芳香雜環(huán)化合物

第十五章

芬芳雜環(huán)化合物Ciprofloxacin組成環(huán)的原子除碳原子外還有O、S、N、P等雜原子的環(huán)狀化合物稱為雜環(huán)化合物。90%以上藥物和60%以上的有機(jī)化合物為雜環(huán)化合物：碳水化合物（為生命提供能量）、葉綠素（為植物提供綠色，合成物質(zhì)）、血紅素(賦予血液以鮮紅的顏色)都是雜環(huán)化合物。核酸中的雜環(huán)（嘧啶和嘌呤）部分對(duì)DNA的復(fù)制起著至關(guān)重要的作用并使生命得以代代相傳。雜環(huán)化合物平時(shí)是酶和輔酶中催化生化反響的活性部位。葉綠素a(R=CH3)葉綠素b(R=CHO)1993年被發(fā)現(xiàn)的一種高效抗癌物質(zhì)伊沙匹隆第一節(jié)分類和命名一分類雜環(huán)單雜環(huán)稠雜環(huán)五元環(huán)六元環(huán)苯并單雜環(huán)兩個(gè)非苯雜環(huán)稠和二命名五元環(huán)12345呋喃furan1234512345thiophenepyrrole噻吩吡咯123451234512345噻唑吡唑咪唑thiazolepyrazoleimidazole噁唑異噁唑isoxazoleoxazole六元環(huán)pyridine4H-pyranpyrimidinepyridazinepyrazine吡啶4H-吡喃嘧啶噠嗪吡嗪123456123456123456擁有特命名的稠雜環(huán)1234567812345678134567喹啉異喹啉吲哚quinolineisoquinolineindole嘌呤purine1234567891.以環(huán)中雜原子位次為1，開始次序編號(hào)，既能夠用阿拉伯?dāng)?shù)字，也能夠用希臘字母編號(hào)原則pyridine吡啶1234562.若有多個(gè)相同雜原子時(shí)，應(yīng)使它們的位次編號(hào)之和最小pyrimidine嘧啶1234563.若有多個(gè)不同雜原子時(shí)，則按O、S、NH、N的先后次序編號(hào)12345吡唑pyrazole12345噻唑thiazole4.有些有特命名稱的稠雜環(huán)母體的編號(hào)是固定的12345678喹啉quinoline嘌呤purine1234567895C上相連的多于1個(gè)的H需要標(biāo)出地點(diǎn)2H-吡喃4H-吡喃6含開朗氫的雜環(huán)及其衍生物，可能存在互變異構(gòu)體，命名時(shí)需要注明其兩種可能的位號(hào)5-甲基咪唑4-甲基咪唑取代雜環(huán)的命名參照苯的命名，一般選雜環(huán)為母體，按照編號(hào)標(biāo)出取代基地點(diǎn)，個(gè)數(shù)，名稱N-甲基-5-巰基咪唑3-甲基吲哚雜環(huán)也能夠作為取代基2-呋喃甲醛糠醛3-吡啶甲酸煙酸第二節(jié)六元雜環(huán)一吡啶(一)結(jié)構(gòu)雜原子以sp2雜化，此外每個(gè)原子各有一個(gè)未雜化軌道和環(huán)垂直，近似苯形成大π鍵N原子起吸電子作用，近似硝基吡啶發(fā)生親電取代反響較苯困難，主要發(fā)生在位。相對(duì)來(lái)說，吡啶較易發(fā)生親核取代反響，取代基往往進(jìn)入位。(二）化學(xué)性質(zhì)1堿性1.堿性吡啶環(huán)上氮原子有一對(duì)未共用電子沒參加環(huán)上的共軛體系，能與質(zhì)子聯(lián)合，和強(qiáng)酸成鹽，擁有弱堿性（強(qiáng)于苯胺）堿性：苯胺<吡啶<氨<三乙胺<哌啶吡啶還可與某些Lewis酸如三氧化硫和三氧化鉻聯(lián)合成鹽N-吡啶磺酸-溫和的非質(zhì)子性磺化試劑N-吡啶鉻酸-溫和的非質(zhì)子性氧化劑2與鹵代烷、酰鹵和酸酐的反響—N上的取代反響3親電取代吡啶環(huán)上氮原子為吸電子基，故吡啶環(huán)屬于缺電子的芳雜環(huán)，和硝基苯相像。其親電取代反響很不開朗，反響條件要求很高，不起傅-克烷基化和?；错?。親電取代反響主要發(fā)生在β-位上。不反應(yīng)環(huán)上有給電子基時(shí)反響相對(duì)較易進(jìn)行4親核取代對(duì)環(huán)的親核進(jìn)攻主要發(fā)生在a位Chichibabin(齊齊巴賓)反響吡啶環(huán)上的鹵素容易被取代5氧化和復(fù)原和苯環(huán)相比，不易被氧化，優(yōu)先被復(fù)原吡啶Ｎ-氧化物在過氧化物條件下生成親電取代反響比較容易，也能進(jìn)行親核取代反響，并且取代反響都發(fā)生在a位或γ位。衍生物二喹啉和異喹啉喹啉異喹啉奎寧（金雞鈉堿），是最早，也是最重要的抗瘧藥物，至今仍寬泛用于臨床?；瘜W(xué)性質(zhì)1親電取代主要發(fā)生在C-5與C-82親核取代親核取代反響主要在吡啶環(huán)上進(jìn)行，喹啉取代主要發(fā)生在C-2位或C-4位上3氧化復(fù)原1斯克勞普Z(yǔ).H.Shraup合成法用苯胺(或其余芳胺)、甘油、硫酸和硝基苯(相應(yīng)于所用芳胺)等共熱,即可得喹啉。甘油在這里的作用主若是生成α，β-不飽和醛酮，故此反響也能夠直接用α，β-不飽和醛酮來(lái)制備硝基苯起氧化作用，使用時(shí)結(jié)構(gòu)必須和苯胺的對(duì)應(yīng)。少數(shù)條件下不出現(xiàn)。含兩個(gè)氮原子的六元雜環(huán)噠嗪嘧啶吡嗪堿性二嗪類化合物雖然含有兩個(gè)氮原子，但它們都是一元堿，而且堿性都比吡啶弱。當(dāng)一個(gè)氮原子與酸作用質(zhì)子化變?yōu)檎x子后，它的吸電性大大增強(qiáng)，使另一個(gè)氮原子電子云密度大大降低，很難再質(zhì)子化，故為一元堿。第三節(jié)五元雜環(huán)化合物一含一個(gè)雜原子的五元常有雜環(huán)呋喃furanthiophenepyrrole噻吩吡咯吡咯呋喃π電子=6（吻合4n+2規(guī)則）芬芳性噻吩¨¨¨由于雜原子的存在，鍵長(zhǎng)沒有完全平均化特點(diǎn):5軌道6電子，是多電子芳雜環(huán)它們的親電取代反響都比苯開朗，其開朗性同苯酚、苯胺相像。親電取代活性：吡咯>呋喃>噻吩>苯由于它們的高度開朗性以及呋喃和吡咯對(duì)于無(wú)機(jī)強(qiáng)酸的敏感性，其親電取代反響需要比較溫和的條件。（一）化學(xué)性質(zhì)1酸堿性脂肪胺氨苯胺吡啶吡咯堿性：脂肪胺>氨>吡啶>苯胺>吡咯吡咯擁有弱酸性，比醇強(qiáng)，比酚弱呋喃在酸性條件下極易水解破壞，吡咯在酸的催化作用下易形成聚合物對(duì)氧化劑，呋喃、吡咯均較敏感，在空氣作用下能夠遲緩開環(huán)：2.親電取代反響（1）鹵代(2)硝化-使用溫和的硝乙酐（3）磺化反響吡啶與三氧化硫反響生成的鹽作為磺化劑進(jìn)行反響相對(duì)穩(wěn)定的噻吩能夠直接磺化（4）傅克-?；错懲榛错憻o(wú)實(shí)際意義。但進(jìn)行傅克-酰基化時(shí)，能夠獲得一元取代的?；a(chǎn)物。堿性條件（5）有關(guān)定位效應(yīng)3位上有取代基，第二個(gè)基團(tuán)進(jìn)入環(huán)的2位或5位(即a-位)，取代基進(jìn)入1位仍是5位取決于環(huán)上原有取代基的性質(zhì)。3Reimer-Tiemann反響4D-A反響5加氫復(fù)