有机化学课件杂环化合物PPT学习教案

1、会计学1有机化学课件杂环化合物有机化学课件杂环化合物2021-11-302 主要内容主要内容20.1 杂环化合物的分类与命名杂环化合物的分类与命名20.2 五元单杂环化合物五元单杂环化合物20.3 唑唑20.4 吡啶吡啶20.5 喹啉与异喹啉喹啉与异喹啉20.6 嘧啶与嘌呤嘧啶与嘌呤20.7 杂环化合物的合成杂环化合物的合成(自学自学)20.8 生物碱生物碱第1页/共77页2021-11-303环状有机化合物中，成环原子除碳原子外还含有环状有机化合物中，成环原子除碳原子外还含有其他原子，这种环状化合物称为其他原子，这种环状化合物称为杂环化合物杂环化合物。杂环化合物非芳香性杂环化合物, 如：芳香

2、性杂环化合物ONH、内酯、环状酸酐等。本章讨论的是那些环为平面型，环内本章讨论的是那些环为平面型，环内电子数符合电子数符合4n+24n+2规则，具有一定芳香性规则，具有一定芳香性的芳杂环化合物。的芳杂环化合物。第2页/共77页2021-11-304 一、杂环化合物的分类一、杂环化合物的分类杂环化合物单杂环五元杂环, 如ONHS六元杂环, 如N稠杂环苯环与单杂环稠并, 如NHN两个以上单杂环稠并第3页/共77页2021-11-305常见的杂环化合物常见的杂环化合物第4页/共77页2021-11-306第5页/共77页2021-11-307二、杂环化合物的命二、杂环化合物的命名名1 1、 音译法：

3、音译法：在同音汉字左边在同音汉字左边 + + 口口字。字。ONHSNfuranpyrrolethiophenepyridine呋 喃吡 咯噻 吩吡 啶1111NHNindolequinoline吲 哚喹 啉11第6页/共77页2021-11-3082. 2. 杂环及环上取代基的编号杂环及环上取代基的编号(1) (1) 母体杂环的编号：母体杂环的编号：杂原子的编号为杂原子的编号为“1 1”。杂原子邻位的碳原子也可依次用杂原子邻位的碳原子也可依次用、编编号号。12NHOSCH3CHOCOOH2 - 甲基吡咯 2 - 呋喃甲醛3 - 噻吩甲酸NCOOHCOOH2, 3 - 吡啶二甲酸- 甲基吡咯 -

4、 呋喃甲醛- 噻吩甲酸 , - 吡啶二甲酸(2)(2)环上有不同杂原子时，按环上有不同杂原子时，按OSNOSN次序编号。若次序编号。若环有不同取代基，其编号按次序规则和最低系列。环有不同取代基，其编号按次序规则和最低系列。第7页/共77页2021-11-309132NNHNONS5 - 甲基咪唑4 - 硝基f唑4 - 甲基 - 5 - ( 2 -羟乙基 ) 噻唑332211CH3O2NHOCH2CH25544CH3OSN苯并呋喃苯并噻唑132NNHNONSimidazoleoxazolethiazole咪 唑f 唑噻 唑332211NNpyrimidine123嘧 啶第8页/共77页2021-

5、11-30102 0.2 五元单杂环化合物五元单杂环化合物一、呋喃、噻吩、吡咯杂环的物理性质和结构一、呋喃、噻吩、吡咯杂环的物理性质和结构1.1.物理性质物理性质A. 呋喃：无色液体，存于松木焦油中呋喃：无色液体，存于松木焦油中, b.p. , b.p. 31.3631.36o oC. C. 遇盐酸浸湿的松木片呈绿色。遇盐酸浸湿的松木片呈绿色。B.B. 噻吩：无色有特殊气味的液体，存于煤焦油噻吩：无色有特殊气味的液体，存于煤焦油中中, b.p.84.16, b.p.84.16o oC. C. 与吲哚醌在硫酸作用下显与吲哚醌在硫酸作用下显兰色。兰色。C.C. 吡咯：无色液体，存于煤焦油和骨焦油中

6、吡咯：无色液体，存于煤焦油和骨焦油中, , b.p. 130- 131b.p. 130- 131o oC.C.遇盐酸浸湿的松木片呈红遇盐酸浸湿的松木片呈红色色. .第9页/共77页2021-11-30112.2.结构结构 呋喃、噻吩、吡咯结构上共同点呋喃、噻吩、吡咯结构上共同点: :构成环的五构成环的五个原子都为个原子都为spsp2 2杂化，成环五原子处在同一平面杂化，成环五原子处在同一平面，杂原子上孤对电子参与共轭形成共轭体系，杂原子上孤对电子参与共轭形成共轭体系，电子数符合休克尔规则电子数符合休克尔规则(4n+2)(4n+2)，所以，它们，所以，它们都具芳香性。都具芳香性。OSNHSONH

7、56为共轭体系, 电子= 6,符合4n + 2具有芳性, 富电子芳环第10页/共77页2021-11-3012二、呋喃、噻吩、吡咯杂环的化学性质二、呋喃、噻吩、吡咯杂环的化学性质1 1亲电取代反应亲电取代反应 从结构上分析，五元杂环为从结构上分析，五元杂环为5656共轭体系，共轭体系，电荷密度比苯大，电荷密度比苯大，发生亲电取代反应的速度也比苯发生亲电取代反应的速度也比苯快得多。快得多。 如以苯环上碳原子的电荷密度为标准（如以苯环上碳原子的电荷密度为标准（作为作为0 0），则五元杂环化合物的有效电荷分布为：），则五元杂环化合物的有效电荷分布为：OSNH000000+ 0.1- 0.03- 0.

8、02+ 0.20- 0.06- 0.04+ 0.32- 0.10- 0.06第11页/共77页2021-11-3013亲电取代反应活性：亲电取代反应活性： 吡咯吡咯 呋喃呋喃 噻吩噻吩苯苯 主要进入主要进入-位位说明：说明：吡咯、呋喃、噻吩的亲电取代反应，吡咯、呋喃、噻吩的亲电取代反应，对试剂及反应条件必须有所选择和控制。对试剂及反应条件必须有所选择和控制。第12页/共77页2021-11-3014五元杂环化合物亲电取代反应发生在五元杂环化合物亲电取代反应发生在- -位可用位可用共振论解释：共振论解释：ZZ=( NH、O、S )+ E+ZEH+ZEH+ZEH+ZEH+ZEH+正电荷可在三个原子

9、上离域正电荷只能在两个原子上离域由此可见，进攻由此可见，进攻2 2位所形成的共振杂化体比位所形成的共振杂化体比进攻进攻3 3位所形成的共振杂化体稳定。位所形成的共振杂化体稳定。第13页/共77页2021-11-3015说明：说明： 噻吩环芳性比呋喃环和吡咯环强，较稳定；噻吩环芳性比呋喃环和吡咯环强，较稳定； 噻吩环上电子云密度比苯环大，更易磺化。噻吩环上电子云密度比苯环大，更易磺化。 SSSO3H室温H2SO4浓（苯在室温下不能磺化（苯在室温下不能磺化！）！）(1) (1) 磺化：磺化：呋喃、吡咯不能用浓硫酸磺化，要用呋喃、吡咯不能用浓硫酸磺化，要用特殊磺化试剂特殊磺化试剂吡啶三氧化硫的络合物

10、，噻吩可吡啶三氧化硫的络合物，噻吩可直接用浓硫酸磺化。直接用浓硫酸磺化。HH！不能用强酸NC5H5N SO3NSO3HOSO3HC5H5N SO3O 吡啶三氧化硫，吡啶三氧化硫，一种温和的磺化剂一种温和的磺化剂第14页/共77页2021-11-3016利用磺化反应可分离苯和噻吩：利用磺化反应可分离苯和噻吩：.Cb.p81。Sb.p84 C。()室温H2SO4浓SSO3H（酸层）（苯层）分液蒸馏无噻吩苯第15页/共77页2021-11-3017(2 ) (2 ) 硝化硝化不能用混酸硝化，一般是用乙酰基硝酸不能用混酸硝化，一般是用乙酰基硝酸(CH3COONO2)作硝化试剂，在低温下进行。作硝化试剂

11、，在低温下进行。不用强酸，否则呋不用强酸，否则呋喃或噻吩开环聚合喃或噻吩开环聚合硝化O+CH3COONO2ONO2CH3COONO2+SNO2S醋酸硝酰 一种弱的硝化试剂，第16页/共77页2021-11-3018（3 3）卤代）卤代 由于反应太活泼，所以反应要控制，常在低由于反应太活泼，所以反应要控制，常在低温及非极性溶剂中反应。温及非极性溶剂中反应。NHX2 ; ( I2 ; Br2 )NHX不控制易上四个Br2 ; 室温CH3COOH70%SBrSO+卤代卤代Br2OBr+HBr。1,4-二氧六环25 C，75%第17页/共77页2021-11-3019(4) 傅傅-克酰基化克酰基化：S

12、+Ac2OSCOCH3H3PO4O+Ac2OOCOCH3BF3NH+Ac2ONHCOCH3150-200oC第18页/共77页2021-11-3020(5) (5) 吡咯的特殊反应吡咯的特殊反应吡咯十分活泼，活性类似于苯胺、苯酚吡咯十分活泼，活性类似于苯胺、苯酚.NH+C6H5N2+Cl-NHN=NC6H5H+NH+CHCl3 + KOHNHCHO第19页/共77页2021-11-3021（6 6）、五元杂环化合物亲电取代反应的定位规律）、五元杂环化合物亲电取代反应的定位规律以噻吩为例：以噻吩为例：A. - A. - 位上有取代基位上有取代基SX=o、p- 定位基Ym- 定位基X(主)(次)S

13、Y(主)(次)=5354B. B. - - 位上有取代基位上有取代基SX=o、p- 定位基Ym- 定位基X(主)(次)SY(主)=2555 - 位被占, 则进入4 - 位, 而不进入2 - 位第20页/共77页2021-11-3022注意：注意：吡咯和呋喃也遵循上述规律，但吡咯和呋喃也遵循上述规律，但当当- -位上有位上有m 定位基定位基( (如如: :CHO、COOH) )时，新引入基团进入的位置与时，新引入基团进入的位置与反应试剂有关。反应试剂有关。OCHO54(CH3)2CHClAlCl3Cl2OCHO5ClOCHO4(CH3)2CH第21页/共77页2021-11-30232. 2.

14、加成反应加成反应 O+H2ONH2+NPdPdHHTHF,重要溶剂吡咯烷，R2NH的性质（）SH2,MoS2200 C,20MPa。S四氢噻吩KMnO4SOO环丁砜，重要溶剂含硫，可使催化剂中毒!第22页/共77页2021-11-3024+SOOO100高压SOOOHH+OOOO25OOOOHHOHHOOOD-AD-A反应反应第23页/共77页2021-11-30253. 3. 吡咯的弱碱性和弱酸性吡咯的弱碱性和弱酸性 吡咯分子中氮原子孤对电子，由于其参与了环状吡咯分子中氮原子孤对电子，由于其参与了环状5 56 6的共轭，为整个环状共轭体系所共享，使氮的共轭，为整个环状共轭体系所共享，使氮上电

15、子云密度降低，孤对电子难以给出。所以，上电子云密度降低，孤对电子难以给出。所以，吡咯碱性很弱，甚至大大弱于苯胺碱性。吡咯碱性很弱，甚至大大弱于苯胺碱性。 (1) (1) 弱碱性弱碱性NHsp2sp2pNH参与环体系共轭离域于整个共轭体系难以表现出碱性第24页/共77页2021-11-3026碱性碱性: :苯胺苯胺(K(Kb b=3.8=3.81010-10-10)吡咯吡咯(K(Kb b=2.5=2.51010-14-14) ) 能与强酸成盐能与强酸成盐 不能与强酸成不能与强酸成盐遇酸分解盐遇酸分解 (2) (2) 弱酸性弱酸性 pKa=16.5pKa=16.5，比酚弱，比醇强，可与强碱（，比酚

16、弱，比醇强，可与强碱（NaNH2，KNH2、RMgX）或金属作用。）或金属作用。第25页/共77页2021-11-3027NHKNH2NH3KNKNK吡咯钾H2+NHC2H5MgBrNMgBrC2H6+NHNHOHKa =1.3 10-101 10-181 10-15CH3CH2OH第26页/共77页2021-11-3028NK1. CO22. H3OCH3ICH3CClOCHCl3/KOHNHCOOH-吡咯甲酸NCH3N-甲基吡咯NHCH3NCOCH3N-乙酰基吡咯NHCOCH3NHCHO-吡咯甲醛第27页/共77页2021-11-3029三、呋喃、噻吩、吡咯杂环的合成三、呋喃、噻吩、吡咯杂

17、环的合成1. 1. 工业制备工业制备C5H8O4n聚戊糖H , H2OHO CHCHOHCCHHOHHOHCHO戊糖3H2OOCHOOCHOZnO-Cr2O3-MnO2OAl2O3, NH3Al2O3, H2OONHAl2O3, NH3Al2O3, H2SSAl2O3, H2SAl2O3, H2O400第28页/共77页2021-11-3030+CH2CH2CCCH3CH3OONH3NHCH3CH32, 5-己二酮RNH2CH2CH2CCCH3CH3OO+NCH3CH3RCH2CH2CCH2CO2HCC6H5OOC6H6 , P2O5OCH2CO2HC6H5CH2CH2CCCH3CH3OOP2

18、S5SCH3CH32. 2. 合成合成第29页/共77页2021-11-3031四四. . 吡咯、呋喃和噻吩的重要衍生吡咯、呋喃和噻吩的重要衍生物物 1. 1. 糠醛糠醛: :无色液体，无色液体，bp.162bp.162，空气中易变黑。是，空气中易变黑。是良好的溶剂。不含良好的溶剂。不含-H-H，性质类似于苯甲醛。，性质类似于苯甲醛。由农由农副产品如甘蔗杂渣、花生壳、高粱杆、棉子壳等稀副产品如甘蔗杂渣、花生壳、高粱杆、棉子壳等稀酸加热蒸煮制取。酸加热蒸煮制取。有有-H-H的醛的一般性质。的醛的一般性质。（1 1）氧化还原反应）氧化还原反应OCHO KMnO4弱碱性CuO, Cr2O315010

19、MPa,V2O5 - MoO320 ,O2,OCH2OHOCOOHOOO+ CO2 + H2O第30页/共77页2021-11-3032（2 2）歧化反应）歧化反应（3 3）羟醛缩合反应）羟醛缩合反应（4 4）安息香缩合反应）安息香缩合反应OCHOOCH2OHOCOOH+浓碱OCHOOCH=CHCHO+稀碱CH3CHOOCHOOCH醇溶液KOHCOOHO第31页/共77页2021-11-3033NHBr2OO0NHBr3-溴吲哚2. 2. 吲哚吲哚: :白色结晶，白色结晶，mp.52.5mp.52.5。具有。具有极臭的气味，纯粹的吲哚在极稀时有香味极臭的气味，纯粹的吲哚在极稀时有香味，可作香料

20、。可发生亲电取代反应，活性，可作香料。可发生亲电取代反应，活性位置在第位置在第3 3位。位。第32页/共77页2021-11-3034C6H5CONO2O0CH3CNNHNHNHNO23-硝基吲哚DMF, POCl320-30NHCHO3-吲哚甲醛吡啶SO3NHNHSO3H3-吲哚磺酸 含吲哚的生物碱广泛存在于植物中，含吲哚的生物碱广泛存在于植物中，如麦角碱、马钱子碱、利血平等如麦角碱、马钱子碱、利血平等 第33页/共77页2021-11-3035NHCH2COOH-吲哚乙酸（植物生长调节剂）NHCH2CHCOOHNH2色氨酸（蛋白质组分）NHCH2CH2NH2HO5-羟基色胺（哺乳动物及人脑

21、中思维活动的重要物质）第34页/共77页2021-11-30363. 3. 卟啉环系化合物卟啉环系化合物卟啉环系是由四个吡咯和四个次甲基交替相联组卟啉环系是由四个吡咯和四个次甲基交替相联组成的共轭体系。卟啉环呈平面结构，环的中间空成的共轭体系。卟啉环呈平面结构，环的中间空隙以共价键、配位键和不同的金属结合。隙以共价键、配位键和不同的金属结合。12345678NHNHNN卟啉族化合物广泛分卟啉族化合物广泛分布于自然界。血红素布于自然界。血红素，叶绿素都是含，叶绿素都是含 环环的卟啉族化合物。血的卟啉族化合物。血红素中环络合的是红素中环络合的是FeFe，叶绿素环络合的是，叶绿素环络合的是MgMg。

22、第35页/共77页2021-11-3037NHNSNONNHN属吡咯系杂环咪唑 噻唑 噁唑 吡唑20.3 唑唑一噻唑一噻唑 噻唑是含一个硫原子和一个氮原子的五元杂环，噻唑是含一个硫原子和一个氮原子的五元杂环，无色，有吡啶臭味液体，沸点无色，有吡啶臭味液体，沸点117117，与水互溶，有，与水互溶，有弱碱性，是稳定的化合物。弱碱性，是稳定的化合物。 一些重要的天然产物几合成药物含有噻唑结构，一些重要的天然产物几合成药物含有噻唑结构，如青霉素、维生素如青霉素、维生素B1B1等。等。第36页/共77页2021-11-3038维生素维生素B B1 1（VBVB1 1）NNCH2NSCH3CH2CH2O

23、HNH3ClCH3Cl噻唑环对糖类的新陈代谢有显著的影响，人体缺乏时可以引起脚气病青霉素青霉素SNCHCONHC ROHOOCCH3CH3R =CH2CH2OCH CH CH2S CH3R =R =GVO常用青霉素为青霉素为青霉素为青霉素第37页/共77页2021-11-3039NHN新新增增加加的的一一个个氮氮原原子子上上的的孤孤电电子子对对在在环环平平面面上上, ,与与环环内内电电子子不不共共轭轭，提提供供了了接接受受质质子子的的位位置置，因因此此吡吡咯咯系系杂杂环环碱碱性性都都比比吡吡咯咯强强。NHNH+HNHNHHNHNH结构和性质结构和性质1). 1). 弱碱性弱碱性吡咯系杂环中除咪

24、唑是中等强度的碱外，其它吡咯系杂环中除咪唑是中等强度的碱外，其它为弱碱，因为：为弱碱，因为：二二. 咪唑和吡唑咪唑和吡唑第38页/共77页2021-11-3040NN HNN HNN HNNHNNH咪唑分子间可形成氢键：咪唑分子间可形成氢键：吡唑通过氢吡唑通过氢键可缔合成二键可缔合成二聚体：聚体： 咪唑和吡唑具有较高的沸点咪唑和吡唑具有较高的沸点, ,这是因为这是因为: :第39页/共77页2021-11-3041NNHSNON 吡唑 异噻唑 异噁唑NHNSNON 咪唑 噻唑 噁唑2). 2). 亲电取代反应亲电取代反应 吡咯系杂环亲电取代反应活性小于吡咯、呋吡咯系杂环亲电取代反应活性小于吡咯

25、、呋喃和噻吩。喃和噻吩。 第40页/共77页2021-11-3042是一无色有恶臭液体，与水及许多有机溶剂，是一无色有恶臭液体，与水及许多有机溶剂，如乙醇、乙醚等混溶，是良好的溶剂。如乙醇、乙醚等混溶，是良好的溶剂。吡啶氮上有一对电子未参与共轭，易接受质子吡啶氮上有一对电子未参与共轭，易接受质子，具有碱性。，具有碱性。碱性：碱性：脂肪胺吡啶芳香胺脂肪胺吡啶芳香胺NN：sp2杂化20.4 吡啶吡啶一一. 结构和物理性质结构和物理性质第41页/共77页2021-11-3043二二. 化学性质化学性质N碱性与成盐亲核试剂进攻部位亲电试剂进攻部位1. 1. 吡啶环上亲电取代反应吡啶环上亲电取代反应与苯

26、环比较吡啶环是缺电子芳香杂环，性质类与苯环比较吡啶环是缺电子芳香杂环，性质类似于硝基苯，不能进行傅氏烷基化和酰基化反似于硝基苯，不能进行傅氏烷基化和酰基化反应。应。第42页/共77页2021-11-3044亲电取代位置在亲电取代位置在3-3-或或5-5-位进行，为什么？位进行，为什么？NBr2 , H2SO4(SO3)130NBr3-溴吡啶265H2SO4(SO3) , HgCl2NNNSO3H3-吡啶磺酸NNO2300KNO3 , H2SO4(SO3)3-硝基吡啶NNH220Br2 , HOAcNNH2Br第43页/共77页2021-11-3045吡啶亲电取代反应发生在吡啶亲电取代反应发生在

27、- -位，除用电子理论位，除用电子理论解释外，还可以用中间体的稳定性加以说明：解释外，还可以用中间体的稳定性加以说明：NHE+NHE+NHE+N+ E+NN+NHE+HE+HE特不稳定NNN+HE+HEHE特不稳定 位 位进攻进攻进攻 位第44页/共77页2021-11-3046显然，当吡啶环上连有供电子基团时，将有利显然，当吡啶环上连有供电子基团时，将有利于亲电取代反应的发生；反之，就更加难以进于亲电取代反应的发生；反之，就更加难以进行亲电取代反应。行亲电取代反应。NNO2CH3CH3HNO3, H2SO4100NCH3CH3吡啶环也象硝基苯一样，不能发生吡啶环也象硝基苯一样，不能发生F F

28、C C烷基化烷基化和酰基化反应。和酰基化反应。第45页/共77页2021-11-3047吡啶环的亲核取代反应主要发生在吡啶环的亲核取代反应主要发生在- -位位和和- -位，被取代的可以是氢原子，也可以是位，被取代的可以是氢原子，也可以是易于离去的基团。如：易于离去的基团。如：NCl220NH3 , ZnCl2NNH2NBrBrNH3 , H2O160NBrNH2NClNaOMe CH3OHNOMe2. 2. 吡啶环上亲核取代反应吡啶环上亲核取代反应第46页/共77页2021-11-3048NHNaNH2NNHNaH2+NNHNa+H2ONNH2NaOH+NH+C6H5LiNC6H5+LiH除吡

29、啶环除吡啶环 2, 4, 6 2, 4, 6 位上卤素容易被亲核试位上卤素容易被亲核试剂取代外，吡啶环剂取代外，吡啶环2 2位的负氢离子也能被取代。位的负氢离子也能被取代。吡啶环吡啶环2 2位负氢离子被强亲核性氨基负离子取代位负氢离子被强亲核性氨基负离子取代, ,同时放出氢气，称齐齐巴宾（同时放出氢气，称齐齐巴宾（ChichibabinChichibabin）反）反应应。第47页/共77页2021-11-30493. 3. 吡啶环上氮的碱性及亲核性吡啶环上氮的碱性及亲核性CH3NH2NH3NNH2pkb3.364.758.89.3NNHCH3C NNNHCH3C Nsp3sp2sp第48页/共

30、77页2021-11-3050吡啶环上有供电子基时将使碱性增强。如：吡啶环上有供电子基时将使碱性增强。如：N NHNHNHNHCH3CH3CH3a.b.c.d.+pka 5.17 5.79 5.68 6.02酸 性：a c b d碱 性：d b c a第49页/共77页2021-11-3051N NNO2+BF4Et2OHClSO3CH2Cl2Br2 / CCl4CH3IPhCOCl石油醚N N+HN N+NO2N N+SO3N N+BrN N+CH3N N+PhCOClBF4Br+ICl 吡啶既然是一个碱，遇酸形成稳定的盐。吡啶既然是一个碱，遇酸形成稳定的盐。如用非质子硝化试剂、磺化试剂，或

31、卤素、卤代如用非质子硝化试剂、磺化试剂，或卤素、卤代烷、酰氯与吡啶反应，也将形成相应的吡啶盐：烷、酰氯与吡啶反应，也将形成相应的吡啶盐：第50页/共77页2021-11-3052NCH2CH3CH3+NaNH2NCH2CH3CH2CH3INCH2CH3CH2CH3NCH3HHO ZnCl2NCH2CH2OHZnCl2的作用：N ZnCl2吡啶环吡啶环2, 4, 62, 4, 6位烷基的位烷基的-H-H具有一定酸性具有一定酸性，其酸性与甲基酮的其酸性与甲基酮的-H-H相同。相同。4. 4. 侧链侧链-H-H的反应的反应第51页/共77页2021-11-3053+NCH3CH3INCH3ICH3+

32、NCH3ICH3CHONH25NCH3ICH2CHOHNCH3CH3I3CH2CHCN+(C2H5)3NC2H5OH 25NCH3C(CH2CH2CN)3I吡啶成盐后，使吡啶环吡啶成盐后，使吡啶环2, 4, 62, 4, 6位烷基位烷基-H-H酸性进增强，可以发生羟醛缩合和迈克尔反应：酸性进增强，可以发生羟醛缩合和迈克尔反应：第52页/共77页2021-11-3054NCrO3NCOOHCOOHNNCH3HNO3NCOOHNH3NCNH2O尼古丁（烟碱） 尼古丁酸（烟酸） 尼古丁酰胺（烟酰胺）a. a. 氧化氧化吡啶环电子云密度小，不容易被氧化吡啶环电子云密度小，不容易被氧化。5. 5. 吡啶

33、的氧化和还原吡啶的氧化和还原第53页/共77页2021-11-3055注意：NO发烟HNO3, H2SO490NONO2PCl3NNO2应用：NNNO2NCH330%H2O270, 24h.CH3COOHNCH3ONCH3COOHONO第54页/共77页2021-11-3056b. b. 还原还原电子云密度大的环容易被氧化，电子云电子云密度大的环容易被氧化，电子云密度小的环容易被还原。密度小的环容易被还原。H2 / Ni25, 3 atm.NNH六氢吡啶（哌啶）NSn , HCl或Na ,EtOHNH第55页/共77页2021-11-305720.5 喹啉与异喹啉喹啉与异喹啉N15862347

34、N15862347quinoline喹啉异喹啉isoquinoline喹啉、异喹啉的性质与吡啶相似，具有弱碱性。喹啉、异喹啉的性质与吡啶相似，具有弱碱性。1. Skraup1. Skraup合成：合成：芳香族伯胺与甘油同硫酸和氧芳香族伯胺与甘油同硫酸和氧化剂（如：硝基苯、五氧化二砷、氧化铁等）一化剂（如：硝基苯、五氧化二砷、氧化铁等）一起加热，即可得喹啉及其衍生物。起加热，即可得喹啉及其衍生物。+NH2CH2CH CH2OHOH OH浓H2SO4As2O5N一一. 喹啉及其衍生物的合成喹啉及其衍生物的合成第56页/共77页2021-11-3058反应过程：反应过程：. .甘油在浓硫酸（或磷酸）

35、作用下脱水生甘油在浓硫酸（或磷酸）作用下脱水生成丙烯醛，也可直接用成丙烯醛，也可直接用，-不饱和醛或酮不饱和醛或酮CHCHCH2OHOHCH2CHCH2OHOHOHH2SO4HCCHCH2OH2SO4HCCH2CH2OOH. .苯胺与丙烯醛发生迈克加成苯胺与丙烯醛发生迈克加成+NH2NHCH2CH2HCOCH2CHCHO第57页/共77页2021-11-3059NHCH2CH2HCOHNHCH2CH2HCOHNHCH2CH2HCOHNHCH2CH2COHHHHNHCH2CH2COHHH2ONH+NHNO2NNH2. .质子化的醛对苯环进行亲电取代反应质子化的醛对苯环进行亲电取代反应.1, 2-

36、.1, 2-二氢喹啉氧化二氢喹啉氧化第58页/共77页2021-11-3060NH2Cl甘油 , H2SO4NO2ClNCl（85-88%）例：NH2CH2CH C CH3O+FeCl3 , ZnCl2或 H2SO4NO2NCH3（73%）第59页/共77页2021-11-3061CH2CH2NH2Ac2OCH2CH2NHCCH3OP2O5205CH2CH2NCCH3190PdNCH3（83%）(73 %)NH2+ CH2=CHC CH3OZnCl2FeCl3NCH3100浓H2SO4NH2+ 2CH3CHONCH3(32 %)第60页/共77页2021-11-30622. Friedland

37、er2. Friedlander合成：合成：邻氨基苯甲醛或邻氨基芳酮与具有邻氨基苯甲醛或邻氨基芳酮与具有-H-H的羰基的羰基化合物反应生成喹啉衍生物化合物反应生成喹啉衍生物. .NH2RO+R1CH2COR2H+OrOH-NRR1R2第61页/共77页2021-11-3063二二. 异喹啉的合成异喹啉的合成Bischler-NapieralskiBischler-Napieralski合成法合成法CH2CH2NH2Ac2ONHOP2O5205oCNPd190oCN第62页/共77页2021-11-3064NHNO3 , H2SO40NNO2NNO2+8-硝基喹啉（48%） 5-硝基喹啉（52%

38、）+NNNO2HNO3 , H2SO40NNO210% 90%1. 1. 亲电取代反应亲电取代反应亲电取代反应主要发生在碳环的亲电取代反应主要发生在碳环的5 5位和位和8 8位。位。 2. 2. 喹啉及异喹啉的反喹啉及异喹啉的反应应第63页/共77页2021-11-3065NClCl C6H5CH2CN,NaNH2NCHCNCl C6H5NClCl140CH2(CO2C2H5)2 , NaHNCH(CO2C2H5)2Cl亲核取代反应主要发生在吡啶环上。喹啉亲核取代反应主要发生在吡啶环上。喹啉环上环上2位和位和4位，异喹啉环上位，异喹啉环上1位的氯原子容易被位的氯原子容易被亲核试剂取代。亲核试剂

39、取代。2. 2. 亲核取代反应亲核取代反应第64页/共77页2021-11-3066NNaNH2NNH2NC2H5Mg150NC2H5NClCH3ONaCH3OHNOCH3第65页/共77页2021-11-3067NCH3COOEtCOOEtEtONa , EtOH室温12h.NCH2CCOOEtO90%NCH3CH3CHO+ZnCl2100NCHCH3CH喹啉和异喹啉类似于吡啶，在喹啉喹啉和异喹啉类似于吡啶，在喹啉2 2与与4 4位侧链位侧链及异喹啉及异喹啉1 1位侧链上有活泼的位侧链上有活泼的-H-H，可进行缩合和，可进行缩合和亲核取代反应。亲核取代反应。与吡啶类似，形成季铵盐后，侧链与吡

40、啶类似，形成季铵盐后，侧链-H-H活性提高活性提高3. 3. 侧链侧链-H-H的反应的反应第66页/共77页2021-11-3068NCH3CH3CH2INCH3CH2CH3IOHNCH2EtNCH2CH3INCH2CH2CH3IN C2H5第67页/共77页2021-11-3069NCrO3NCOOHCOOH吡啶-2,3-二甲酸Sn , HCl或Na , ROHNNHH2 / NiNH4. 4. 氧化及还原氧化及还原第68页/共77页2021-11-307020.6 嘧啶、嘌呤嘧啶、嘌呤NN一一. 嘧啶嘧啶本身不存在于自然界，衍生物在自然界分布很广，脲本身不存在于自然界，衍生物在自然界分布很

41、广，脲嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶是遗传物质核酸的重要组成嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶是遗传物质核酸的重要组成部分，维生素部分，维生素B1B1、合成药物磺胺嘧啶也含嘧啶环。、合成药物磺胺嘧啶也含嘧啶环。NNNNNNOHHOOHHOHOCH3NH2尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶( U )( T )( C )无色晶体，易溶于水，碱性比吡啶弱无色晶体，易溶于水，碱性比吡啶弱pKa=1.3,pKa=1.3,含嘧啶环碱性化合物常称为嘧啶碱含嘧啶环碱性化合物常称为嘧啶碱第69页/共77页2021-11-3071NNNHNNNNNH( )( )9H7H嘌呤嘌呤二、嘌呤二、嘌呤无色晶体，无色晶体，m.p216217，易溶于水，其水

42、溶液，易溶于水，其水溶液呈中性，但能与酸或碱成盐。呈中性，但能与酸或碱成盐。 纯嘌呤环在自然界不存在，嘌呤衍生物广泛纯嘌呤环在自然界不存在，嘌呤衍生物广泛存在于动植物体内。存在于动植物体内。第70页/共77页2021-11-30721 1尿酸尿酸 存在于鸟类及爬虫类的排泄物中，含量很多，存在于鸟类及爬虫类的排泄物中，含量很多，人尿中也含少量。人尿中也含少量。2 2黄嘌呤黄嘌呤 存在于茶叶及动植物组织和人尿中。存在于茶叶及动植物组织和人尿中。HNNHNHNHNNNHNOOOOHHOOHHNNHNHNNNNHNOOOHHO第71页/共77页2021-11-30733 3咖啡碱、茶碱和可可碱咖啡碱、茶碱和可可碱 都是黄嘌呤甲基衍生物，存在于茶叶、咖啡和都是黄嘌呤甲基衍生物，存在于茶叶、咖啡