第十六章杂环化合物

1、 第第 十十 六六 章章 杂环化合物在自然界中分布很广，是一大类重要的有机化合物杂环化合物在自然界中分布很广，是一大类重要的有机化合物 如：如：使植物中成绿色的使植物中成绿色的叶绿素叶绿素 使血液成红色的使血液成红色的血红素血红素 具有遗传作用的具有遗传作用的核酸核酸 此外，许多此外，许多中草药中草药的有效成分大都含有的有效成分大都含有含氮杂环化合物含氮杂环化合物，部，部 分分维生素维生素和和抗菌素抗菌素以及一些以及一些植物色素植物色素和和植物染料植物染料都含有都含有杂环杂环，不，不 少少合成药物合成药物和和合成染料合成染料也含杂环。也含杂环。 它们都具有重要的它们都具有重要的生理作用生理作用

2、。 杂环化合物杂环化合物 （1 1）环状化合物，环上除碳，还有杂原子（）环状化合物，环上除碳，还有杂原子（N,O,SN,O,S等）等） （2 2）环具有芳香结构和一定的稳定性（闭合共轭体系）环具有芳香结构和一定的稳定性（闭合共轭体系） 一一 、分类、分类 16-1 杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名 分类分类 单杂环单杂环 稠杂环稠杂环 五元杂环五元杂环 六元杂环六元杂环 含一个杂原子含一个杂原子 O N H S Furan ThiophenePyrrole 呋喃呋喃 吡咯吡咯 噻吩噻吩 含两个杂原子含两个杂原子 ( (唑类）唑类） N O N N H N S Thiazole Ox

3、azole lmidazole 噁唑噁唑 咪唑咪唑 噻唑噻唑 五元环五元环 二、命名：二、命名：音译法音译法 利用国际通用名称利用国际通用名称译音译音，加，加口旁口旁以表示是以表示是杂环化合物杂环化合物。 含一个杂原子含一个杂原子 吡啶吡啶 吡喃吡喃 含两个杂原子含两个杂原子 （二嗪类）（二嗪类） N N Pyrimidine Pyridazine N N N N Pyrazine 哒嗪哒嗪 嘧啶嘧啶 吡嗪吡嗪 NO Pyridine Pyran 喹啉喹啉 异喹啉异喹啉 蝶啶蝶啶 丫啶丫啶 N N N N H N H Indole PurineCarbazole N H 吲哚吲哚 嘌呤嘌呤 咔

4、唑咔唑 （苯并吡咯）（苯并吡咯） N N N N N NN Quinoline Isoquinoline 环上有取代基时，应以杂环为母体，将杂环母核编号环上有取代基时，应以杂环为母体，将杂环母核编号 编号原则编号原则 杂原子编号最小杂原子编号最小（即从杂原子开始编号）；（即从杂原子开始编号）； 环上含两个以上相同环上含两个以上相同杂原子杂原子时，应使杂原子的编号最小时，应使杂原子的编号最小 （一般从连有取代基的杂原子开始）；（一般从连有取代基的杂原子开始）； 环上有不同环上有不同杂原子时杂原子时，按，按O、S、N的顺序编号；的顺序编号； 尽可能使连有尽可能使连有取代基取代基的的碳碳原子编号最小

5、。原子编号最小。 O 1 2 3 4 5 6 7 S 1 2 3 4 5 6 7 N H1 2 3 4 5 6 7 呋喃呋喃(furan) 噻吩噻吩(thiophene)吡咯吡咯(pyrrole) 苯并呋喃苯并呋喃 (benzofuran) 苯并噻吩苯并噻吩 (benzothiophene) 苯并吡咯苯并吡咯 吲哚吲哚 (indole) O 1 2 3 4 5 S 1 2 34 55 N H 1 2 34 五元杂环五元杂环 五元杂环苯并体系五元杂环苯并体系 O COCH3 2-乙酰基呋喃 S N H5C2 5-乙基噻唑 N N CH3 OH N-甲基-2-羟基咪唑 N N NH2 H PhCO

6、 2-氨基-5-苯甲酰基苯并咪唑 N H COOH 3-吲哚甲酸 N 1 2 3 4 5 6 O 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 O O 1 2 3 4 5 6 OO N N 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 N N 1 2 3 4 5 6 N N 吡啶吡啶(pyridine) 吡喃吡喃(pyran) -吡喃酮吡喃酮 (-pyrone) -吡喃酮吡喃酮 (-pyrone) 哒嗪哒嗪(pyridazine) 嘧啶嘧啶(pyrimidine)吡嗪吡嗪(pyrazine) 六元杂环六元杂环 N 1 2 3 45 6 7 8 N 1 2 3 45 6 7 8 1 2 3

7、45 6 7 8 O O O N N N H N 1 2 3 4 5 67 8 9 喹啉喹啉 (quinoline) 异喹啉异喹啉 (isoquinoline) 苯并吡喃苯并吡喃 (benzopyran) 苯并苯并- -吡喃酮吡喃酮 (benzo- -pyrone) 嘌呤嘌呤(purine) （编号特殊）（编号特殊） 苯并六元杂环苯并六元杂环 杂环并杂环杂环并杂环 16-2 16-2 五元杂环化合物五元杂环化合物 一、一、 呋喃、噻吩、吡咯的结构与芳香性呋喃、噻吩、吡咯的结构与芳香性 物理方法物理方法证明：证明：呋喃呋喃、噻吩噻吩、吡咯吡咯都是平面结都是平面结 构，环上所有原子都是构，环上所有

8、原子都是SP2 杂化杂化，各原子均以，各原子均以SP2 杂化杂化轨道重叠形成轨道重叠形成键键。 碳未杂化碳未杂化的的 P 轨道中有轨道中有一个电子一个电子，杂原子杂原子的的 P 轨道中有轨道中有一对电子一对电子，P 轨道轨道互相平行重叠互相平行重叠，形成闭形成闭 合的共轭体系合的共轭体系。 符合符合休克休克 尔尔 4 n + 2 规则规则，故，故 三个杂环三个杂环 均具有芳均具有芳 香性香性 体系中体系中 电子数：电子数： 4 + 2 = 6 O NH S （富电子环富电子环）五中心六电子五中心六电子 S 噻吩噻吩 N 吡咯吡咯 O 呋喃呋喃 环上所有原子都是环上所有原子都是SP2 杂化杂化

9、三种杂环具有一定程度的三种杂环具有一定程度的芳香性芳香性，杂杂原子原子电负性电负性大小：大小： O (3.5) N (3.0) S (2.5) C(2.5) 一般说来，杂原子与碳原子的电负性越接近，其相一般说来，杂原子与碳原子的电负性越接近，其相 应的五元芳香杂环的芳香性越强，其共轭能也越大，应的五元芳香杂环的芳香性越强，其共轭能也越大， 环也越稳定。环也越稳定。 苯苯 噻吩噻吩 吡咯吡咯 呋喃呋喃 芳香性芳香性 稳定性稳定性 三、化学性质三、化学性质 五元杂环五元杂环 苯苯 （富电子环）（富电子环） 反应活性反应活性（ 亲电取代亲电取代和和加成反应加成反应 ） 由于由于呋喃呋喃、噻吩噻吩、吡

10、咯吡咯都是都是五中心六电子五中心六电子， 属于富电子环属于富电子环 （相当于环上有一个邻对位基团）（相当于环上有一个邻对位基团） 亲电取代反应亲电取代反应 (a) 亲电取代反应活性：亲电取代反应活性： 吸电子诱导：吸电子诱导：O(3.5) N(3.0) S(2.6) 给电子共轭：给电子共轭：N O S 综合：综合：N贡献电子最多，贡献电子最多，O其次，其次，S最少最少 溴化反应溴化反应 相对速率相对速率 反应活性相对次序是反应活性相对次序是 吡咯吡咯 呋喃呋喃 噻吩噻吩 苯苯 31018 610 11 510 9 1 O N H S (b) 亲电取代反应主要发生在亲电取代反应主要发生在-C上（

11、上（P.426)； (c)吡咯、吡咯、噻吩的芳香性较强，所以易取代而不易加噻吩的芳香性较强，所以易取代而不易加 成；成；呋喃呋喃的芳香性较弱的芳香性较弱,易双烯合成。易双烯合成。 反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代 (Cl, Br)产物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。产物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。 OOO ClClCl Cl2 -40 + O Br OO Br2, 0 稀释 (86 %) S S Br S I Br2 AcOH I2, HgO C6H6, 0 (78 %) 碘不活泼，要用催化剂才能发生碘不活泼，要用催化剂才能发生 一元取代一元

12、取代 Br2, 0 N H N H Cl N H BrBr BrBr EtOH SOCl2 (1 mol) Et2O, 0 (80 %) （2） 呋喃、噻吩、吡咯的硝化反应呋喃、噻吩、吡咯的硝化反应 CH3COCCH3 + HNO3 O O CH3CONO2 + CH3COOH O S AcONO2O oC Ac2O/AcOH S NO2 S NO2 + N H AcONO2O oC Ac2O/AcOH N H NO2 N H NO2 + 60 % 10 % 51 %13 % 呋喃呋喃, 噻吩和吡咯易氧化噻吩和吡咯易氧化, 一般不用硝酸直接硝化一般不用硝酸直接硝化; 需用较温和的需用较温和的非

13、质子硝化试剂非质子硝化试剂，如：硝酸乙酰酯在低温下进行。，如：硝酸乙酰酯在低温下进行。 呋喃比较特殊呋喃比较特殊, 先生成稳定的或不稳定的先生成稳定的或不稳定的2,5加成产物加成产物, 然后加热或用吡啶除去乙酸然后加热或用吡啶除去乙酸,得到硝化产物。得到硝化产物。 Pyridine + -5 - -30oC AcONO2 O H NO2 H AcO O H NO2 O NO2 O 吡咯、呋喃不太稳定，须用温和磺化试剂磺化。常用的温吡咯、呋喃不太稳定，须用温和磺化试剂磺化。常用的温 和的和的非质子的磺化试剂有：吡啶与三氧化硫的加合物。非质子的磺化试剂有：吡啶与三氧化硫的加合物。 N + SO3

14、CH2Cl2 室温N SO3 (固体，含量固体，含量90 %) O + N SO3 ClCH2CH2Cl r. t. 3 days O SO3-N H O SO3- -O3S N H N H N H + N SO3 100 oC N H SO3-N H HCl N H SO3H S + N SO3 ClCH2CH2Cl r. t. S SO3- Ba(OH)2 2 Ba2+ S + N SO3 ClCH2CH2Cl r. t. S SO3- Ba(OH)2 2 Ba2+ 噻吩比较稳定，既可以直接磺化（产率稍低），也可以用温噻吩比较稳定，既可以直接磺化（产率稍低），也可以用温 和的磺化试剂磺化。

15、和的磺化试剂磺化。 (60 %) N H + Ac2O 150 - 200 N H CCH3 O (70 %) N H Na 或 NaOH(浓) PhCCl N Na+ O N COPh S Ac2O 与 AlCl3 的混合体系 S CCH3 O Eg 1 Eg 4 Eg 3 Eg 2 O BF3 + Ac2O O CCH3 O (75%-92 %) 呋喃呋喃、噻吩噻吩、吡咯吡咯进行进行烷基化烷基化反应反应很难得到很难得到一烷基取一烷基取 代物代物，往往生成混合的，往往生成混合的多烷基取代物多烷基取代物，甚至不可避免地产，甚至不可避免地产 生树脂状物质，因此用途不大。生树脂状物质，因此用途不大

16、。 呋喃、噻吩的酰化反应在呋喃、噻吩的酰化反应在 -C上发生，而吡咯的酰化反应上发生，而吡咯的酰化反应 （不用催化剂）既能在（不用催化剂）既能在 -C上发生，又能在上发生，又能在N上发生。在上发生。在 -C 上发生比在上发生比在N上发生容易。上发生容易。 2. 加成反应加成反应 呋喃呋喃、噻吩噻吩、吡咯吡咯分子中都有一个分子中都有一个顺丁二烯型顺丁二烯型结构，结构， 因此它们又具有因此它们又具有不饱和性质不饱和性质，用，用共振能共振能值来衡量。它们的值来衡量。它们的稳稳 定性定性和和不饱和性不饱和性有如下顺序：有如下顺序： 不饱和性增加不饱和性增加 稳定性增加稳定性增加 SON 152 125

17、.5 90.4 71.1 12.6 共振能共振能 （KJ / mol） 加成反应加成反应是标志化合物不饱和性的最是标志化合物不饱和性的最典型反应典型反应， 它们能像它们能像环戊二烯环戊二烯分子一样分子一样催化加氢催化加氢生成相应的生成相应的饱饱 和化合物和化合物。 O + 2 H2 Ni O 四氢呋喃（四氢呋喃（THF） N + 2 H2 Ni N 四氢吡咯四氢吡咯 S + 2 H2 Ni S 四氢噻吩四氢噻吩 呋喃呋喃由于由于芳香性芳香性最小，环的最小，环的稳定性稳定性也较低，易也较低，易 发生发生双烯合成双烯合成。 O+ 76%苯炔苯炔 O O O O O = = + 90% 顺丁烯二酸酐

18、顺丁烯二酸酐 O O = O O = 吡咯吡咯也可以与也可以与苯炔苯炔、丁炔二酸丁炔二酸发生类似的反应发生类似的反应 N-H+ N-H + N-H N-H -COOH -COOH C-COOH C-COOH 噻吩噻吩的的芳香性芳香性较大，环比较稳定，较大，环比较稳定，难难发生发生双烯合成双烯合成 N H . 氮上电子云氮上电子云 少，少，H 易离易离 解，显一定解，显一定 的酸性。的酸性。 氮上孤电子氮上孤电子 对参与环内对参与环内 共轭，不能共轭，不能 再与酸结合。再与酸结合。 N H R-OH -OH 酸性：酸性： pka： 10 15 18 3. 吡咯特殊性：弱碱性、弱酸性吡咯特殊性：弱

19、碱性、弱酸性 吡咯吡咯表面上是个表面上是个仲胺仲胺，但实际上，但实际上吡咯吡咯是一个很是一个很弱的碱弱的碱，碱碱 性性比比苯胺苯胺弱弱得多，它只能慢慢地溶解在冷的得多，它只能慢慢地溶解在冷的稀酸稀酸溶液中。溶液中。 MgX N H N + RMgX + RH N H + KOH + H2O N K+ - 吡咯钾盐吡咯钾盐 吡咯成盐后，使环上电荷密度增高，亲电取代反应更易进行。吡咯成盐后，使环上电荷密度增高，亲电取代反应更易进行。 呋喃呋喃、噻吩噻吩、吡咯吡咯分别存在于分别存在于木焦油木焦油、煤焦油煤焦油和和骨骨 焦油焦油中，但含量不多。中，但含量不多。 三、制备方法（三、制备方法（P.428,

20、437) 工业上常用工业上常用糠醛糠醛（- 呋喃甲醛呋喃甲醛）脱羰基制备）脱羰基制备呋喃呋喃。 O -CHO + H2O O + CO2 ZnO-Cr2O3-MnO2 400 415 噻吩噻吩可用可用丁烷丁烷与与硫硫、丁稀丁稀与与二氧化硫二氧化硫在在高温高温下反应制得下反应制得 呋喃呋喃和和氨氨在高温下反应制得在高温下反应制得吡咯吡咯 N O + NH3 + H2O 430 Al2O3 S + 4 S+ 3 H2S CH2CH2 CH3CH3 600 650 CH2=CH-CH2CH3 CH3-CH=CH-CH3 + SO2 S 高温高温 四、糠醛（四、糠醛（- 呋喃甲醛）呋喃甲醛）P.436

21、 1. 制备制备 由由米糠米糠、甘蔗渣甘蔗渣、高粱杆高粱杆、玉米芯玉米芯、花生壳花生壳等与等与酸酸 共热、蒸馏制取。共热、蒸馏制取。 糠醛糠醛是是呋喃衍生物呋喃衍生物中最重要的一个，最初从中最重要的一个，最初从米糠米糠制得而得名。制得而得名。 O -CHO (C5H8O4)n + n H2O n C5H10O5 3%5% H2SO4 ，水解，水解 戊多糖戊多糖戊糖戊糖 O -CHO 糠醛糠醛 H-CH CH-CHO -3H2O HO-CHCH-OH OH OH 戊糖戊糖 2. 性质及用途性质及用途 糠醛糠醛是无色透明液体，沸点是无色透明液体，沸点161.7,在空气中逐渐变在空气中逐渐变 为黄棕

22、色，能溶于为黄棕色，能溶于醇醇、醚醚及其它及其它有机溶剂有机溶剂中，中，糠醛糠醛本身是本身是 一个一个良好的溶剂良好的溶剂，在工业上有广泛的用途，常用于，在工业上有广泛的用途，常用于精炼石精炼石 油油、精制、精制松香松香、溶解、溶解硝酸纤维硝酸纤维等，在有机合成工业上也很等，在有机合成工业上也很 重要，是重要，是油漆油漆、树脂树脂工业的重要原料。工业的重要原料。 糠醛糠醛与苯甲醛与苯甲醛具有具有类似类似结构，结构，表现出表现出无无-H的的醛醛的性质。的性质。 催化加氢催化加氢 O -CHO + H2 O -CH2OH Cr2O3CuO 150 ，10MPa 糠醇糠醇 氧化氧化 O -CHO O

23、 -COOH KMnO4 中性或碱性中性或碱性 糠酸糠酸 O -CHO + O2 V2O5-MoO3 320 + CO2 + H2O O OO = = 顺丁烯二酸酐顺丁烯二酸酐 歧化反应歧化反应 O -CHO O -CH2OH O -COOH 浓浓OH- 2+ 安息香缩合（糠醛偶合）安息香缩合（糠醛偶合） O -CHO KCN 2 O -CHC- O = OOH 呋嗡呋嗡 柏琴反应柏琴反应 O -CHO + (CH3CO)2O O -CH=CHCOOH CH3COOK -呋喃丙烯酸呋喃丙烯酸 吡咯、呋喃、噻吩知识小结吡咯、呋喃、噻吩知识小结 化学性质：化学性质： 1、芳香性（环的稳定性）：苯、

24、芳香性（环的稳定性）：苯噻吩噻吩吡咯吡咯呋喃呋喃 2、亲电取代反应活性（富电子芳杂环）：吡咯、亲电取代反应活性（富电子芳杂环）：吡咯呋喃呋喃噻吩噻吩苯苯 3、亲电取代反应主要发生在、亲电取代反应主要发生在-C上（温和的磺化剂和硝化剂）上（温和的磺化剂和硝化剂） 4、不饱和性：呋喃、不饱和性：呋喃吡咯吡咯噻吩噻吩苯（呋喃易发生苯（呋喃易发生D-A反应）反应） 5、吡咯的特性：、吡咯的特性：N-H弱酸性（成盐后弱酸性（成盐后N上可烃化、酰化）上可烃化、酰化） 弱碱性（比苯胺弱得多）弱碱性（比苯胺弱得多） 具体反应式：具体反应式：P.427/435/436 一、一、 吡啶吡啶 16-3 六元杂环化合

25、物六元杂环化合物 六元杂环六元杂环化合物中最重要的有化合物中最重要的有吡啶吡啶和和嘧啶嘧啶： NN N 吡啶吡啶嘧啶嘧啶 5C、1N共面，都是共面，都是SP2杂化；杂化； N上孤对电子在上孤对电子在SP2杂化轨道中；杂化轨道中； 环具有芳香性环具有芳香性 N原子原子 吡啶环上吡啶环上N的共轭效应和诱导效应都是吸电子的的共轭效应和诱导效应都是吸电子的 碱性碱性N的孤对电子在的孤对电子在SP2杂化轨道上，杂化轨道上，但碱性很弱但碱性很弱； 由由N的偶极矩可知，的偶极矩可知，吡啶为缺电子芳香杂环吡啶为缺电子芳香杂环，性质与硝基苯相，性质与硝基苯相 似似（而吡咯为富电子芳杂环（而吡咯为富电子芳杂环,与

26、苯胺相似）与苯胺相似） 吡啶有较大极性，能与水以任意比混溶吡啶有较大极性，能与水以任意比混溶,又能溶解大多数极性或又能溶解大多数极性或 非极性有机化合物非极性有机化合物,甚至许多无机盐类甚至许多无机盐类,是一是一良溶剂良溶剂。 吡啶吡啶的的偶极矩偶极矩与与吡咯吡咯方向方向相反：相反： N N H = 0 D = 2.26 D = 1.81 D N H =1.17D 1. 碱性与亲核性碱性与亲核性 在化学反应中可用作在化学反应中可用作催化剂和除酸剂催化剂和除酸剂。 碱性：碱性：叔胺叔胺 吡啶吡啶 苯胺苯胺 吡咯吡咯 亲核性：亲核性：吡啶吡啶氮氮原子还可以作为原子还可以作为亲核试剂亲核试剂与与R-

27、X、Br2等等 亲电试剂反应亲电试剂反应形成吡啶盐形成吡啶盐(P.417)。 N + HCl N HCl N NH3 N + SO3 CH2Cl2 N SO3(90%) 此反应常用于 在反应中吸收 生成的气态酸 室温 吡啶三氧化硫络合物 是常用的缓和磺化剂 N N N RI R I 300 I N I + R R OH NN R R OH 制取烷基吡啶的一种方法 烷基吡啶盐烷基吡啶盐 2. 亲电取代反应亲电取代反应( (似硝基苯似硝基苯) ) （1）不能发生傅氏烷基化、酰基化反应；）不能发生傅氏烷基化、酰基化反应； （2）硝化、磺化、卤化必须在强烈条件下才能发生；）硝化、磺化、卤化必须在强烈条

28、件下才能发生； （3）吡啶环上有给电子基团时，反应活性增高；）吡啶环上有给电子基团时，反应活性增高； （4）吡啶）吡啶N可以看作是一个间位定位基。可以看作是一个间位定位基。 反应主要发生在反应主要发生在位位 （电子云（电子云密度密度 ） (P.418) N + Br2 N 300 气相气相 3-溴吡啶溴吡啶 -Br 39% N + 浓浓HNO3 300，一天，一天 浓浓H2SO4 N 3-硝基吡啶硝基吡啶 -NO2 6% N + 发烟发烟H2SO4 220 N 吡啶吡啶-3-磺酸磺酸 -SO3H 70% N + 浓浓HNO3 浓浓H2SO4 N -NO2 66%-CH3H3C-CH3H3C-

29、N + Br2 AcOH N -NH2-NH2 Br- 20 90% 3.亲核取代亲核取代吡啶环的特性反应吡啶环的特性反应(P.419) 由于由于环上电子云环上电子云密度降低密度降低，吡啶吡啶易与亲核试剂易与亲核试剂 （如（如芳基锂芳基锂、烷基锂烷基锂等）作用，主要生成等）作用，主要生成-位位取代取代 产物；若产物；若-位位被占据，则生成被占据，则生成-位位取代产物。取代产物。 N PhLi NPh O2 or PhNO2, ( (氧氧化化) ) NN NH2 + NaNH2 H2 NH3 或或 PhNMe2 Chichibabin 反应反应 N + NaNH2 - H2 N -NHNa H2

30、O -氨基吡啶氨基吡啶 N -NH2 + NaOH 当当 或或 位有其它离去基团时，反应易发生（似硝位有其它离去基团时，反应易发生（似硝 基苯）基苯） NCl NOH NaOH N H O - -吡吡啶啶酮酮 异异构构化化 NClN OH Cl -Cl NOH OH N H O （仍仍有有芳芳香香性性） N NH2 (1)NaNO2, HCl (2)H2O, N OHN H O 异异构构化化 N NaNH2 机机理理： 其其他他制制备备 - -吡吡啶啶酮酮的的方方法法 4. 氧化和还原反应氧化和还原反应 NCH3 KMnO4 NCOOH N N CH3 N COOH 尼尼古古丁丁( (烟烟碱碱

31、) )烟烟酸酸 HNO3 氧化在侧链上氧化在侧链上 吡啶比苯更难氧化；吡啶比苯更易还原吡啶比苯更难氧化；吡啶比苯更易还原 吡啶吡啶为为叔胺叔胺，易易被被H2O2、过氧化酸过氧化酸氧化氧化成成 N-氧化物氧化物。 氧化在氧化在 N 上：上： N H2O2 HOAc N O N-氧氧化化吡吡啶啶 NN + CH3-C-O-OH 吡啶吡啶N-氧化物氧化物 O + - O = 吡啶吡啶N-氧化物氧化物是有机合成的重要中间体，由于是有机合成的重要中间体，由于 O 上孤电子对与上孤电子对与吡啶环吡啶环发生动态发生动态共轭共轭的结果，它使的结果，它使 吡啶环吡啶环活化活化，使之，使之容易容易在在和和位发生位

32、发生亲电取代亲电取代反应，反应， 且产率较高且产率较高 吡啶吡啶N 氧化物氧化物用用三氯化磷三氯化磷处理，可恢复为处理，可恢复为吡啶环吡啶环。 N-氧化吡啶的性质：比吡啶易与亲电试剂或亲核试剂反应氧化吡啶的性质：比吡啶易与亲电试剂或亲核试剂反应 N O 发发烟烟HNO3 发发烟烟H2SO4 90oC N O NO2 主主要要产产物物 N NO2 POCl3+ PCl3 N O (1) PhMgX (2) H2O N OH Ph H Ac2O NPh (a) 与亲电试剂的亲电取代与亲电试剂的亲电取代 (b) 与亲核试剂的亲核取代与亲核试剂的亲核取代 5. 还原反应还原反应(P.419) 吡啶吡啶

33、比比苯苯更更容易还原容易还原，还原生成，还原生成六氢吡啶六氢吡啶 N H C2H5OH + Na N 六氢吡啶六氢吡啶 95% N H N + H2 Pt ， CH3COOH 25 二、嘧啶二、嘧啶 N N 1 6 5 4 3 2 嘧啶嘧啶是含有二个是含有二个氮氮原子的六元原子的六元杂环杂环，易溶于水，易溶于水，嘧啶嘧啶中的中的 氮氮是是SP2杂化，都以一个杂化，都以一个P 电子参与电子参与共轭共轭，性质性质与与吡啶吡啶类似。类似。 由于体系中由于体系中氮氮的的吸电子吸电子作用，作用，碱性碱性比比吡啶吡啶弱弱得多，其得多，其亲电亲电 取代取代反应比反应比吡啶吡啶困难困难，亲核取代亲核取代则比则

34、比吡啶吡啶容易容易。 P.424 一、吲哚（一、吲哚（P.429-432） 吲哚吲哚是闭合的是闭合的共轭体系共轭体系，它的，它的性质性质和和吡咯吡咯很相似，几很相似，几 乎没有乎没有碱性碱性，但比，但比吡咯吡咯稳定。稳定。 16-4 稠杂环化合物稠杂环化合物 主要介绍三种化合物主要介绍三种化合物 N N NN N 吲吲 哚哚喹喹 啉啉嘌嘌 呤呤 N H O S 吲吲哚哚苯苯并并呋呋喃喃苯苯并并噻噻吩吩 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 7 亲电取代反应：亲电取代反应： A E E进进入入五五员员杂杂环环，那那个个位位置置? ? 芳芳香香性性比比苯苯环

35、环差差 负负电电荷荷密密度度比比苯苯环环大大 易易发发生生亲亲电电取取代代 进攻进攻3-位位, 反应易于进行（反应易于进行（P.430） 苯肼与醛、酮类化合物在酸性条件下加热生成吲哚及苯肼与醛、酮类化合物在酸性条件下加热生成吲哚及 其衍生物的反应称为其衍生物的反应称为费歇尔费歇尔(Fischer, E.)合成法。合成法。 250 -CO2 N H 吲哚的合成吲哚的合成 NHNH2 + CH3COOH O HOAc N H COOH 二、喹啉二、喹啉 （P.421） N 喹喹 啉啉 异喹啉异喹啉 1 2 3 4 5 6 7 8 N 1 2 3 4 5 6 7 8 1. 结构与性质结构与性质 杂环

36、部分性质象吡啶杂环部分性质象吡啶(碱性和亲核性、亲电取代、碱性和亲核性、亲电取代、 亲核取代、氧化反应、还原反应、支链上的反应亲核取代、氧化反应、还原反应、支链上的反应) 碳环部分性质象萘碳环部分性质象萘(亲电取代及其取代定位作用亲电取代及其取代定位作用) 碱性强弱：喹啉吡啶异喹啉碱性强弱：喹啉吡啶异喹啉 （1） 亲电取代反应亲电取代反应: 2 . 化学反应化学反应 （2） 亲核取代反应亲核取代反应 N N N NaNH2 N NH2 (1)n-BuLi (2)H2O N Bu-n NPh NaNH2 H2O H2O NPh NH2 PhNO2 N N NH2 H2O N LiBu-nH2O

37、N Bu-n KNH2 NH3 PhNO2 （3） 氧化反应氧化反应 喹啉和异喹啉与绝大多数氧化剂不发生反应；与高锰酸钾能喹啉和异喹啉与绝大多数氧化剂不发生反应；与高锰酸钾能 发生反应：发生反应： 100 N KMnO4 水溶液 HOOC HOOC N 喹啉与异喹啉在过酸的作用下均可形成喹啉与异喹啉在过酸的作用下均可形成N-氧化物。氧化物。 N RCO3H N O RCO3H N N O （4） 还原反应还原反应 H2 / Ni N N H or I2 Hg(OAc)2, 130 N N H2, Pt, AcOH, 40 N H N H + HH HH 反十氢喹啉反十氢喹啉 顺十氢喹啉顺十氢喹啉 3 喹啉及其衍生物的合成喹啉及其衍生物的合成 (P.423) 斯克劳普斯克劳普(Skraup, Z.H.)反应：反应：苯胺、甘油、硫酸和硝基苯等苯胺、甘油、硫酸和硝基苯等 氧化剂一起作用，生成喹啉的反应。氧化剂一起作用，生成喹