有机化学-杂环化合物和生物碱

1、第十一章第十一章 杂环化合物和生物碱杂环化合物和生物碱第一节 杂环化合物 一 杂环化合物的分类和命名 二 杂环化合物的 结构和芳香性 三 杂环化合物的化学性质 四 重要的杂环化合物第二节 生物碱（略） 学习要求：学习要求：1.掌握几种常见杂环化合物命名2.掌握吡咯、吡啶的结构3.掌握吡咯、吡啶的化学性质4.了解几种常见杂环化合物以及生物碱的一般性质含义含义：成环原子除碳以外，还有其它如O、N、S、P等杂原子的环状化合物，统称为杂环化合物。ONS 本章所要讨论的是环比较稳定，且具有不同程度芳香性芳香性的化合物。 杂环化合物非芳香性杂环化合物, 如：芳香性杂环化合物ONH、内酯、环状酸酐等。1 杂

2、环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名一、分类一、分类ON环的数目单杂环稠杂环六员杂环两个单杂环稠合五员杂环NH苯与单杂环稠合NNNHNNH2第一节第一节 杂环化合物杂环化合物二、杂环化合物的命名二、杂环化合物的命名译音命名法译音命名法O呋喃(furan)S 噻吩(thiophene)NH 吡咯(pyrroe)N 吡啶(pyridine)NH 吲哚(indole)NN 嘧啶pyrimidine 对于环上有取代基的杂环化合物取代基的杂环化合物，命名时以杂环为母体，然后把杂环上的原子依次编号而确定取代基的位次。编号的原则：编号的原则：含一个杂原子的单环，一般从杂原子开始依次用，将环上的原子编号

3、，也可以用希腊字母、 编号，靠近杂原子的碳原子为位，依次为位、位：OCHO-呋喃甲醛2-呋喃甲醛NHCH3H3CNCOOH3- 吡啶甲酸 -吡啶甲酸， -二甲基 吡咯2, 5-二甲基 吡咯NNH3C123456 5-甲基嘧啶123456NNNHNNH27896-氨基嘌呤2.双键氢化产物的命名双键氢化产物的命名NH四氢吡咯NH252，5-二氢吡咯NH六氢吡啶多杂原子杂环，按O,S,N顺序编号，杂原子位次和最小。稠杂环，编号统一规定。2 杂环化合物的结构杂环化合物的结构一、五元杂环化合物的结构一、五元杂环化合物的结构以吡咯吡咯为例说明它们的结构：NHN : 2S22P32S2PSP2杂化SP2PN

4、HHHHH吡咯符合休克尔规则，具有芳香性。 OHHHH呋喃噻吩SHHHHNH吡咯(pyrroe)1.061.100.68富电子的芳杂环，亲电取代易发生富电子的芳杂环，亲电取代易发生，相当于苯酚或苯胺，取代在位。二、六元杂环化合物的结构二、六元杂环化合物的结构N2S2PSP2杂化SP2PN 吡啶(pyridine)符合休克尔规则，具有芳香性具有芳香性。N吡啶0.820.950.851.59缺电子的芳杂环，亲电取代难发生缺电子的芳杂环，亲电取代难发生，相当于硝基苯，取代在位。3 杂环化合物的化学性质杂环化合物的化学性质 一、亲电取代反应一、亲电取代反应五元杂环属于富电子芳杂环，亲电取代反应比苯容易

5、五元杂环属于富电子芳杂环，亲电取代反应比苯容易。发生亲电取代反应的活性顺序是：噻吩吡咯呋喃苯吡啶吡啶六元杂环吡啶属于缺电子芳杂环，亲电取代反应活性比六元杂环吡啶属于缺电子芳杂环，亲电取代反应活性比苯小，与硝基苯类似苯小，与硝基苯类似 ，且取代反应一般发生在，且取代反应一般发生在位。位。1.卤代卤代NH+ Br2NHBr0oC乙醇N+ Br2300催化NBr2. 硝化硝化NH+ CH3COONO2乙酰硝酸酯乙酐-10NHNO2N+300HNO3（浓）浓H2SO4（一天）NNO23. 磺化磺化NH+ SO3吡啶100NHSO3HN+H2SO4 发烟H2SO4220NSO3H4. 付付克反应克反应N

6、H+ (CH3CO)2O150200NHCOCH3二、加成反应二、加成反应NH2 PtHAcNHNHH2 Pt180NHNHHAcZnNH产物为仲胺，产物为仲胺，不具有芳香性不具有芳香性 三、氧化反应三、氧化反应五元杂环是富电子的芳杂环，和氧化剂作用，常导致环的破裂或发生聚合作用得到焦油状聚合物。六元杂环是缺电子的芳杂环，一般对氧化剂相当稳定。对氧化剂相当稳定。 NCH3HNO3NCOOHHNO3N回流NCOOHCOOH四、酸碱性四、酸碱性在吡咯分子中，由于氮上未共用的孤对电子参与环上的共轭体系，使氮上电子云密度降低而减弱对质子的吸引力，使得这个氢原子能以质子的形式解离，所以吡咯表吡咯表现出一

7、定的弱酸性（现出一定的弱酸性（pK）。）。 NH+KOHNK+ H2O 在吡啶分子中，氮原子上的未共用电子对未参与环上的共轭体系，与质子的结合能力比较强，因此 吡啶显碱性，与酸能形成盐。吡啶显碱性，与酸能形成盐。N+HClNHCl-吡啶盐酸盐苯胺 吡啶 三乙胺pKb 9.4 8.64 3.44 五元杂环化合物的特性反应五元杂环化合物的特性反应一、一、 呋喃及其衍生物呋喃及其衍生物呋喃呋喃 呋喃与盐酸浸过的松木片呈绿色，可用来鉴定呋喃的存在。糠醛（糠醛（-呋喃甲醛）呋喃甲醛）与苯胺在醋酸存在下呈深红色，可用来鉴定糠醛。糠醛具有呋喃和无-H的醛的（如甲醛）的双重化学性质。O浓NaOHCHOO+CO

8、ONaOCH2OH二、吡咯及其衍生物二、吡咯及其衍生物吡咯吡咯 卟啉化合物卟啉化合物 基本结构基本结构:是由四个吡咯环或氢化吡咯环的碳原子通过四个次甲基（）交替连接组成的大环，这个大环叫卟吩环，含卟吩环的化合物叫做卟啉化合物。与盐酸浸过的松木片呈红色，可用来鉴定吡咯吡咯及其低级的同系物的存在。NHNHNN卟吩环血红素：中心离子是Fe ; 叶绿素：中心离子是Mg5 六元杂环化合物的命名六元杂环化合物的命名一、吡啶及其衍生物一、吡啶及其衍生物NCOOH -吡啶甲酰胺-吡啶甲酸 烟酸NCONH2-吡啶甲酰胺 烟酰胺 NCONH2NNCH3烟碱（尼古丁）二、嘧啶极其衍生物二、嘧啶极其衍生物NNOHHO尿嘧啶 UNNNH2HO胞嘧啶 CHNNHOONNHONH2NNOHHO胸腺嘧啶TCH3HNNHOOCH36 稠杂环化合物稠杂环化合物一、吲哚及其衍生物一、吲哚及其衍