第12章.杂环化合物

第十二章杂环化合物HeterocyclicCompounds内容提纲：Ⅰ杂环化合物的命名Ⅱ杂环化合物的结构特点*Ⅲ杂环的反响*Ⅳ杂环的合成V生物碱简介重点：Ⅰ杂环化合物的命名Ⅱ杂环化合物的结构特点*Ⅲ杂环的反响*难点：杂环的反响，杂环的合成1编辑课件课时及讨论安排：第一次课〔4.20〕一、杂环化合物的命名〔第六组〕二、杂环化合物的结构〔第五组〕三、五元杂环化合物的亲电取代反响〔第五组〕四、五元杂环化合物的加成反响〔第三组〕第二次课〔4.22〕五、唑的结构与反响〔第四组〕六、吡啶、稠杂环的取代反响〔第四组〕七、杂环化合物的氧化及其它反响〔第四组〕八、杂环化合物的合成〔第二组〕2编辑课件含一个杂原子含二个杂原子杂环分类：

呋喃噻吩吡咯Furanthiophenepyrrole

吡唑咪唑噻唑Pyrazoleimidazolethiazole单杂环五元杂环六元杂环嘧啶吡嗪Pyrimidinepyrazine含二个杂原子含一个杂原子吡啶吡喃Pyridinepyran3编辑课件五元杂环与苯环稠合苯并呋喃benzofunan吲哚indole苯并噻唑benzothiophene稠杂环六元杂环与苯环稠合喹啉quinoline异喹啉isoquinoline杂环与杂环稠合嘌呤purine蝶啶pteridine4编辑课件I杂环化合物命名我国一般采用音译法，即按英文名称音译。如：5编辑课件2、命名的编号规那么a、从杂原子开始编号，兼顾取代基；b、稠环从大环的杂原子开始编号；c、有不同的杂原子，那么按照O、S、N原子顺序。例如：呋喃-2-甲醛〔糠醛〕2-甲基咪唑噻唑2-氨基吡啶吡啶-3-甲酸〔烟酸〕6-氨基嘌呤〔腺嘌呤〕8-羟基喹啉3-吲哚乙酸6编辑课件噁唑噻唑咪唑OxazoleThiazoleImidazole5-乙基噻唑4-氨基嘧啶2-甲基-5苯基噁唑5-ethylthiazole4-aminopyrimidine2-methyl-5-phenyloxazole7编辑课件II杂环化合物的结构3、吡咯、呋喃、噻吩、吡啶的结构

2、苯系芳烃与非苯系芳烃

1、休克尔规那么比较吡咯、吡啶和苯胺的碱性！8编辑课件偶极矩

0.70D0.51D1.81D2.22D1.73D1.90D1.58D键长芳香性：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃>吡啶9编辑课件2、吡咯、呋喃、噻吩的化学性质

a)

卤代：〔1〕亲电取代反响〔ElectrophilicSubstitution〕反响活性：噻吩、吡咯、呋喃＞苯单取代位置：α-位10编辑课件因为中间体的稳定性：

吡咯在2-或3-位取代的共振式如下：11编辑课件b)硝化12编辑课件c)磺化13编辑课件a.活性顺序：吡咯＞呋喃＞噻吩＞苯b.亲电取代通常主要发生在2位〔α-位〕d)付—克酰基化小结：14编辑课件e)吡咯的特征反响：吡咯具有较弱的酸性和碱性KNH2,液NH3C2H5MgBr干醚△

1.CO22.H3O+RXRCOCl15编辑课件〔2〕加成反响〔AdditionReaction〕H2,PdH2,MoS2H2,Ni顺丁烯二酸酐苯炔〔3〕水解反响16编辑课件(三)呋喃、吡咯和噻吩环的制法

呋喃容易从糠醛去羰基得到：

噻吩可以用丁烷或丁烯与硫磺加热反应得到：以氧化铝为催化剂，可以实现呋喃、吡咯和噻吩环的互变（Yuyev反应）17编辑课件实验室制法--帕尔－克诺尔(Paal-Knorr)法。α－氨基酮β－二羰基化合物18编辑课件4、呋喃、吡咯的重要衍生物

〔1〕糠醛(Furfural)制法：由玉米芯、高粱杆、棉籽壳、燕麦壳、谷糠等农副产品经稀硫酸处理而制得。(C5H8O4)n+nH2O5%硫酸加热水解nC5H10O5聚戊糖戊糖HO–CH——CH–OH||H–CHCH–CHO||OHOH

△

–3H2O糠醛〔b.p.162℃〕19编辑课件性质：浓NaOH2-呋喃甲酸2-呋喃甲醇O2，V2O5300℃顺丁烯二酸酐H2ZnO-Cr2O3

糠醇四氢糠醇ZnO-Cr2O3

400℃呋喃四氢呋喃（THF）糠醛Cannizaro歧化反响氧化反响复原反响脱羧反响20编辑课件〔2〕卟啉及衍生物卟啉环血红素由四个吡咯环和四个次甲基(－CH=)交替相连组成的大环叫卟啉环(又称为卟吩)，卟啉的化合物广泛存在于自然界中。21编辑课件22编辑课件〔3〕含吡咯、呋喃、和噻吩的稠环化合物吲哚Indole2134567苯并呋喃Benzofuran苯并噻吩Benzothiophene23编辑课件二.含两个杂原子的五元杂环(azole)1,2-唑异噁唑异噻唑吡唑isoxazoleisothiazolepyrazole1,3-唑噁唑噻唑咪唑OxazoleThiazoleImidazole24编辑课件1,2-唑与1,3-唑的亲电取代反应的活性顺序有：

1,2-唑1,3-唑碱性：

1结构和化学性质25编辑课件亲电取代反响1，2-唑取代在4-位26编辑课件唑的烷基化或酰基化通常发生在氮原子上。27编辑课件2、1，2-唑与1，3-唑的合成

1，2-唑可用1，3-二羰基化合物合成1，3-唑可用含有杂原子的1，4-二羰基化合物合成28编辑课件3、咪唑、噻唑的重要衍生物

维生素B1盐酸左旋咪唑咪唑安定29编辑课件第二节六元杂环化合物一、吡啶(Pyridine)1.吡啶的结构

氮原子杂化情况吡啶分子结构P轨道Sp2轨道

吡啶

氮原子以不等性sp2杂化轨道成键。30编辑课件2.吡啶的性质碱性：吡啶为一弱碱，pKb＝8.75，其碱性比脂肪胺弱，但比苯胺强。吡啶能与质子酸和非质子酸形成盐。31编辑课件〔1〕亲电取代：吡啶可以发生卤化、硝化和磺化，但比苯难以反响，取代位置通常在3-位(β-位)。Cl2200℃Br2300℃

KNO3,H2SO4300~350℃

HgSO4,H2SO4220℃32编辑课件E+进攻3位E+进攻2位E+进攻4位中间体的稳定性不稳定共振杂合体33编辑课件〔2〕亲核取代：吡啶环的一个特点是能发生亲核取代反响，主要形成2－位(α-位)取代产物。1.NaNH22.H2OLiC6H534编辑课件吡啶环的2-位和4-位比较容易进行亲核取代，这与形成碳负离子的稳定性有关。亲核试剂在2-位和4-位进攻，有负电荷在电负性较大的氮上的共振式参与共振，比较稳定。2-位进攻：3-位进攻：4-位进攻：35编辑课件〔3〕氧化与复原：吡啶环不容易被氧化，但吡啶环上的烷基取代基容易氧化成羧基。KMnO4H+,加热吡啶比苯容易复原，可用催化氢化或化学试剂复原为六氢吡啶。36编辑课件〔4〕侧链α-H的反响：吡啶2,4,6-位的烷基侧链α-H比较活波，在强碱催化下可进行缩合反响。N-烷基吡啶盐的侧链α-H更活波，在弱碱和室温就能反响。37编辑课件

3.吡啶的合成汉奇(Hantzsch)合成法:反响过程可能是：一分子醛与一分子β-酮酸酯先发生缩合反响，然后与另一分子β-酮酸酯加成，再与氨发生缩合。38编辑课件二.喹啉、异喹啉喹啉(quinoline)异喹啉(isoquinoline)喹啉与异喹啉都是苯并吡啶，它们存在于煤焦油中，一些天然的生物碱中含有它们的结构。喹啉从氮原子开始编号。8-羟基喹啉5-喹啉磺酸4-溴异喹啉39编辑课件1.化学反响取代：喹啉亲电取代主要发生在苯环〔5或8位〕，而亲核取代主要发生在吡啶环〔2或4位〕。HNO3,H2SO452%48%51%49%Br2，浓H2SO4AgSO4,NaNH240编辑课件氧化与复原：喹啉经强氧化时，苯环氧化开环；复原时，通常吡啶环容易被复原。KMnO4,H2O100℃H2,Pd41编辑课件喹啉的制备Skraup反响：芳香伯胺、甘油、浓硫酸共热缩合，再经氧化即得喹啉环。反响过程：42编辑课件氯喹扑疟喹啉喹啉有很多重要的衍生物，天然存在的金鸡纳碱又称为奎宁，是治疗疟疾病的良药。

在奎宁结构的根底上，人们又合成出了不少抗疟的药物，其中最重要的有氯喹、朴疟喹啉等。(quinine)q43编辑课件三.嘧啶、嘌呤嘧啶是含二个氮原子的六元杂环中最重要的一种，胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶是核酸的组成成分.嘧啶胞嘧啶尿嘧啶