13杂环化合物

1、第十三章第十三章 杂环化合物杂环化合物 杂环化合物是指由碳原子和氧、硫、氮等杂原子共同组成的，具有环状结构的化合物。 本章所要讨论的杂环化合物是环系比较稳定，具有一定芳香性的化合物。 环醚、内酯、内酐和内酰胺等，不属杂环化合物。第一节第一节 杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名第二节第二节 五元杂环化合物五元杂环化合物第四节第四节 六元杂环化合物六元杂环化合物第三节第三节 糠醛糠醛第一节第一节 杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名 一、杂环化合物的分类一、杂环化合物的分类五元杂环六元杂环。芳环并杂环杂环并杂环。 根据环的形式分类根据环中杂原子的数目分类杂环单杂环稠杂环含一个杂原

2、子杂环含两个杂原子杂环 二、杂环化合物的命名二、杂环化合物的命名 1.译音法译音法 根据杂环化合物的英文名称，选择带“口”字偏旁的同音汉字来命名。 呋喃 噻吩 吡咯 咪唑 噻唑 (furan) (thiophene) (pyrrole) (imidazole) (thiazole)osnhsnnnh吡啶 吡喃 嘧啶 吡嗪 吲哚 (pyridine) (pyran) (pyrimidine) (pyrazine) (indole) nhnonnnnnnsnnnnnh 喹啉 异喹啉 嘌呤 苯并噻唑 (quinoline) (isoquinoline) (purine) (benzothiazole

3、)2.系统命名法系统命名法 适用于杂环衍生物的命名适用于杂环衍生物的命名 (1) (1) 选母体选母体与芳香族化合物命名原则类似，当杂环上连有r、x、oh、nh2等取代基时，以杂环为母体；如果连有cho、cooh、so3h等时，把杂环作为取代基 。 (2) (2) 杂环编号杂环编号 杂环上连有取代基时，需要给杂环编号，编号规则如下。 从杂原子开始编号，杂原子位次为1。当环上只有一个杂原子时，也可把与杂原子直接相连的碳原子称为位，其后依次为位和位。 2-呋喃甲醛（糠醛） 8-羟基喹啉 (-呋喃甲醛) （不叫8-喹啉酚） 12345n678oho12345_cho 若含有多个相同的杂原子，则从连有

4、氢或取代基的杂原子开始编号，并使其他杂原子的位次尽可能最小。 nnhch3_12345（4-甲基咪唑） 12345_clsn（4-氯噻唑） 若含有不相同的杂原子，按o、s、n的顺序编号。12345678nnnnnhnh2123456789 cooh 某些特殊的稠杂环，不符合以上编号规则，有其特定的编号。 4-异喹啉甲酸 6-氨基嘌呤（不叫6-嘌呤胺） 当当n上连有取代基时，往往用上连有取代基时，往往用“n”表示取代基的位置。表示取代基的位置。 n_ch3（n-甲基吡啶） 第二节第二节 五元杂环化合物五元杂环化合物 一、呋喃、噻吩、吡咯的结构一、呋喃、噻吩、吡咯的结构 呋喃、噻吩、吡咯电子数符合

5、休克尔规则（4n+2），因此具有芳香性。onhs. . . 在呋喃、噻吩、吡咯分子中，是由5个原子，6个电子组成的共轭体系，使环上碳原子的电子云密度增加，所以称为富电子芳杂环或多电子芳杂环。 另外，吡咯分子中的氮原子上连有一个氢原子，由于氮原子的p电子参与了环上共轭，降低了对这个氢原子的吸引力，使得氢原子变得比较活泼，具有弱酸性。 电负性强弱顺序是：氧氮硫， 芳香性强弱顺序是：苯噻吩吡咯呋喃。呋喃呋喃噻吩噻吩吡咯吡咯 二、呋喃、噻吩、吡咯的性质二、呋喃、噻吩、吡咯的性质 呋喃存在于松木焦油中，其蒸气遇到浸过盐酸的松木片时呈绿色绿色，叫做松木片反应松木片反应。此现象可用来鉴定呋喃。 噻吩存在于煤

6、焦油的粗苯及石油中，在浓硫酸存在下，与靛红一同加热显示蓝色蓝色，反应灵敏。可用来检验噻吩。 吡咯存在于煤焦油和骨焦油中，其蒸气或其醇溶液能使浸过盐酸的松木片呈红色红色，此反应可用来鉴定吡咯。 1. 亲电取代反应亲电取代反应 呋喃、噻吩、吡咯都比苯容易发生亲电取代反应，取代主要发生在位。它们反应的活性顺序为：吡咯呋喃噻吩苯吡咯呋喃噻吩苯。(1) 卤化卤化 o+ br225br_o+ hbr2-溴呋喃（75%）二氧六环s+ br2br_+ hbrsch3cooh2-溴噻吩hn+ 4i2 + 4naohn_iiii+ 4nai + 4h2o四碘吡咯(2) 硝化硝化oono2+ ch3coono2-5

7、30_ch3cooh+硝酸乙酰酯sno2+ ch3coono2_ch3coohs0乙酸或乙酐+nno2+ ch3coono2_ch3coohn-10hh+乙酐(3) 磺化磺化 _n so3so3hnclch2ch2clo+o+吡啶三氧化硫-呋喃磺酸-吡咯磺酸_n so3so3hn+nhnh利用此性质可分离或除去粗苯中的噻吩。利用此性质可分离或除去粗苯中的噻吩。-噻吩磺酸能溶于浓硫酸，而且易发生水解反应。_sso3h100150+ h2os+ h2so4（稀）噻吩在室温下可溶于浓硫酸，并发生磺化反应。 s_s+ h2so4so3h + h2o浓2. 加成反应加成反应 oni, 5mpa100+

8、2h2o四氢呋喃s0.20.4mpapds+ 2h2四氢噻吩nni200nh+ 2h2h四氢吡咯第三节第三节 六元杂环化合物六元杂环化合物 一、吡啶的结构一、吡啶的结构nn原子为sp2杂化 吡啶电子数符合休克尔规则，具有芳香性。吡啶的芳香性比苯弱。.吡啶吡啶二、吡啶的性质二、吡啶的性质 吡啶存在于煤焦油及页岩油中。是一种弱碱。1.碱性碱性 吡啶氮原子上有一对孤对电子（吡啶氮原子上有一对孤对电子（sp2杂化电子）杂化电子）没有参与共轭，可与质子结合，因此具有碱性。没有参与共轭，可与质子结合，因此具有碱性。 不同化合物的碱性大小顺序为：n_nnhnh3nh2h四氢吡咯 氨 吡啶 苯胺 吡咯n+ h2so4nh+hso4-2naohn+ na2so4 + 2h2o吡啶硫酸盐 利用此反应可分离、提纯吡啶，也可用吡啶吸收反应中所生成的酸。 吡啶容易与三氧化硫结合，生成吡啶三氧化硫。nn+so3-+ so3吡啶三氧化硫 吡啶与叔胺相似，也可与卤代烷作用生成季铵盐。 _n+ c15h31clnc15h31cl -+氯化十五烷基吡啶2.取代反应取代反应 吡啶的取代反应，主要发生在位，且反应比苯困难。吡啶不发生傅克反应。_n300300br2 ,kno3 + h2so4nnnbr_no2so3h_220浓h2so4 , hgso4浮石，气相