杂环化合物 (11)课件

1、关于杂环化合物 (11)第一张，PPT共六十六页，创作于2022年6月一、分类及命名定义 一：环状有机化合物中，构成环的原子除碳原子外还有其他原子，并且有芳香结构，这种环状化合物称为杂环化合物（Heterocyclic Compound）。定义二：在环状有机化合物中含有碳以外的其他原子，这类化合物统称杂环化合物。组成环系的非碳原子称为杂原子(heteroatom)。 本章讨论的主要是芳香杂环化合物意义：生物体内存在的物质主要是杂环化合物；合成的药物也多数是杂环化合物第二张，PPT共六十六页，创作于2022年6月第三张，PPT共六十六页，创作于2022年6月雷米封治疗结核病的良好药物缺乏维生素B

2、2时，则患口腔炎、角膜炎等炎症。维生素B2也是生物体的氧化还原过程中传递氢的物质。第四张，PPT共六十六页，创作于2022年6月五元杂环六元杂环。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子杂环含两个杂原子杂环1、杂环化合物的分类第五张，PPT共六十六页，创作于2022年6月 2、杂环化合物的命名 （1）.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)第六张，PPT共六十六页，创作于202

3、2年6月吡啶 吡喃 嘧啶 吡嗪 吲哚 (pyridine) (pyran) (pyrimidine) (pyrazine) (indole) 喹啉 异喹啉 嘌呤 苯并噻唑 (quinoline) (isoquinoline) (purine) (benzothiazole)第七张，PPT共六十六页，创作于2022年6月（2）.系统命名法 适用于杂环衍生物的命名 (A) 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 。 (B) 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。第八张

4、，PPT共六十六页，创作于2022年6月 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） 第九张，PPT共六十六页，创作于2022年6月 若含有多个相同的杂原子，则从连有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。 （4-甲基咪唑） （4-氯噻唑） 若含有不相同的杂原子，按O、S、N的顺序编号。第十张，PPT共六十六页，创作于2022年6月 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

5、） 当N上连有取代基时，往往用“N”表示取代基的位置。 （N-甲基吡啶） 第十一张，PPT共六十六页，创作于2022年6月二、五元杂环化合物含有一个杂原子的五元杂环是呋喃、噻吩和吡咯第十二张，PPT共六十六页，创作于2022年6月 1、呋喃、噻吩、吡咯的结构 呋喃、噻吩、吡咯电子数符合休克尔规则（4n+2），因此具有芳香性。.第十三张，PPT共六十六页，创作于2022年6月 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

6、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。第十四张，PPT共六十六页，创作于2022年6月2、物理与光谱性质IR： 30773003 cm1有CH伸缩吸收峰 吡咯化合物在35003200 cm1处有NH伸缩吸收峰1H NMR：呋喃 6.37 （H） 7.42（H） 噻吩 7.10 （H） 7.30（H） 吡咯 6.20 （H） 6.68（H） 8.0 （NH）无色液体第十五张，PPT共六十六页，创作于2022年6月 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，叫做松木片反应。此现象可用来鉴定呋喃。 噻吩存在于

7、煤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，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，此反应可用来鉴定吡咯。显色反应第十六张，PPT共六十六页，创作于2022年6月3、呋喃、噻吩、吡咯的化学性质（1）亲电取代反应活性：吡咯 呋喃 噻吩 苯。位比位活泼。亲电取代主要发生在位。第十七张，PPT共六十六页，创作于2022年6月B、硝化采用乙酰基硝酸酯（CH3COONO2）作为硝化剂A、稳定性呋喃、吡咯化合物的稳定性较差，在酸或强氧化剂条件下易开环或形成聚合物，噻吩较稳定。第十八张，PPT共六十六页，创作于2022年6月C、磺

8、化呋喃、吡咯用吡啶与SO3的加合物，噻吩直接用浓硫酸第十九张，PPT共六十六页，创作于2022年6月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。噻吩在室温下可溶于浓硫酸，并发生磺化反应。 第二十张，PPT共六十六页，创作于2022年6月D、卤代三类化合物都比较活泼，氯代、溴代不用催化剂第二十一张，PPT共六十六页，创作于2022年6月E、傅克酰基化采用较温和的催化剂如SnCl4，BF3。第二十二张，PPT共六十六页，创作于2022年6月F、吡咯的特殊反应：第二十三张，PPT共六十六页，创作于2022年6月G、取代呋喃、噻吩、吡咯的定位效应由定位效应及取代基的

9、定位效应共同决定第二十四张，PPT共六十六页，创作于2022年6月(2) 加成反应加氢：呋喃、吡咯催化加氢失去芳香性，噻吩使用特殊催化剂。第二十五张，PPT共六十六页，创作于2022年6月DielsAlder反应呋喃可以顺利进行DA反应吡咯NH可与顺丁烯二酸酐加成将吡咯烷基化则可顺利进行DA反应第二十六张，PPT共六十六页，创作于2022年6月吡咯也可与苯炔进行DA反应噻吩与乙炔的亲双烯试剂加成，失硫后得苯的衍生物第二十七张，PPT共六十六页，创作于2022年6月（3）吡咯的弱碱性、弱酸性吡咯的碱性比苯胺还弱；吡咯的酸性比醇强比酚弱吡咯甲盐和吡咯卤化镁可用来制备吡咯的衍生物第二十八张，PPT共

10、六十六页，创作于2022年6月4、呋喃、噻吩、吡咯的合成第二十九张，PPT共六十六页，创作于2022年6月 1,4-二羰基化合物。TsOH(或P2O5)，P2S5，NH3 。第三十张，PPT共六十六页，创作于2022年6月5、重要的衍生物（1）糠醛（2呋喃甲醛）第三十一张，PPT共六十六页，创作于2022年6月第三十二张，PPT共六十六页，创作于2022年6月(2) 吲哚（苯并吡咯）性质与吡咯相似，亲电取代主要发生在杂环3位第三十三张，PPT共六十六页，创作于2022年6月三、六元杂环化合物1、吡啶碱性：脂肪胺吡啶芳香胺可以用于成盐7.36 ppm6.98 ppm8.50 ppm(1) 结构与

11、物理性质第三十四张，PPT共六十六页，创作于2022年6月（2）化学性质吡啶环上的碳原子是严重缺电子的，其性质类似硝基苯很难进行傅克酰基化和烷基化。位电子云密度较大，故亲电取代主要发生在位 。A、亲电取代反应第三十五张，PPT共六十六页，创作于2022年6月 由取代反应的中间体稳定性分析a. 取代在 a 位第三十六张，PPT共六十六页，创作于2022年6月b. 取代在 b 位c. 取代在 g 位中间体较为稳定第三十七张，PPT共六十六页，创作于2022年6月环上有给电子基时反应相对较易进行第三十八张，PPT共六十六页，创作于2022年6月B、亲核取代反应2，4，6位的卤素容易被取代第三十九张，

12、PPT共六十六页，创作于2022年6月强碱负离子可以取代吡啶环上的氢齐齐巴宾（Chichibabin）反应2位（6位）取代产物为主，4位很少。第四十张，PPT共六十六页，创作于2022年6月C、氧化、还原反应吡啶抗氧化能力比苯强，氧化时只氧化环上侧链得到相应的吡啶甲酸。过氧化氢或过氧酸氧化得到N氧化物第四十一张，PPT共六十六页，创作于2022年6月 N-氧化吡啶的性质：比吡啶易与亲电试剂或亲核试剂反应(a) 与亲电试剂的亲电取代，产物在位(b) 与亲核试剂的亲核加成第四十二张，PPT共六十六页，创作于2022年6月吡啶的还原比苯容易哌啶(六氢吡啶)问题：如何由吡啶合成3-硝基吡啶和4-硝基吡

13、啶？第四十三张，PPT共六十六页，创作于2022年6月D、吡啶N的碱性与亲核性吡啶与卤代烃反应生成季胺盐，加热失卤化氢，得到甲基吡啶290300第四十四张，PPT共六十六页，创作于2022年6月E、侧链的反应吡啶2，4，6位侧链氢具有酸性与甲基酮氢的相当。可进行类似醛酮的缩合反应。第四十五张，PPT共六十六页，创作于2022年6月第四十六张，PPT共六十六页，创作于2022年6月2、喹啉和异喹啉碱性比吡啶弱，喹啉吡啶异喹啉喹啉在常温时是无色油状液体，有类似吡啶的恶臭，沸点238，异喹啉为低熔点的固体，气味类似于苯甲醛，熔点26，沸点243。第四十七张，PPT共六十六页，创作于2022年6月（1

14、）化学反应喹啉和异喹啉的化学性质一样，和吡啶及硝基萘的有些相似A、亲电取代反应反应产物受介质的影响。若反应在酸性介质中进行，取代主要在苯环上发生。喹啉主要发生在C-5与C-8位，而异喹啉以C-5产物为主。有机介质中主要发生在杂环上第四十八张，PPT共六十六页，创作于2022年6月B、亲核取代反应 亲核取代反应主要在吡啶环上发生，喹啉的反应位置 在2位和4位(2位为主)，异喹啉在1位；第四十九张，PPT共六十六页，创作于2022年6月实例：第五十张，PPT共六十六页，创作于2022年6月C、侧链氢的反应第五十一张，PPT共六十六页，创作于2022年6月D、氧化及还原氧化时苯环破裂，还原时吡啶环被

15、还原第五十二张，PPT共六十六页，创作于2022年6月（2）制备斯克劳普（Skraup）法：用苯胺与甘油，浓硫酸及一种氧化剂共热生成喹啉第五十三张，PPT共六十六页，创作于2022年6月反应历程：（A）甘油脱水得丙烯醛（B）苯胺对丙烯醛进行Micheal加成第五十四张，PPT共六十六页，创作于2022年6月（C）分子内亲电取代第五十五张，PPT共六十六页，创作于2022年6月生成的喹啉化合物受苯环上的取代基影响很大。（D）硝基苯氧化第五十六张，PPT共六十六页，创作于2022年6月也可采用不酮的不饱和羰基化合物代替甘油第五十七张，PPT共六十六页，创作于2022年6月第五十八张，PPT共六十六页，创作于2022年6月合成下列化合物分析：第五十九张，PPT共六十六页，创作于2022年6月合成路线第六十张，PPT共六十六页，创作于2022年6月弗里兰德（Friedla