元雜環(huán)六元雜環(huán)七元雜環(huán)八元雜環(huán)大環(huán)雜環(huán)常見雜環(huán)為五元雜環(huán)六元雜環(huán)4. 根據(jù)雜原子數(shù)目分類含一個雜原子含二個雜原子含多個雜原子同多雜雜環(huán)（含一種雜原子的多雜雜環(huán)）混多雜雜環(huán)（含兩種以上雜原子的多雜雜環(huán)）NHNNONONNNHNSNHNNONONNNHNSNSNSHO3SH2SO42 5 0 發(fā)發(fā) 煙煙HgSO4NNNNNNNNN1351213145. 根據(jù)環(huán)的數(shù)目分類單環(huán)雜環(huán)二環(huán)雜環(huán)多環(huán)雜環(huán)稠雜環(huán)（雜環(huán)與雜環(huán)稠合）芳稠雜環(huán)（苯環(huán)與雜環(huán)稠合）NHNNONONNNHNSNNNNH2NH2H2N三聚氰胺 H2N-CN (氰胺）6. 根

3、據(jù)多環(huán)的連接方式分類稠（環(huán)）雜環(huán)橋（環(huán))雜環(huán)螺（環(huán)）雜環(huán)巨雜環(huán)雜環(huán)多面體丁公藤堿河豚毒素氮穴類化合物卟吩環(huán)系大環(huán)醚 二、 命 名 基本原則： 以IUPAC組織1979年制定的規(guī)則為標(biāo)準(zhǔn)，以具有特定俗名和半俗名的45個雜環(huán)化合物為命名的基礎(chǔ)，以我國的“音譯法”為原則對雜環(huán)化合物進(jìn)行命名（一） 特定雜環(huán)母核的命名規(guī)則1. 單雜環(huán)母核編號一般從雜原子開始，順著環(huán)依次編號；（單雜環(huán)母核編號一般從雜原子開始，順著環(huán)依次編號；（p465)2. 環(huán)上有取代基時，編號應(yīng)使有取代基的碳原子的位次盡可能最??；環(huán)上有取代基時，編號應(yīng)使有取代基的碳原子的位次盡可能最小；(p466)3. 若同一環(huán)上有多個雜原子時，應(yīng)使

4、雜原子的若同一環(huán)上有多個雜原子時，應(yīng)使雜原子的位數(shù)和位數(shù)和盡可能最??；盡可能最??；(p465)4. 混多雜雜環(huán)化合物應(yīng)按混多雜雜環(huán)化合物應(yīng)按 O S NH N= 優(yōu)先順序編號；優(yōu)先順序編號；(p465)NHOS13452 NHE t3 ONHNHNH2523N63452 NC H3NH1N63452 NC H3NH16O12345NNHNO3452112345NNH34521NO12345NNNH3452112345NSNNHNO3452112345NNH34521NO12345NNNH34521NNNNNNNNN135121314NHHN612345634521NH7634521O76345

5、21S7125NNH3521345467NN1234678867634521NHNN7234561NHNNN789234561789NH234561789N10234561789NN10234561789SHN105. 只有一個雜原子的單雜環(huán)也可采用希臘字母表示法，從雜原子的鄰近碳原子只有一個雜原子的單雜環(huán)也可采用希臘字母表示法，從雜原子的鄰近碳原子 依次編號；（依次編號；（p465-466)OH3CCH3NCOOH6. 稠雜環(huán)有其固定的編號順序（稠雜環(huán)有其固定的編號順序（p466），一般從一端開始依次編號，），一般從一端開始依次編號，共用共用 的碳原子一般不編號；注意使雜原子盡可能取較小的編

6、號，并的碳原子一般不編號；注意使雜原子盡可能取較小的編號，并遵守雜原遵守雜原 子的優(yōu)先順序（子的優(yōu)先順序（p466 吩噻嗪）吩噻嗪） 嘌呤和異喹啉的編號是特例（嘌呤和異喹啉的編號是特例（p465）7. 雜環(huán)母核的名稱和編號確定后，可將取代基的名稱連同位置編號以雜環(huán)母核的名稱和編號確定后，可將取代基的名稱連同位置編號以詞頭詞頭 或或詞尾詞尾的形式加在雜環(huán)名前和名后（的形式加在雜環(huán)名前和名后（p466-467)234561NNHNH2PhCO7NOHISO3H234561NNNNPhCOCH3OOCH37898. “標(biāo)氫”或“指示氫”的標(biāo)記方法：當(dāng)環(huán)上已經(jīng)含有最多數(shù)目的非累積雙鍵時，成環(huán)的飽和原子

7、所連接的氫原子稱為“標(biāo)氫”或“指示氫”。當(dāng)雜環(huán)母核上連有標(biāo)氫時，應(yīng)給標(biāo)氫盡可能低的編號，且將標(biāo)氫用位次加H (斜體大寫)的形式寫在母體名稱的前面。例如：NNOOHNHN9.“額外氫” 或“外加氫”，的標(biāo)記方法：當(dāng)環(huán)上不含有最多數(shù)目的非累積雙鍵時，多出的飽和氫原子稱為“額外氫”或“外加氫”。當(dāng)雜環(huán)母核上連有額外氫時，要標(biāo)明其位次和數(shù)目，全飽和時位次可略。例如：ONHONHONHNHNH2523N63452 NC H3NH110.“活潑氫” 或互變異構(gòu)體的標(biāo)記方法：當(dāng)環(huán)上含有活潑氫或可能存在互變異構(gòu)體時，要標(biāo)明兩種可能的位次。例如：234561NHNNN789789NNNHNNNHCH3NHNCH

8、31234554321NNOHHOHNNHOO（二） 無特定名稱的稠雜環(huán)母核的命名規(guī)則SO噻吩并2,3-b呋喃附加環(huán)基本環(huán)附加環(huán)原子編號基本環(huán)邊編號1. 基本環(huán)的選擇原則（1） 芳稠雜環(huán)選雜環(huán)為基本環(huán) 如（1）（2） 多雜稠雜環(huán)按NOS順序選擇基本環(huán)如（2）（3) 選環(huán)最大的如（3）（4）選雜原子種類數(shù)目最多的環(huán)如（4）和（6）（5）環(huán)大小相同，雜原子種類數(shù)目相同時，選稠合前雜原子編號（位數(shù)和） 較低者為基本環(huán)(4) (5) (6)OSNHOO(1) (2) (3)NNNNNNNNONNH 苯并呋喃 噻吩并吡咯 呋喃并吡喃 吡啶并嘧啶 吡嗪并噠嗪 吡唑并f唑 2. 稠合邊的表示方法稠雜環(huán)的稠合

9、邊（即共用邊）是用附加環(huán)和基本環(huán)兩組分的位號來表示基本環(huán)： 按原有單雜環(huán)編號規(guī)則用英文字母a、b、c、d表示各邊（1,2原子之間為a, 2,3原子之間為b)附加環(huán): 用阿拉伯?dāng)?shù)字、1、2、3標(biāo)注各個成環(huán)原子；當(dāng)有選擇時，應(yīng)使稠合邊位號盡可能較小。 SO1234abcdHNSbcd12a345基本環(huán)附加環(huán)基本環(huán) 附加環(huán)走向一致走向一致書寫次序：附加環(huán)與基本環(huán)稠合處的位號（兩個數(shù)字）附加環(huán)并X，Y-Z基本環(huán)基本環(huán)與附加環(huán)稠合處的邊號（一個字母）SO1234abcd噻吩并3,2-b吡咯NSdcba苯并d噻唑HNSbcd12a345噻吩并2,3-b呋喃附加環(huán)數(shù)字書寫的先后要與基本環(huán)編邊的走向一致(順配

10、逆走向一致）！順時針順時針不一致不一致3. 周邊編號方法稠雜環(huán)的命名在選擇了基本環(huán)并對稠合邊進(jìn)行標(biāo)示后，最后需對整個雜環(huán)的周邊進(jìn)行標(biāo)號，以標(biāo)明取代基的位置。編號與芳稠雜環(huán)相似，共用的碳原子不編號，共用的雜原子要編號。 cNNSPhb12a34567123cNONNHb12a34561234d5 5-苯基咪唑并2,1-b噻唑5-phenylimidazolo2,1-bthiazole6H-吡唑并4,5-d噁唑6H-pyrazolo4,5-doxazole不一致不一致走向一致走向一致NHNabc1234561234567891011 7H-吡啶并4，3-c咔唑7H-pyrido4,3-ccarba

11、zole環(huán)系的正確畫法：（1）六元環(huán)要豎寫，五元環(huán)一角要在正下方或正上方（2）要使橫排環(huán)數(shù)最多，如有選擇應(yīng)使右上象限環(huán)數(shù)最多，且左上象限環(huán)數(shù)最少HNHNHNHNNH正確不正確正確不正確不正確不一致不一致 4-羥基-1H-吡唑并3，4-d嘧啶別嘌醇（Allopurinol）NNNHNOH1234567abcd1234NPhNS1234567123abc6-(5-氯吡啶-2-基）-5-(4-甲基哌嗪-1-基）甲酰氧基-7-氧代-6，7-二氫-5H-吡咯并3,4-b吡嗪 佐匹克隆(Zopiclone） （6S）-6-苯基-2，3，5，6四氫咪唑并 2,1-b噻唑 左旋咪唑(Levamisole）NN

12、NNClONNOCOCH31234567ba1234c 第二節(jié) 六元雜環(huán)化合物NNNN 吡啶 喹啉 異喹啉 吖啶b.p./ 115.5 238 242.2 345-346 水溶度 熱水 幾乎不溶 沸水中稍溶 d420 0.9818 1.0929 1.0986 1.0829 pKa 5.19 4.94 5.42 5.58 共軛能：共軛能：31kJ/molsp2軌道有未軌道有未共 用 電 子 對共 用 電 子 對 一、 吡 啶66苯型芳香大鍵未共用電子對未共用電子對未參與環(huán)上的未參與環(huán)上的共軛體系共軛體系NHNNHNH-+-+-+1.430.840.841.011.010.87由于氮原子與環(huán)碳原子

13、構(gòu)成了由于氮原子與環(huán)碳原子構(gòu)成了-共軛體系，氮原子對環(huán)碳原子產(chǎn)生了共軛體系，氮原子對環(huán)碳原子產(chǎn)生了-C效應(yīng)，使環(huán)上效應(yīng)，使環(huán)上、原子上的原子上的電荷產(chǎn)生交替極化，總體效果相當(dāng)電荷產(chǎn)生交替極化，總體效果相當(dāng)于硝基苯中的硝基，環(huán)碳原子的平均于硝基苯中的硝基，環(huán)碳原子的平均電荷密度電荷密度 。因此，像吡啶一類的含氮六元雜環(huán)又被稱為因此，像吡啶一類的含氮六元雜環(huán)又被稱為與硝基苯與硝基苯類似，它們的親電取代變難，親核取代變易，氧化變難。還原變易。類似，它們的親電取代變難，親核取代變易，氧化變難。還原變易。qqqqqC=(6-1.43)/5=0.914 1.0N-+鈍化的芳香環(huán)鈍化的芳香環(huán)缺缺的芳雜環(huán)的芳

14、雜環(huán)環(huán)上碳原環(huán)上碳原子子電荷平電荷平均密度均密度qCCC+NOO-+-NHNNHNHf質(zhì)質(zhì)質(zhì)質(zhì)f質(zhì)劑質(zhì)劑-I、-C方向一致方向一致只有只有-I效應(yīng)效應(yīng)N-+ 1. 堿性與成鹽反應(yīng)脂肪胺芳香胺吡啶sp3sp2B型型sp2A型型R NH2 NH3 NNH2氨sp3NN氮原子的兩種氮原子的兩種spsp2 2不等性雜化狀態(tài)不等性雜化狀態(tài)孤對電子孤對電子處于處于sp2軌道軌道孤對電子孤對電子處于處于p軌道軌道NA型型B型型NH氮原子的堿性與孤對電子所處軌道雜化狀態(tài)的關(guān)系氮原子的堿性與孤對電子所處軌道雜化狀態(tài)的關(guān)系 spsp3 3 sp sp2 2 sp p sp pNNOHNOHNOHNOHN插烯內(nèi)酰胺

15、插烯內(nèi)酰胺吡啶酮吡啶酮吡啶酮吡啶酮pKa=3.4 吡啶在合成上常作為有機(jī)堿（酰化反應(yīng)的催化劑與縛酸劑）ROTs+TsClNROH+NH ClRCH+NC(CO2C2H5)2RCHOCH2(CO2C2H5)2COOHOHAc2ONCOOHOCOCH3+NH OAc吡啶鹽酸鹽吡啶鹽酸鹽吡啶醋酸鹽吡啶醋酸鹽NSO3NSO3+CH2Cl2N+ CrO3NCrO3非質(zhì)子性磺化劑非質(zhì)子性磺化劑非質(zhì)子性氧化劑非質(zhì)子性氧化劑N-鉻酸吡啶鉻酸吡啶N-磺酸吡啶磺酸吡啶Sarrett試劑試劑Py2CrO3 (p.157)發(fā)煙發(fā)煙H2SO4NSO3蒸蒸餾餾制備：制備：CH3CNHOOHNSO3CH3CNHOOHSO3

16、-+N2HCl(冷）CH3CNHOOHSO3H+ N+HCl-接受瓶中裝有吡啶接受瓶中裝有吡啶 2. 與鹵代烷、酰鹵和酸酐的反應(yīng)NCH3NCH3II+羰基電正性羰基電正性酰鹵羰基電正性酰鹵羰基電正性NRCC lONRCOC lR O HRCO R ON C lH+氯化氯化-N酰?；拎せ拎ぴ谶拎さ拇嬖谙?，酰鹵和酸酐對醇、酚、胺的?；磻?yīng)具有催化加速作用。在吡啶的存在下，酰鹵和酸酐對醇、酚、胺的?；磻?yīng)具有催化加速作用。此種?；瘲l件又稱為此種酰化條件又稱為肖登肖登-鮑曼（鮑曼（Schott-Baumann)?；瘎；瘎┗蚍Q或稱肖登肖登-鮑曼催化劑鮑曼催化劑(p.379，p.433)Cl +OO

17、HPyOOOOO+ HOCOOHPyOCOOHONRCOROHNRCOROHRCOORHN+RCORONH+酰基化試劑?；噭┻拎こ洚?dāng)一個吡啶充當(dāng)一個好的離去基團(tuán)好的離去基團(tuán)肖登鮑曼?；瘎┬さ酋U曼酰化劑吡啶與硝鎓鹽（吡啶與硝鎓鹽（NO2+BF4）很容易發(fā)生作用生成鹽：）很容易發(fā)生作用生成鹽：NCH3+ NO2+BF4-H2O室溫NCH3NO2BF4-1-硝基硝基-2-甲基吡啶氟硼酸鹽甲基吡啶氟硼酸鹽非質(zhì)子性非質(zhì)子性硝化劑硝化劑H2NNCH3NO2H2NNO2 + N+HBF4-幾乎無幾乎無o-、m-位硝化產(chǎn)物和氧化副產(chǎn)物（參見位硝化產(chǎn)物和氧化副產(chǎn)物（參見p.437）起強(qiáng)吸電起強(qiáng)吸電子基作用子

18、基作用 鈍鈍 化化 取代取代NNSO3HNBr濃濃 H2SO4 / HgSO4220oC300oCBr2 / 浮浮石石Friedel-Crafts 反反應(yīng)應(yīng)No Reaction70%93%給電子基給電子基使使親電取代反親電取代反應(yīng)較易進(jìn)行應(yīng)較易進(jìn)行NKNO3 / 濃濃 H2SO4110oCNNO2H3CCH3H3CCH3NNH220oCBr2 / HOAcNNH2Br39%NGNGNGNG（弱）（強(qiáng)）EEEEEENNHNuNNuNu = NH2, PhNu HN 亞胺結(jié)構(gòu)亞胺結(jié)構(gòu)NuNuNu較差離去基團(tuán)較差離去基團(tuán)NNH2NHNH2HNH2NNH2+H2NH2NNH+NH3NH2+NNHHN

19、NH2+H2+NHNNNNH2+NaNH2H2NH3 或 PhNMe2另 一 解 釋另 一 解 釋NP h L iNP hO2 o r P h N O2,( ( 氧氧 化化 ) ) NP hL iNP hL iHO2 o r P h N O2,( ( 氧氧 化化 芳芳 構(gòu)構(gòu) 化化 ) )N P h NP h L iN P hO2 o r P h N O2,( ( 氧氧 化化 ) ) LiHNP h L iN P hO2 o r P h N O2,( ( 氧氧 化化 ) ) NClNOHCl ClNOHOHNClNOHNaOHNHO異異構(gòu)構(gòu)化化NHONNH2(1)NaNO2, HCl(2)H2O

20、, NOHNHO異異構(gòu)構(gòu)化化NNaNH2NNH2NClNH3, ZnCl2NClPhNH2NNHPhNBrNH3NNH2BrBrNOCH3NClNaOCH3 HOCH3, NNH3NClNH3,ZnCl2ZnCl2ClNNH2ZnClCl- HClNNH2 ZnCl2參見硝基苯的親核取代參見硝基苯的親核取代(p.422)NC H3K Mn O4NC OOHNNC H3NC OOHH N O3 NC H3K M n O4NC O O HNNC H3NC O O HH N O3 N C H3K M n O4NC O O HNNC H3NC O O HH N O3 SeO2NCHOR3NH2O2R3

21、NONH2O2HOAcNOPyridine Noxide吡啶吡啶N氧化氧化物物NOON-+-N N- -氧化吡啶的電子結(jié)構(gòu)與氧化吡啶的電子結(jié)構(gòu)與苯酚負(fù)離子苯酚負(fù)離子相似，帶負(fù)電荷的氧原子相似，帶負(fù)電荷的氧原子通過通過p-p-共軛對環(huán)碳產(chǎn)生共軛對環(huán)碳產(chǎn)生+C+C效應(yīng)，使環(huán)上碳原子效應(yīng)，使環(huán)上碳原子電子云極化電子云極化方式發(fā)生方式發(fā)生“反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)”，、位電子密度較高，使親電取代進(jìn)入位電子密度較高，使親電取代進(jìn)入、位（主要是位（主要是位），從而為位），從而為2-2-或或4 4吡啶衍生物提供了新的吡啶衍生物提供了新的合成途徑合成途徑N發(fā)煙 H2SO4發(fā)煙 HNO3NNO2300oC / 24h NO發(fā)煙

22、HNO3發(fā)煙H2SO490oCNONO2NNO2POCl3+PCl3脫氧還原脫氧還原NO(1) PhMgX(2) H2ONOHPhHAc2ONPh由于由于N N- -氧化吡啶分子中氮原子帶有正電荷，其氧化吡啶分子中氮原子帶有正電荷，其I I效應(yīng)使其效應(yīng)使其位的相對電子密度較低，故也可以發(fā)生位的相對電子密度較低，故也可以發(fā)生位的親核取代，這種位的親核取代，這種特殊性質(zhì)是特殊性質(zhì)是N N- -氧化吡啶獨(dú)有的氧化吡啶獨(dú)有的NONONONOONO 保 留 吡 啶 的 特 點(diǎn)保 留 吡 啶 的 特 點(diǎn) 鄰對位鄰對位負(fù)電荷密度較大負(fù)電荷密度較大NONONONONN-氧化吡啶具氧化吡啶具有有“雙性人雙性人”

23、的特征的特征 鄰對位正鄰對位正電荷密度較大電荷密度較大NH2, Pt0.3 MPNHNNHNHSn / HClor Na / EtOHH2, NiPiperidine哌哌 啶啶六氫吡啶六氫吡啶pKa5.19pKa11.295% 吡啶所在的吡啶所在的碳環(huán)電子云密度比苯環(huán)低碳環(huán)電子云密度比苯環(huán)低，故吡啶比苯，故吡啶比苯更易加氫還原。更易加氫還原。a脂雜環(huán)脂雜環(huán)脂肪仲胺堿性脂肪仲胺堿性 -CH-CHNCH3ZnCl2NCH2ZnClClHNCH2ZnClH CHONCH2ZnClCH2OH2O HClNCH2CH2OHNCH3H CHONCH2CH2OHZnCl2Lewis 酸加強(qiáng)了酸加強(qiáng)了 H 的

24、酸性的酸性N12345678N12345678pKa 4.9 5.4 堿性強(qiáng)弱：喹啉吡啶異喹啉 二、 喹啉和異喹啉10 10高密環(huán)高密環(huán)N12345678ENN+ +EE低密環(huán)低密環(huán)NE+NENE+低密環(huán)低密環(huán)高密環(huán)高密環(huán)NHNO3NNO2NNO252%48%Br2AgSO4 / H2SO4NBrNBr51%49%H2SO4+N濃 HNO3濃 H2SO4NN+NO2NO20oC100oC72%8%65%10%N發(fā)煙 H2SO4NSO3H300oCNBr2,75oCNBrAl Cl335%思考題：喹啉、異喹啉用混酸作硝化劑及用發(fā)煙硫酸作磺化劑時產(chǎn)物的 總收率為何一般都較低？用何種辦法可以提高喹啉

25、和異喹啉在 硝化及磺化反應(yīng)中的總收率？N1. NaNH2NNH21. n-BuLi2. H2ONBu-nNPh2. H2ONPhNH2PhNO21. NaNH22. H2ONNNN H2H2ONL i B unH2ONB unK N H2N H3P h N O2NC lC lNC H ( C O2E t )2C lN a HC H2( C O2E t )2NNNH2H2ONLi BunH2ONBunKNH2NH3PhNO2NClClNCH( CO2Et )2ClNaHCH2( CO2Et )2NClCH3ONa, CH3OHNOCH3NClClNCHCNClNaCHCNPhPhNKMnO4HO

26、OCHOOCNNNH2 mol H2Pt3 mol H2PtNHH氧化：氧化：在電子云密度在電子云密度大大的環(huán)上的環(huán)上參見參見p.260還原：還原：在電子云密度在電子云密度低低的環(huán)上的環(huán)上NKMnO4, OH-NCOOHCOOH親電反應(yīng)親電反應(yīng)親核反應(yīng)親核反應(yīng)n 喹啉與異喹啉在喹啉與異喹啉在過酸過酸或或H2O2的作用的作用下均可形成下均可形成N氧化物氧化物NRCO3HNO-NH2O2HOAcNO-喹啉與異喹啉喹啉與異喹啉可催化加氫還原，也可用化學(xué)還原劑還原，吡啶環(huán)可催化加氫還原，也可用化學(xué)還原劑還原，吡啶環(huán)一般一般優(yōu)優(yōu)先被還原，還原條件不同，產(chǎn)物也不同。先被還原，還原條件不同，產(chǎn)物也不同。NH

27、2/Pt/H2O或H2/RaneyNiNHH2/Pt/HOAc或Sn/HCl或Na/EtOHNHNC H3P h C H O, Z n C l21 0 0oC , 2 hNC HC H P hNC H3P h C H O, Z n C l21 6 5oC , 7 天C H P hNC HNCH3EtOCCOEtO ONaOEt / HOEtNCH2CCOOEtONH2+CH2CH CH2OH OHOHNH2SO4PhNO2CH2CHCH2OHOHOHH2SO4HCCHCH2OHOH H2OHCCH2CH2OHOH2SO4HCCHCH2OHCCHCH2OH H2OH丙 烯 醛丙 烯 醛NH2H2

28、CCHOH HNH2OHHNHOHNHOHHNHOHNH氧氧化化芳芳構(gòu)構(gòu)化化PhNO2N+NH2NHOH2HOSO3HHHHO3SOPhNO2：溶劑和弱氧化劑溶劑和弱氧化劑Michael加成加成可可進(jìn)一步進(jìn)一步參與反應(yīng)參與反應(yīng)NH2H2CCHOH HNH2OHHNHOHNHOHHNHOHNH氧氧化化芳芳構(gòu)構(gòu)化化PhNO2N+NH2NHOH2HOSO3HHHHO3SONH2H2CCHOH HNH2OHHNHOHNHOHHNHOHNH氧氧化化芳芳構(gòu)構(gòu)化化PhNO2N+NH2NHOH2HOSO3HHHHO3SOCH2CHCH2OHOHOHNH2+NH2SO4OHOHNO2OHNH2+NH2SO456

29、H3AsO4CH2CHCH2OHOHOHNH2+NH2SO4PhNO2HCCHCH2ONH2+N濃濃 HClPhNO22 CH3CHOCH3CHOH3CHNO2NCH3NH3CBrNH2NH2H2N+CH2CHCH2OHOHOH+CH2CHCH2OHOHOH2H2SO4NO2H2SO4NO2O2N？NNNNNNPyridazine Pyrimidine Pyrazine Piperazine PhenazineNHNHNNNHNHOONHNHCH3OONHNNH2OUracil Thymine Cytosine尿嘧啶尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T) 胞嘧啶胞嘧啶(C)噠噠 嗪嗪 嘧嘧 啶啶

30、 吡吡 嗪嗪 哌哌 嗪嗪 吩吩 嗪嗪 三、 含兩個氮原子 的六元雜環(huán)核酸中的重要堿基n （一）結(jié)構(gòu)和（一）結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)物理性質(zhì) 這這5種雜環(huán)中，種雜環(huán)中，哌嗪是吡嗪的氫化產(chǎn)物哌嗪是吡嗪的氫化產(chǎn)物，屬于，屬于脂雜環(huán)脂雜環(huán)。其余。其余4個是個是平面型的芳雜環(huán)化合物，分子中的平面型的芳雜環(huán)化合物，分子中的 N 屬吡啶型屬吡啶型。由于。由于2個個N的強(qiáng)吸電子的強(qiáng)吸電子作用，這作用，這4個化合物都屬于個化合物都屬于缺缺 p p 芳雜環(huán)芳雜環(huán)。這類雜環(huán)也稱為。這類雜環(huán)也稱為二氮嗪二氮嗪?！班亨骸北硎竞卸嘤谝粋€表示含有多于一個N 的六元雜環(huán)化合物的六元雜環(huán)化合物 。l 極極 性：噠性：噠 嗪嗪 嘧嘧 啶

31、啶 吡吡 嗪嗪 吩吩 嗪嗪噠嗪噠嗪和和嘧啶嘧啶屬于極性化合物；屬于極性化合物；吡嗪吡嗪和和吩嗪吩嗪則屬于偶極矩為零的對稱分子。則屬于偶極矩為零的對稱分子。 l 溶解度：溶解度：噠嗪噠嗪和和嘧啶嘧啶分子極性較大，都能分子極性較大，都能與水混溶與水混溶，吡嗪吡嗪為非極性分為非極性分子，水溶度略減小，子，水溶度略減小，吩嗪吩嗪由于含兩個疏水的苯環(huán)而由于含兩個疏水的苯環(huán)而不溶于水。不溶于水。 水溶性：水溶性： 噠噠 嗪嗪 嘧嘧 啶啶 吡吡 嗪嗪 吩吩 嗪嗪（二）（二）化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)1. 堿堿 性性和親核性和親核性堿性強(qiáng)弱與分子的極性大小堿性強(qiáng)弱與分子的極性大小順序順序是一致的是一致的 當(dāng)?shù)谝粋€

32、氮原子與酸作用質(zhì)子化變?yōu)榈x子后，它的吸電性大大當(dāng)?shù)谝粋€氮原子與酸作用質(zhì)子化變?yōu)榈x子后，它的吸電性大大增強(qiáng)，使另一個增強(qiáng)，使另一個氮氮原子原子的電子云密度的電子云密度大大大大降低降低，很難再質(zhì)子化，故，很難再質(zhì)子化，故為一元堿。為一元堿。NNNNNNN 吡啶吡啶 噠噠 嗪嗪 嘧嘧 啶啶 吡吡 嗪嗪pKa 5.2 2.33 1.30 0.65二嗪類化合物二嗪類化合物雖含有雖含有2個堿性的個堿性的N，但，但均為一元堿均為一元堿且且堿性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吡啶堿性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吡啶。 這三種單環(huán)二嗪類化合物，由于這三種單環(huán)二嗪類化合物，由于2個個N的的吸電子吸電子相互作用，使之相互作用，使之難難以發(fā)生親電取代反

33、應(yīng)以發(fā)生親電取代反應(yīng)，更，更容易發(fā)生親核取代反應(yīng)容易發(fā)生親核取代反應(yīng)，也，也難以被氧化難以被氧化。 嗪類的嗪類的N-烷基化烷基化 二嗪類化合物與二嗪類化合物與鹵代烷鹵代烷作用能生成作用能生成單季銨鹽單季銨鹽，但不能得到雙季銨鹽，但不能得到雙季銨鹽，而用更活潑的而用更活潑的三烷基氟硼酸烊鹽三烷基氟硼酸烊鹽作為試劑與之反應(yīng)可得作為試劑與之反應(yīng)可得雙季銨鹽雙季銨鹽。NNMeINNMeIMeOH, 室溫, 室溫 85%Et3OBF4Cl(CH2)2Cl, 回 流回 流 86%NNEtEt2BF4 環(huán)上若存在環(huán)上若存在OH、NH2 等活化基團(tuán)，則可以增強(qiáng)等活化基團(tuán)，則可以增強(qiáng)親電取代親電取代反應(yīng)活性，唯

34、一可以發(fā)生反應(yīng)的位置在反應(yīng)活性，唯一可以發(fā)生反應(yīng)的位置在5位位。 環(huán)上引入第環(huán)上引入第2個個N ，相當(dāng)于，相當(dāng)于1個個NO2基的吸電子效應(yīng)使基的吸電子效應(yīng)使環(huán)上電子云密環(huán)上電子云密度降低度降低親電取代變難親電取代變難(不能不能發(fā)生硝化、磺化，發(fā)生硝化、磺化，只發(fā)生鹵代只發(fā)生鹵代)。2. 親電親電和親核和親核取代反應(yīng)取代反應(yīng)NNNNHBr2P h N O2 , 1 3 0 8 5 %NNB rCl5NNNNHBr2P h N O2 , 1 3 0 8 5 %NNB rCl5NNNH280 Br2NNNH2Br41%甚至可以發(fā)生偶合反應(yīng)甚至可以發(fā)生偶合反應(yīng)！NNNH2NH2ClN2+Cl-H2OC

35、lNNNNNH2NH2嘧啶的嘧啶的2,4,6位位是嘧啶是嘧啶N的鄰對位，受雙重吸電子作用，電子云的鄰對位，受雙重吸電子作用，電子云密度較低，密度較低，易發(fā)生親核取代反應(yīng)易發(fā)生親核取代反應(yīng) 。NNCH3NaNH2130 160NNNH2CH3NNCH3NH2+NNClClNH3100NNNH2ClNNClNH2+170NNClH3CNH3NNNH2H3C3. 氧化和側(cè)鏈氧化和側(cè)鏈-H的的反應(yīng)反應(yīng)二嗪類不易被氧化，苯并二嗪及其衍生物氧化時，苯環(huán)作為鄰位的取二嗪類不易被氧化，苯并二嗪及其衍生物氧化時，苯環(huán)作為鄰位的取代基團(tuán)被破壞，變?yōu)楸Ａ舳涵h(huán)的二羧酸：代基團(tuán)被破壞，變?yōu)楸Ａ舳涵h(huán)的二羧酸：90NN

36、KMnO4NNCOOHCOOH75%二嗪類與過氧酸或二嗪類與過氧酸或H2O2反應(yīng)主要生成二嗪的單反應(yīng)主要生成二嗪的單N-氧化物。二嗪的單氧化物。二嗪的單N-氧化物氧化物既容易發(fā)生親電取代反應(yīng)，也容易發(fā)生親核取代反應(yīng)：既容易發(fā)生親電取代反應(yīng)，也容易發(fā)生親核取代反應(yīng)：130NNH2O2 HOAcNNO-濃HNO3/濃H2SO4NNO-NO2烷基二嗪類的縮合反應(yīng)烷基二嗪類的縮合反應(yīng)PhCHONNCH3ZnCl2NNCHCH2PhNNCH3 PhLiNNCH2-Li+Et2O2) H3O+NNCH2COOEtC(OEt)21)O（三）合（三）合 成（成（自學(xué)自學(xué)p.488)OO+ NHH2NNNOOE

37、tOEtO+ H2NH2NONNHOOHHONaOEtPCl3NNClClClHINN巴比妥酸CNOEtO+ HNH2NMeNNHOMeH2NMeONaCl-MeOH,嘧啶類衍生物的合成嘧啶類衍生物的合成OO 吡吡 喃喃 2H吡喃吡喃 吡吡 喃喃4H吡喃吡喃 OOOOOOOO 吡喃酮吡喃酮 吡喃酮吡喃酮香 豆 素香 豆 素色 原 酮色 原 酮 脂雜環(huán)脂雜環(huán) 四、 含氧原子 的六元雜環(huán)吡喃酮吡喃酮是無色是無色油狀液體，油狀液體，屬于屬于環(huán)狀不飽和內(nèi)酯，具有內(nèi)酯和共軛二烯烴環(huán)狀不飽和內(nèi)酯，具有內(nèi)酯和共軛二烯烴的典型性質(zhì)。的典型性質(zhì)。 內(nèi)型加成產(chǎn)物內(nèi)型加成產(chǎn)物OO1) OH / H2O2) H3OC

38、O2HOHCO2HCHOOOOOOOOOOOOOHHOOOOOO 吡喃酮吡喃酮為無色結(jié)晶，熔點(diǎn)為無色結(jié)晶，熔點(diǎn)32，可視為，可視為插烯內(nèi)酯。插烯內(nèi)酯。 它沒有一般羰基它沒有一般羰基化合物的典型性質(zhì)，它不與羥胺、苯肼反應(yīng)生成肟或腙化合物的典型性質(zhì)，它不與羥胺、苯肼反應(yīng)生成肟或腙，無一般碳碳無一般碳碳雙鍵的性質(zhì)。但它能與無機(jī)酸或路易斯酸形成穩(wěn)定的徉鹽，與雙鍵的性質(zhì)。但它能與無機(jī)酸或路易斯酸形成穩(wěn)定的徉鹽，與 異構(gòu)異構(gòu)體相似，可以體相似，可以像內(nèi)酯一樣，在堿性條件下發(fā)生開環(huán)水解。像內(nèi)酯一樣，在堿性條件下發(fā)生開環(huán)水解。 OO1) OH / H2O2) H3OOHOOHCHOCHOOl 吡喃酮吡喃酮既具

39、有既具有插烯內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)插烯內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)也呈現(xiàn)一定的芳香性一定的芳香性，它實(shí)際上是，它實(shí)際上是 2種互變異構(gòu)體的平衡混合物種互變異構(gòu)體的平衡混合物 。OOOO 式式 是是 插 烯 內(nèi) 酯插 烯 內(nèi) 酯 的 結(jié) 構(gòu)的 結(jié) 構(gòu)式式是是芳香吡喃鎓鹽芳香吡喃鎓鹽的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) OOOOHXBF3OOHXOOBF3u 吡喃酮吡喃酮之所以能與無機(jī)酸形成穩(wěn)定的徉鹽，是因?yàn)橹阅芘c無機(jī)酸形成穩(wěn)定的徉鹽，是因?yàn)榻邮芙邮蹾的并不的并不是環(huán)內(nèi)的是環(huán)內(nèi)的O，而是環(huán)外的羰基氧而是環(huán)外的羰基氧，成鹽之后形成了一個，成鹽之后形成了一個閉合的芳香共軛閉合的芳香共軛體系，體系，使其穩(wěn)定性增加。同時使其穩(wěn)定性增加。同時羰基和雙

40、鍵也失去了原有的性質(zhì)羰基和雙鍵也失去了原有的性質(zhì)。 OOBrOOOOHBrBr克萊森重排克萊森重排u 吡喃酮吡喃酮還可與鹵代烴發(fā)生還可與鹵代烴發(fā)生O-烴基化反應(yīng)，烴基化反應(yīng)也是發(fā)生在烴基化反應(yīng)，烴基化反應(yīng)也是發(fā)生在環(huán)外環(huán)外的羰基氧的羰基氧上上，l 香豆素香豆素(苯并苯并 吡喃酮吡喃酮)可以看作是可以看作是順順-鄰羥基桂皮酸的內(nèi)酯鄰羥基桂皮酸的內(nèi)酯，因此，因此可以在可以在強(qiáng)堿性環(huán)境中加熱開環(huán)強(qiáng)堿性環(huán)境中加熱開環(huán)，生成可溶于水的鄰羥基桂皮酸鹽，在，生成可溶于水的鄰羥基桂皮酸鹽，在酸性環(huán)境中又能重新關(guān)環(huán)酸性環(huán)境中又能重新關(guān)環(huán)生成難溶于水的香豆素。生成難溶于水的香豆素。 OO OH , H , CO2

41、OHl 香豆素類化合物還可以香豆素類化合物還可以發(fā)生異羥肟酸鐵反應(yīng)發(fā)生異羥肟酸鐵反應(yīng)，生成紫紅色的異羥肟酸，生成紫紅色的異羥肟酸 鐵，該反應(yīng)可用于香豆素的定性或比色定量分析。鐵，該反應(yīng)可用于香豆素的定性或比色定量分析。 l 香豆素類化合物用堿水解后，可作為偶合組分與重氮鹽發(fā)生偶合，香豆素類化合物用堿水解后，可作為偶合組分與重氮鹽發(fā)生偶合， 生成生成紅色的偶氮化合物紅色的偶氮化合物，也可用于香豆素類化合物的定性或定量分析，也可用于香豆素類化合物的定性或定量分析 紅色紅色的偶氮化合物的偶氮化合物OO+NO2N2Cl OH CO2OHNNO2N 第三節(jié) 五元雜環(huán)化合物NHOSNHONHNNHNHNN

42、OONNSSN吡咯吡咯 呋喃呋喃 噻吩噻吩 吲哚吲哚 苯并呋喃苯并呋喃 咔唑咔唑NHOSNHONHNNHNHNNOONNSSN咪唑咪唑 吡唑吡唑 噁唑噁唑 異噁唑異噁唑 噻唑噻唑 異噻唑異噻唑具具 電子結(jié)構(gòu)的富電子結(jié)構(gòu)的富芳雜環(huán)芳雜環(huán)（一）一）電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)65 一、 吡咯、呋喃、噻吩偶極矩偶極矩 1. 分子極性：分子極性：ONHSONHSONHS 噻吩噻吩 呋喃呋喃 吡咯吡咯 1.70 2.33 6.0 1.70 2.33 6.03 3 +C+C效應(yīng)：效應(yīng)： S O 呋喃呋喃噻吩（噻吩（p.491有誤?。┯姓`！）2.芳香性芳香性 ONHSONHSONHS苯苯 噻吩噻吩

43、吡咯吡咯 呋喃呋喃 芳香性芳香性雙鍵性雙鍵性3. 水溶性水溶性 ONHSONHSONHS水溶度：水溶度： 1：700 1：35 1：17 溶質(zhì)：溶劑溶質(zhì)：溶劑（二）化 學(xué) 反 應(yīng) 吡咯型吡咯型N吡咯堿性極弱，吡咯堿性極弱，NHNH也呈弱酸性（與醇的酸性相當(dāng)）也呈弱酸性（與醇的酸性相當(dāng)）堿性堿性pKa=0.4 pKa=0.4 酸性酸性pKa=17.5pKa=17.5NHKNKH+NHH+ H2吡咯鉀鹽吡咯鉀鹽 吡咯的吡咯的質(zhì)子化質(zhì)子化發(fā)生在環(huán)上發(fā)生在環(huán)上(主主要 是要 是 位位 ) ， 不 在不 在 N 上上堿性堿性pKapKa 11.2 11.2 11.3 11.3 0.4 0.4 1 11.

44、0 1.0 NHNHH2PtNH脂肪仲胺堿性脂肪仲胺堿性 150NHCH3 150NHCOCH3H+1)2) H3O+(參見參見p.496)環(huán)穩(wěn)定性環(huán)穩(wěn)定性： ONHSONHSONHS五元單雜環(huán)對氧化劑和質(zhì)子酸敏感，易五元單雜環(huán)對氧化劑和質(zhì)子酸敏感，易發(fā)生氧發(fā)生氧化化、開環(huán)聚合開環(huán)聚合等副反應(yīng)等副反應(yīng)AAEAEAE+ +NHOSAOCl2-40OClOClCl+SBr2/室溫HOAcSBr78%NHBr2/Et2O 0NHBrBrBrBrI2/KI或HgONHIIIIr.t.二氧六環(huán) 0Br2OBrSOCl2NHCl爆炸式地完成！吡咯的親電取代更趨向于多元取代！吡咯的親電取代更趨向于多元取代！

45、（類似苯酚、苯胺）（類似苯酚、苯胺）AcONO2AcONO2Ac2O+HNO3+NHAcONO2Ac2O , 10oCNHNO2NHNO251%13%+SAcO NO2Ac2O-AcOH, 0oCSNO2SNO260%10%+ AcOH -5NSO3NSO3+CH2Cl2NH100oCNHSO3HSSH+r. t.SO32Ba2+OH+OSO3H+OSO3HHO3S41%15%90%86%Ba(OH)2N SO3NSO3NSO3r. t.SSSO3HH2SO4r. t.SH2SO4r. t.SSO3H&OOCSSCH3OPhCClOPhCOSnCl2Ac2OBF3ZnCl2NCOCH3

46、+ （CH3CO)2OEt3O或NaOAcNHBF3NHCOCH3(p.495)（5）與重氮鹽偶聯(lián)與重氮鹽偶聯(lián)NHNHNN PhPhN2 XOSNHH2 / PdH2 / PdOSNHH2 / MoS2一種還原羰基至亞甲基的方法（一種還原羰基至亞甲基的方法（p.279)SRRRRNiSSCCORORRaney NiRaney NiH2H2CCOROR+NiS+RCRORCRSSSHHSH2Raney NiRCRHHO+CO2CH3CO2CH3OH3CO2CH3CO2CFBrLiOONHHNOOOOOHHOOO3090O+C O2C H3C O2C H3OH3C O2CH3C O2CFB rL

47、iOON HHN卟卟 吩吩血 紅 素血 紅 素天然有機(jī)物葉綠素、天然有機(jī)物葉綠素、血紅素等均含有卟吩血紅素等均含有卟吩結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(參見p.464)SCH2CONHNSCH2OCOCH3COOHO頭孢噻吩(參見p.497)NHOS123456712345671234567NH思考題：思考題：C8H7NH2NiC8H15NCH3I Ag2O CH3I Ag2O C8H14C11H18OCHOABCD12 二、 堿性堿性pKapKa3.5 3.5 pKa= 17.0 吡咯吡咯NHNHBr2NHO2NNHBrNHNO2NHNNPhHNO3H2SO4PhN2+Cl-AcONO20親電取代進(jìn)入親電取代進(jìn)入3 3（5 5）位）位NNHNNHNONONS 吡吡 唑唑7.0噁噁 唑唑咪咪 唑唑噻噻 唑唑異噁唑異噁唑0.82.4 2.03堿性堿性pKa 2.5 酸性酸性pka 14 14.5 這些化合物都是這些化合物都是平面型分子平面型分子，都含有一個，都含有一個吡啶型吡啶型N, 存在存在環(huán)狀環(huán)狀 6 p p 共軛體共軛體系系，屬于芳雜環(huán)。，屬于芳雜環(huán)。唑類的芳香性 五元單雜環(huán) （一）電子結(jié)構(gòu)與芳香性 三、 含有兩個雜原子的五元雜環(huán)1. 堿性堿