第12章.雜環(huán)化合物

第十二章雜環(huán)化合物HeterocyclicCompounds內(nèi)容提綱：Ⅰ雜環(huán)化合物的命名Ⅱ雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)*Ⅲ雜環(huán)的反響*Ⅳ雜環(huán)的合成V生物堿簡(jiǎn)介重點(diǎn)：Ⅰ雜環(huán)化合物的命名Ⅱ雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)*Ⅲ雜環(huán)的反響*難點(diǎn)：雜環(huán)的反響，雜環(huán)的合成1編輯課件課時(shí)及討論安排：第一次課〔4.20〕一、雜環(huán)化合物的命名〔第六組〕二、雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)〔第五組〕三、五元雜環(huán)化合物的親電取代反響〔第五組〕四、五元雜環(huán)化合物的加成反響〔第三組〕第二次課〔4.22〕五、唑的結(jié)構(gòu)與反響〔第四組〕六、吡啶、稠雜環(huán)的取代反響〔第四組〕七、雜環(huán)化合物的氧化及其它反響〔第四組〕八、雜環(huán)化合物的合成〔第二組〕2編輯課件含一個(gè)雜原子含二個(gè)雜原子雜環(huán)分類(lèi)：

呋喃噻吩吡咯Furanthiophenepyrrole

吡唑咪唑噻唑Pyrazoleimidazolethiazole單雜環(huán)五元雜環(huán)六元雜環(huán)嘧啶吡嗪Pyrimidinepyrazine含二個(gè)雜原子含一個(gè)雜原子吡啶吡喃Pyridinepyran3編輯課件五元雜環(huán)與苯環(huán)稠合苯并呋喃benzofunan吲哚indole苯并噻唑benzothiophene稠雜環(huán)六元雜環(huán)與苯環(huán)稠合喹啉quinoline異喹啉isoquinoline雜環(huán)與雜環(huán)稠合嘌呤purine蝶啶pteridine4編輯課件I雜環(huán)化合物命名我國(guó)一般采用音譯法，即按英文名稱音譯。如：5編輯課件2、命名的編號(hào)規(guī)那么a、從雜原子開(kāi)始編號(hào)，兼顧取代基；b、稠環(huán)從大環(huán)的雜原子開(kāi)始編號(hào)；c、有不同的雜原子，那么按照O、S、N原子順序。例如：呋喃-2-甲醛〔糠醛〕2-甲基咪唑噻唑2-氨基吡啶吡啶-3-甲酸〔煙酸〕6-氨基嘌呤〔腺嘌呤〕8-羥基喹啉3-吲哚乙酸6編輯課件噁唑噻唑咪唑OxazoleThiazoleImidazole5-乙基噻唑4-氨基嘧啶2-甲基-5苯基噁唑5-ethylthiazole4-aminopyrimidine2-methyl-5-phenyloxazole7編輯課件II雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)3、吡咯、呋喃、噻吩、吡啶的結(jié)構(gòu)

2、苯系芳烴與非苯系芳烴

1、休克爾規(guī)那么比較吡咯、吡啶和苯胺的堿性！8編輯課件偶極矩

0.70D0.51D1.81D2.22D1.73D1.90D1.58D鍵長(zhǎng)芳香性：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃>吡啶9編輯課件2、吡咯、呋喃、噻吩的化學(xué)性質(zhì)

a)

鹵代：〔1〕親電取代反響〔ElectrophilicSubstitution〕反響活性：噻吩、吡咯、呋喃＞苯單取代位置：α-位10編輯課件因?yàn)橹虚g體的穩(wěn)定性：

吡咯在2-或3-位取代的共振式如下：11編輯課件b)硝化12編輯課件c)磺化13編輯課件a.活性順序：吡咯＞呋喃＞噻吩＞苯b.親電取代通常主要發(fā)生在2位〔α-位〕d)付—克?；〗Y(jié)：14編輯課件e)吡咯的特征反響：吡咯具有較弱的酸性和堿性KNH2,液NH3C2H5MgBr干醚△

1.CO22.H3O+RXRCOCl15編輯課件〔2〕加成反響〔AdditionReaction〕H2,PdH2,MoS2H2,Ni順丁烯二酸酐苯炔〔3〕水解反響16編輯課件(三)呋喃、吡咯和噻吩環(huán)的制法

呋喃容易從糠醛去羰基得到：

噻吩可以用丁烷或丁烯與硫磺加熱反應(yīng)得到：以氧化鋁為催化劑，可以實(shí)現(xiàn)呋喃、吡咯和噻吩環(huán)的互變（Yuyev反應(yīng)）17編輯課件實(shí)驗(yàn)室制法--帕爾－克諾爾(Paal-Knorr)法。α－氨基酮β－二羰基化合物18編輯課件4、呋喃、吡咯的重要衍生物

〔1〕糠醛(Furfural)制法：由玉米芯、高粱桿、棉籽殼、燕麥殼、谷糠等農(nóng)副產(chǎn)品經(jīng)稀硫酸處理而制得。(C5H8O4)n+nH2O5%硫酸加熱水解nC5H10O5聚戊糖戊糖HO–CH——CH–OH||H–CHCH–CHO||OHOH

△

–3H2O糠醛〔b.p.162℃〕19編輯課件性質(zhì)：濃NaOH2-呋喃甲酸2-呋喃甲醇O2，V2O5300℃順丁烯二酸酐H2ZnO-Cr2O3

糠醇四氫糠醇ZnO-Cr2O3

400℃呋喃四氫呋喃（THF）糠醛Cannizaro歧化反響氧化反響復(fù)原反響脫羧反響20編輯課件〔2〕卟啉及衍生物卟啉環(huán)血紅素由四個(gè)吡咯環(huán)和四個(gè)次甲基(－CH=)交替相連組成的大環(huán)叫卟啉環(huán)(又稱為卟吩)，卟啉的化合物廣泛存在于自然界中。21編輯課件22編輯課件〔3〕含吡咯、呋喃、和噻吩的稠環(huán)化合物吲哚Indole2134567苯并呋喃Benzofuran苯并噻吩Benzothiophene23編輯課件二.含兩個(gè)雜原子的五元雜環(huán)(azole)1,2-唑異噁唑異噻唑吡唑isoxazoleisothiazolepyrazole1,3-唑噁唑噻唑咪唑OxazoleThiazoleImidazole24編輯課件1,2-唑與1,3-唑的親電取代反應(yīng)的活性順序有：

1,2-唑1,3-唑堿性：

1結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)25編輯課件親電取代反響1，2-唑取代在4-位26編輯課件唑的烷基化或酰基化通常發(fā)生在氮原子上。27編輯課件2、1，2-唑與1，3-唑的合成

1，2-唑可用1，3-二羰基化合物合成1，3-唑可用含有雜原子的1，4-二羰基化合物合成28編輯課件3、咪唑、噻唑的重要衍生物

維生素B1鹽酸左旋咪唑咪唑安定29編輯課件第二節(jié)六元雜環(huán)化合物一、吡啶(Pyridine)1.吡啶的結(jié)構(gòu)

氮原子雜化情況吡啶分子結(jié)構(gòu)P軌道Sp2軌道

吡啶

氮原子以不等性sp2雜化軌道成鍵。30編輯課件2.吡啶的性質(zhì)堿性：吡啶為一弱堿，pKb＝8.75，其堿性比脂肪胺弱，但比苯胺強(qiáng)。吡啶能與質(zhì)子酸和非質(zhì)子酸形成鹽。31編輯課件〔1〕親電取代：吡啶可以發(fā)生鹵化、硝化和磺化，但比苯難以反響，取代位置通常在3-位(β-位)。Cl2200℃Br2300℃

KNO3,H2SO4300~350℃

HgSO4,H2SO4220℃32編輯課件E+進(jìn)攻3位E+進(jìn)攻2位E+進(jìn)攻4位中間體的穩(wěn)定性不穩(wěn)定共振雜合體33編輯課件〔2〕親核取代：吡啶環(huán)的一個(gè)特點(diǎn)是能發(fā)生親核取代反響，主要形成2－位(α-位)取代產(chǎn)物。1.NaNH22.H2OLiC6H534編輯課件吡啶環(huán)的2-位和4-位比較容易進(jìn)行親核取代，這與形成碳負(fù)離子的穩(wěn)定性有關(guān)。親核試劑在2-位和4-位進(jìn)攻，有負(fù)電荷在電負(fù)性較大的氮上的共振式參與共振，比較穩(wěn)定。2-位進(jìn)攻：3-位進(jìn)攻：4-位進(jìn)攻：35編輯課件〔3〕氧化與復(fù)原：吡啶環(huán)不容易被氧化，但吡啶環(huán)上的烷基取代基容易氧化成羧基。KMnO4H+,加熱吡啶比苯容易復(fù)原，可用催化氫化或化學(xué)試劑復(fù)原為六氫吡啶。36編輯課件〔4〕側(cè)鏈α-H的反響：吡啶2,4,6-位的烷基側(cè)鏈α-H比較活波，在強(qiáng)堿催化下可進(jìn)行縮合反響。N-烷基吡啶鹽的側(cè)鏈α-H更活波，在弱堿和室溫就能反響。37編輯課件

3.吡啶的合成漢奇(Hantzsch)合成法:反響過(guò)程可能是：一分子醛與一分子β-酮酸酯先發(fā)生縮合反響，然后與另一分子β-酮酸酯加成，再與氨發(fā)生縮合。38編輯課件二.喹啉、異喹啉喹啉(quinoline)異喹啉(isoquinoline)喹啉與異喹啉都是苯并吡啶，它們存在于煤焦油中，一些天然的生物堿中含有它們的結(jié)構(gòu)。喹啉從氮原子開(kāi)始編號(hào)。8-羥基喹啉5-喹啉磺酸4-溴異喹啉39編輯課件1.化學(xué)反響取代：喹啉親電取代主要發(fā)生在苯環(huán)〔5或8位〕，而親核取代主要發(fā)生在吡啶環(huán)〔2或4位〕。HNO3,H2SO452%48%51%49%Br2，濃H2SO4AgSO4,NaNH240編輯課件氧化與復(fù)原：喹啉經(jīng)強(qiáng)氧化時(shí)，苯環(huán)氧化開(kāi)環(huán)；復(fù)原時(shí)，通常吡啶環(huán)容易被復(fù)原。KMnO4,H2O100℃H2,Pd41編輯課件喹啉的制備Skraup反響：芳香伯胺、甘油、濃硫酸共熱縮合，再經(jīng)氧化即得喹啉環(huán)。反響過(guò)程：42編輯課件氯喹撲瘧喹啉喹啉有很多重要的衍生物，天然存在的金雞納堿又稱為奎寧，是治療瘧疾病的良藥。

在奎寧結(jié)構(gòu)的根底上，人們又合成出了不少抗瘧的藥物，其中最重要的有氯喹、樸瘧喹啉等。(quinine)q43編輯課件三.嘧啶、嘌呤嘧啶是含二個(gè)氮原子的六元雜環(huán)中最重要的一種，胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶是核酸的組成成分.嘧啶胞嘧啶尿嘧啶