18第十八章 雜環(huán)化合物

1、 第十七章第十七章雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物第十七章第十七章 雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物17-1 雜環(huán)化合物的分類和命名雜環(huán)化合物的分類和命名17-2 五元雜環(huán)化合物五元雜環(huán)化合物17-3 六元雜環(huán)化合物六元雜環(huán)化合物17-4 稠雜環(huán)化合物稠雜環(huán)化合物第十七章第十七章 雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物 雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物是指一類環(huán)狀有機(jī)化合物，構(gòu)成環(huán)的原子除碳外還有其是指一類環(huán)狀有機(jī)化合物，構(gòu)成環(huán)的原子除碳外還有其它原子（雜原子）。它原子（雜原子）。 這種這種環(huán)狀化合物環(huán)狀化合物具有具有芳香結(jié)構(gòu)芳香結(jié)構(gòu)（閉合共軛體系閉合共軛體系）和一定程度的）和一定程度的穩(wěn)定穩(wěn)定性性。通常雜原子有通常雜原子有：O 、N 、S 等等

2、OO內(nèi)酯內(nèi)酯ONH內(nèi)酰胺內(nèi)酰胺OOO環(huán)狀酸酐環(huán)狀酸酐CH2CH2O環(huán)氧化合物環(huán)氧化合物在自然界中雜環(huán)化合物分布很廣在自然界中雜環(huán)化合物分布很廣如：如：使植物中成綠色的使植物中成綠色的葉綠素葉綠素 使血液成紅色的使血液成紅色的血紅素血紅素 具有遺傳作用的具有遺傳作用的核酸核酸 許多中草藥的有效成分大都是含許多中草藥的有效成分大都是含氮雜環(huán)化合物氮雜環(huán)化合物，部分維生素和抗，部分維生素和抗菌素以及一些菌素以及一些植物色素植物色素和和植物染料植物染料都含有雜環(huán)，不少都含有雜環(huán)，不少合成藥物合成藥物和和合成合成染料也含雜環(huán)。染料也含雜環(huán)。它們都具有重要的生理作用。它們都具有重要的生理作用。 雜環(huán)化合物

3、是一大類有機(jī)化合物，在理論和實(shí)際雜環(huán)化合物是一大類有機(jī)化合物，在理論和實(shí)際中都有十分重要的意義。中都有十分重要的意義。一一 、分類、分類分類分類單雜環(huán)單雜環(huán)稠雜環(huán)稠雜環(huán)五元雜環(huán)五元雜環(huán)六元雜環(huán)六元雜環(huán)OSNNNNNN 此法優(yōu)點(diǎn)：比較簡單；缺點(diǎn)：遇到字音相近的字比較難譯，并且此法優(yōu)點(diǎn)：比較簡單；缺點(diǎn)：遇到字音相近的字比較難譯，并且譯出的名字與結(jié)構(gòu)無聯(lián)系。譯出的名字與結(jié)構(gòu)無聯(lián)系。OSNNONNfuranpyridinepyrrolethiophenepyranpyrimidine呋喃呋喃吡啶吡啶吡咯吡咯吡喃吡喃嘧啶嘧啶噻吩噻吩二、命名二、命名利用國際通用名稱利用國際通用名稱譯音譯音，加，加口旁口旁

4、以表示是以表示是雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物。1. 音譯法音譯法 此命名此命名法的缺點(diǎn)：法的缺點(diǎn)：名稱太長，名稱太長，使用不便。使用不便。目前一般目前一般采用音譯采用音譯名稱來命名稱來命名。名。NNNN氧（雜）茂氧（雜）茂氮（雜）茂氮（雜）茂氮（雜）苯氮（雜）苯1,3-二氮苯二氮苯氮萘氮萘茂茂（碳環(huán)母核）（碳環(huán)母核）苯苯（碳環(huán)母核）（碳環(huán)母核）萘萘（碳環(huán)母核）（碳環(huán)母核）2. 根據(jù)相應(yīng)碳環(huán)母核命名根據(jù)相應(yīng)碳環(huán)母核命名(意義不大）意義不大） 把把雜環(huán)雜環(huán)當(dāng)作是相應(yīng)碳環(huán)中碳原子被雜原子置換而形成的，命名時(shí)在當(dāng)作是相應(yīng)碳環(huán)中碳原子被雜原子置換而形成的，命名時(shí)在碳環(huán)碳環(huán)母體母體名稱前加名稱前加“某雜某雜” （

5、雜原子的名稱雜原子的名稱）兩字，以表示其中的雜原子。）兩字，以表示其中的雜原子。ONHN-CH2COOHNSCH3-NOHNCH38-羥基喹啉羥基喹啉N-甲基吡咯甲基吡咯(1-甲基吡咯甲基吡咯)5-甲基噻唑甲基噻唑3-甲基吡啶甲基吡啶(-(-甲基吡啶甲基吡啶) )N-CH312345623456781123453-吲哚乙酸吲哚乙酸或或-吲哚乙酸吲哚乙酸取代雜環(huán)的命名取代雜環(huán)的命名 一般從雜原子開始編號(hào)，將一般從雜原子開始編號(hào)，將雜原子定為雜原子定為1，依次為，依次為2、3、，或與雜原子相鄰的碳定為或與雜原子相鄰的碳定為，依次為，依次為、。并使取代基的位次。并使取代基的位次盡可能小。盡可能小。(

6、1) 單雜環(huán)單雜環(huán) 2-甲基呋喃甲基呋喃(-甲基呋喃甲基呋喃)OCH3123456712(2)稠雜環(huán)稠雜環(huán)NCl4-氯異喹啉氯異喹啉一般是編完雜原子所在的環(huán)，再編另一環(huán)一般是編完雜原子所在的環(huán)，再編另一環(huán).SNH3C(3) 當(dāng)環(huán)上有不同雜原子時(shí)，按當(dāng)環(huán)上有不同雜原子時(shí)，按O,S,N順序編號(hào)，并使位次最?。ㄈ缓箜樞蚓幪?hào)，并使位次最?。ㄈ缓笫谷〈淮巫钚。?。使取代基位次最?。?。154325-甲基噻唑甲基噻唑(4)當(dāng)雜環(huán)側(cè)鏈較復(fù)雜或有當(dāng)雜環(huán)側(cè)鏈較復(fù)雜或有-COOH,-CHO等官能團(tuán)時(shí)，雜環(huán)作取代基。等官能團(tuán)時(shí)，雜環(huán)作取代基。例：例：2-呋喃甲醛呋喃甲醛(-呋喃甲醛呋喃甲醛) 3-吡啶甲酸吡啶甲酸(

7、-吡啶甲酸吡啶甲酸)4-甲基甲基-2-呋喃甲酸呋喃甲酸NCOOHCHOO15432H3CCOOHO 典型的典型的五元雜環(huán)五元雜環(huán)是是呋喃呋喃、噻吩噻吩、吡咯吡咯。它們是最重要的含一個(gè)雜原。它們是最重要的含一個(gè)雜原子的五元環(huán)化合物。它們的重要性不在于其單體而是子的五元環(huán)化合物。它們的重要性不在于其單體而是衍生物衍生物。它們的衍。它們的衍生物不但種類繁多，而且某些是生物不但種類繁多，而且某些是重要重要的的工業(yè)原料工業(yè)原料，某些又具有重要的，某些又具有重要的生生理作用理作用。一、呋喃、噻吩、吡咯的結(jié)構(gòu)與芳香性一、呋喃、噻吩、吡咯的結(jié)構(gòu)與芳香性 物理方法物理方法證明：證明：呋喃呋喃、噻吩噻吩、吡咯吡咯

8、均為均為平面結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)，環(huán)上所有原子，環(huán)上所有原子均是均是SP2 雜化雜化，各原子均以，各原子均以SP2 雜化雜化軌道重疊形成軌道重疊形成鍵鍵。 碳碳未雜化未雜化的的 P 軌道中有軌道中有一個(gè)電子一個(gè)電子，雜原子雜原子的的 P 軌道中有軌道中有一對(duì)電子一對(duì)電子，P 軌道軌道互相平行重疊互相平行重疊，形成，形成閉合的共軛體系閉合的共軛體系。體系中體系中 電子數(shù)：電子數(shù)： 4 + 2 = 6符合休克符合休克爾爾 4 n + 2 規(guī)則規(guī)則，故，故三個(gè)雜環(huán)三個(gè)雜環(huán)均具有芳均具有芳香性香性.O呋喃的分子結(jié)構(gòu)呋喃的分子結(jié)構(gòu)NH 吡咯的分子結(jié)構(gòu)吡咯的分子結(jié)構(gòu)S噻吩的分子結(jié)構(gòu)噻吩的分子結(jié)構(gòu)（富電子環(huán)）（富電

9、子環(huán)）五中心六電子五中心六電子S噻吩噻吩吡咯吡咯O呋喃呋喃NHS S原子雜化軌道原子雜化軌道O O原子雜化軌道原子雜化軌道N N原子雜化軌道原子雜化軌道sp2雜化軌道雜化軌道P 軌道軌道 呋喃呋喃、噻吩噻吩、吡咯吡咯三種雜環(huán)均為五原子六電子的富電三種雜環(huán)均為五原子六電子的富電子閉合共軛體系，符合子閉合共軛體系，符合休克爾休克爾 4 n + 2規(guī)則，規(guī)則，具有具有芳香性。芳香性。電子密度：電子密度： 雜環(huán)雜環(huán) 苯環(huán)苯環(huán)穩(wěn)穩(wěn) 定定 性性 ： 雜環(huán)雜環(huán) 苯環(huán)苯環(huán)芳芳 香香 性：性： 雜環(huán)雜環(huán) 苯環(huán)苯環(huán)反反 應(yīng)應(yīng) 活活 性：性： 雜環(huán)雜環(huán) 苯環(huán)苯環(huán)電負(fù)性電負(fù)性 , 對(duì)外層電子對(duì)外層電子吸引力吸引力 ,

10、 孤電子離域孤電子離域 , 故故芳香性芳香性 。 OSNH芳香性強(qiáng)弱次序?yàn)椋悍枷阈詮?qiáng)弱次序?yàn)椋弘s原子電負(fù)性大?。弘s原子電負(fù)性大小：O (3.5) N (3.0) S (2.5) 152125.5 90.4 71.1ONHS 呋喃呋喃、噻吩噻吩、吡咯吡咯分別存在于分別存在于木焦油木焦油、煤焦油煤焦油和和骨焦油骨焦油中，但含量不多。中，但含量不多。二、制備方法二、制備方法1. 呋喃呋喃在在工業(yè)上常用工業(yè)上常用糠醛糠醛（- 呋喃甲醛呋喃甲醛）脫羰基制備。）脫羰基制備。2. 噻吩噻吩可用可用丁烷丁烷與與硫硫、丁稀丁稀與與二氧化硫二氧化硫在在高溫高溫下反應(yīng)制得。下反應(yīng)制得。3. 吡咯由吡咯由呋喃呋喃和和

11、氨氨在高溫下反應(yīng)制得在高溫下反應(yīng)制得+ 4 S+ 3H2SCH2CH2CH3CH3600 650S+ H2O+ CO2ZnO-Cr2O3-MnO2400 415CHOOOCH2=CH-CH2CH3CH3-CH=CH-CH3+ SO2高溫高溫S+ NH3+ H2O430 Al2O3NHO三、化學(xué)性質(zhì)三、化學(xué)性質(zhì) 呋喃呋喃、噻吩噻吩、吡咯三種化合物因吡咯三種化合物因環(huán)上五原子共用六個(gè)電子，環(huán)上五原子共用六個(gè)電子，環(huán)上的電子云密度比苯大，故它們易發(fā)生親電取代反應(yīng)，反應(yīng)比環(huán)上的電子云密度比苯大，故它們易發(fā)生親電取代反應(yīng)，反應(yīng)比苯容易進(jìn)行，取代基多進(jìn)入苯容易進(jìn)行，取代基多進(jìn)入-位，位，親電反應(yīng)活性順序?yàn)?/p>

12、：親電反應(yīng)活性順序?yàn)椋?. 親電取代反應(yīng)親電取代反應(yīng)吡咯吡咯 呋喃呋喃 噻吩噻吩 苯苯 吡咯吡咯、呋喃呋喃、噻吩噻吩像像苯酚苯酚和和苯胺苯胺一樣，很容易發(fā)生鹵代反應(yīng)。一樣，很容易發(fā)生鹵代反應(yīng)。氯代氯代、溴代溴代不不但不需但不需催化劑催化劑，而且為避免，而且為避免多取代物多取代物，往往采用，往往采用溫和條件溫和條件，如用，如用溶劑稀釋溶劑稀釋和采用和采用低溫低溫。吡咯吡咯反應(yīng)反應(yīng)活活性最大性最大，在，在低溫下低溫下進(jìn)行，進(jìn)行，一般得一般得多鹵多鹵產(chǎn)物產(chǎn)物。 呋喃呋喃與與 Br2 反應(yīng)也很激烈，反應(yīng)也很激烈，在在 0 和二氧六和二氧六環(huán)存在下與溴反環(huán)存在下與溴反應(yīng)得應(yīng)得一溴代一溴代產(chǎn)物，產(chǎn)物，與與

13、 Cl2 在在 40 下反應(yīng)得下反應(yīng)得混合產(chǎn)混合產(chǎn)物物。OBr+ HBrOS+ Br2NH0 OO四溴吡咯四溴吡咯BrBrBrBrNHC2H5OH0CH3COOH 常溫常溫+ HBrSBrO+ Cl2-40OCl+OClCl 五元雜環(huán)五元雜環(huán)化合物穩(wěn)定性較差，與化合物穩(wěn)定性較差，與硝酸硝酸（強(qiáng)氧化劑強(qiáng)氧化劑）反應(yīng)易開環(huán)。所以硝）反應(yīng)易開環(huán)。所以硝化反應(yīng)必須在化反應(yīng)必須在溫和條件溫和條件下進(jìn)行，通常用非質(zhì)子下進(jìn)行，通常用非質(zhì)子硝化硝化試劑試劑乙酰硝酸酯。乙酰硝酸酯。(CH3CO)2O + HONO2 CH3COONO2 + CH3COOH乙酰硝酸酯乙酰硝酸酯-5 -30 （CH3CO)2O+ C

14、H3COONO2OSNH+83%11%NO2NHNO2NH35%NO2O+70%5%NO2SSNO2 吡咯吡咯、呋喃呋喃不能直接用不能直接用硫酸硫酸磺化，因?yàn)樗鼈冊(cè)诨腔?，因?yàn)樗鼈冊(cè)跐饬蛩釢饬蛩嶂胁环€(wěn)定，會(huì)發(fā)生聚中不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生聚合，通常用一種合，通常用一種溫和的磺化劑溫和的磺化劑 吡啶三氧化硫吡啶三氧化硫進(jìn)行進(jìn)行磺化磺化。（磺化試劑：（磺化試劑： 三氧化硫三氧化硫.吡啶）吡啶）NSO3+- 噻吩噻吩比較穩(wěn)定，既可以用比較穩(wěn)定，既可以用硫酸硫酸在室溫下直接在室溫下直接磺化磺化（產(chǎn)率稍低），（產(chǎn)率稍低），也可以用溫和的也可以用溫和的磺化試劑磺化試劑磺化?；腔?。H+NHSO3H2-吡咯磺酸吡咯磺酸9

15、0%OSO3H2-呋喃磺酸呋喃磺酸41%2-噻吩磺酸噻吩磺酸69%71%+ H2SO4（95%）室溫室溫SSSO3HONH+NSO3+- 從從煤焦油煤焦油中提取的中提取的苯苯（b.p.80）含有少量（）含有少量（0.5%）噻吩噻吩（ b.p.84 ）很）很難用分餾的方法將它們分開，由于難用分餾的方法將它們分開，由于噻吩噻吩比比苯苯活潑，故可在常溫下用活潑，故可在常溫下用濃硫酸濃硫酸一起一起振搖，振搖，噻吩噻吩比比苯苯容易容易磺化磺化，生成的，生成的2-噻吩磺酸噻吩磺酸溶于溶于硫酸硫酸中，然后中，然后分離除去分離除去。試分離苯和噻吩試分離苯和噻吩 油層油層苯苯酸層酸層H2O濃濃H2SO4S+ (

16、CH3CO)2O 五元雜環(huán)五元雜環(huán)化合物?；瘯r(shí)，需要在較溫和化合物?；瘯r(shí)，需要在較溫和催化劑催化劑甚至不用甚至不用催化劑催化劑即可反應(yīng)。即可反應(yīng)。150 160 BF3H3PO4或或SnCl4SSO3HSOSNHCOCH3NH2-乙?；量┮阴；量〤OCH3O2-乙酰基呋喃乙?；秽獵OCH3S2-乙酰基噻吩乙?；绶?呋喃呋喃、噻吩噻吩、吡咯吡咯進(jìn)行進(jìn)行烷基化烷基化反應(yīng)反應(yīng)很難得到很難得到一烷基取代物一烷基取代物，往往生成混合的，往往生成混合的多烷基取代物多烷基取代物，甚至不可避免地產(chǎn)生樹脂狀物質(zhì)，因此用途不大。，甚至不可避免地產(chǎn)生樹脂狀物質(zhì)，因此用途不大。2. 加成反應(yīng)加成反應(yīng)四氫呋喃四

17、氫呋喃THF（良好溶劑（良好溶劑. .溶于水及有機(jī)溶劑）溶于水及有機(jī)溶劑）Ni四氫吡咯四氫吡咯(仲胺仲胺, , 較強(qiáng)較強(qiáng)溶于水溶于水的堿的堿) )四氫噻吩四氫噻吩 HCl LiAlH4 (HCl) NaCNC-C-C-COHCl產(chǎn)物產(chǎn)物重要的溶重要的溶劑及化工劑及化工原料原料C-C-C-CClClHCl+ 2 H2OSNHOSNH己二胺（己二酸）己二胺（己二酸）O3. 吡咯和呋喃的特有反應(yīng)吡咯和呋喃的特有反應(yīng)吡咯的偶聯(lián)反應(yīng)和吡咯的偶聯(lián)反應(yīng)和Diels-Alder反應(yīng)反應(yīng) CHCl3/KOHPhN2+ Cl -偶聯(lián)反應(yīng)偶聯(lián)反應(yīng)N-HC-COOHC-COOH 呋喃的呋喃的Diels-Alder反應(yīng)

18、反應(yīng) 呋喃呋喃由于由于芳香性芳香性最小，環(huán)的最小，環(huán)的穩(wěn)定性穩(wěn)定性也較低，能發(fā)生也較低，能發(fā)生雙烯合成。雙烯合成。 噻吩噻吩的的芳芳香性香性較大，較大，環(huán)比較穩(wěn)定，環(huán)比較穩(wěn)定，難難發(fā)生發(fā)生雙烯雙烯合成。合成。NHN=NPhNHNHCHONHN-HCOOHCOOH30 +OOOO=OOOO=76%+ +苯炔苯炔OO 吡咯的弱堿性和弱酸性吡咯的弱堿性和弱酸性 吡咯吡咯表面上是個(gè)表面上是個(gè)仲胺仲胺，但實(shí)際上，但實(shí)際上吡咯吡咯是一個(gè)很是一個(gè)很弱的堿弱的堿，堿性堿性比比苯苯胺胺弱弱得多，它只能慢慢地溶解在冷的得多，它只能慢慢地溶解在冷的稀酸稀酸溶液中。溶液中。pka： 10 15 1718 .NH+ K

19、OH(固固)+ H2O 吡咯鉀鹽吡咯鉀鹽NH-+NK+ RMgX+ RH 吡咯鹵化鎂吡咯鹵化鎂NHNMgXR-OH酸性：酸性：NHOH四、糠醛（四、糠醛（- 呋喃甲醛）呋喃甲醛） 由由米糠米糠、甘蔗渣甘蔗渣、高粱桿高粱桿、玉米芯玉米芯、花生殼花生殼等與等與酸酸共熱、蒸餾制取。共熱、蒸餾制取。 糠醛糠醛是是呋喃衍生物呋喃衍生物中最重要的中最重要的一個(gè)，因最初從一個(gè)，因最初從米糠米糠制得而得名。制得而得名。-3H2OH-CH CH-CHOHO-CH CH-OHOH OH戊糖戊糖 呋喃甲醛呋喃甲醛農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品含含戊多糖戊多糖打碎打碎水解為水解為戊糖戊糖-H2O糠醛糠醛稀稀H2SO4(C5H8

20、O4)n + n H2O3%5% H2SO4，水解，水解戊多糖戊多糖戊糖戊糖n C5H10O5OCHOOCHO 糠醛糠醛是無色透明液體，沸點(diǎn)是無色透明液體，沸點(diǎn)161.7,在空氣中逐漸變?yōu)辄S棕色，在空氣中逐漸變?yōu)辄S棕色，能溶于能溶于醇醇、醚醚及其它及其它有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑中，中，糠醛糠醛本身是一個(gè)本身是一個(gè)良好的溶劑良好的溶劑，在工，在工業(yè)上有廣泛的用途，常用于業(yè)上有廣泛的用途，常用于精煉石油精煉石油、精制、精制松香松香、溶解、溶解硝酸纖維硝酸纖維等，等，在有機(jī)合成工業(yè)上也很重要，是在有機(jī)合成工業(yè)上也很重要，是油漆油漆、樹脂樹脂工業(yè)的重要原料。工業(yè)的重要原料?？啡┛啡┡c與苯甲醛苯甲醛具有類似結(jié)構(gòu)

21、，表現(xiàn)出具有類似結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出無無-H的的醛醛的性質(zhì)。的性質(zhì)。催化加氫催化加氫 氧化氧化+ H2Cr2O3CuO150.10MPa糠醇糠醇OCHOOCH2OHKMnO4中性或堿性中性或堿性糠酸糠酸OCHOOCOOHOCHO+ O2V2O5-MoO3320=OOO順丁烯二酸酐順丁烯二酸酐歧化反應(yīng)歧化反應(yīng) 安息香縮合安息香縮合（糠醛偶合）（糠醛偶合） 柏琴反應(yīng)柏琴反應(yīng)濃濃HO-+糠酸糠酸OCHOOCOOH2OCH2OH糠醇糠醇KCNOCHO2糠偶姻（呋嗡）糠偶姻（呋嗡）OH O=OCH CO+ (CH3CO)2OCH3COOKOCHO-呋喃丙烯酸呋喃丙烯酸OCH=CHCOOH合成四氫呋喃合成四氫呋喃

22、OCHO催化脫羰基碳催化脫羰基碳Ni, 280OH2/ Ni /125 10MaO*定性鑒別定性鑒別呋喃蒸氣遇到被呋喃蒸氣遇到被HCl浸濕過的松木片顯浸濕過的松木片顯綠色綠色吡咯蒸氣遇到被吡咯蒸氣遇到被HCl浸濕過的松木片顯浸濕過的松木片顯紅色紅色噻吩在濃噻吩在濃H2SO4作用下，遇到靛紅顯作用下，遇到靛紅顯藍(lán)色藍(lán)色另外，在醋酸作用下，糠醛與苯胺作用顯紅色。另外，在醋酸作用下，糠醛與苯胺作用顯紅色。 檢驗(yàn)糠醛及苯胺檢驗(yàn)糠醛及苯胺一、一、 吡啶吡啶 吡啶吡啶存在于存在于煤焦油煤焦油、頁巖油頁巖油和和骨焦油骨焦油中，它的衍生物廣泛分中，它的衍生物廣泛分布于自然界，如布于自然界，如植物堿植物堿、維生

23、素維生素、輔酶輔酶和和中都存在中都存在吡啶環(huán)吡啶環(huán)。工業(yè)上工業(yè)上吡啶吡啶主要從主要從糠醛制備法糠醛制備法和和乙炔制備法乙炔制備法中制得。中制得。17-3 六元雜環(huán)化合物六元雜環(huán)化合物六元雜環(huán)六元雜環(huán)化合化合物中最重要的物中最重要的有有吡啶吡啶和和嘧啶嘧啶：NNN吡啶吡啶嘧啶嘧啶NSP2 雜化雜化1. 吡啶的結(jié)構(gòu)吡啶的結(jié)構(gòu) 吡啶環(huán)吡啶環(huán)上的上的N 以以SP2 雜化雜化成鍵。一成鍵。一個(gè)個(gè)P 電子電子參與共軛參與共軛，形成具有，形成具有6個(gè)個(gè)P 電子電子的的閉合的共軛體系閉合的共軛體系，具有，具有芳香性芳香性。氮氮上上未成鍵電子對(duì)未成鍵電子對(duì)未參與共軛未參與共軛，因此具有，因此具有堿性堿性。N.共

24、軛效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)都是吸電子的，所以吡啶環(huán)上電子云密度較苯稀疏。共軛效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)都是吸電子的，所以吡啶環(huán)上電子云密度較苯稀疏。NNH =2.20D =1.17D 吡啶為六原子六電子的閉合共軛體系，符合休克爾的吡啶為六原子六電子的閉合共軛體系，符合休克爾的4n+2規(guī)則，具有芳香規(guī)則，具有芳香性。吡啶為一弱堿，既可以發(fā)生性。吡啶為一弱堿，既可以發(fā)生親電取代反應(yīng)親電取代反應(yīng)，又可以發(fā)生，又可以發(fā)生親核取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)。由于。由于氮的電負(fù)性比碳大，故吡啶環(huán)上電子云比苯低，其親電取代反應(yīng)比苯困難，氮的電負(fù)性比碳大，故吡啶環(huán)上電子云比苯低，其親電取代反應(yīng)比苯困難，反應(yīng)反應(yīng)活性活性與與硝基苯相似硝基苯相

25、似，且吡啶比苯，且吡啶比苯難氧化。難氧化。 堿性和親核性堿性和親核性 吡啶分子中氮原子的吡啶分子中氮原子的SP2雜化軌道上有一對(duì)未共用電子，這對(duì)電雜化軌道上有一對(duì)未共用電子，這對(duì)電子不參與環(huán)的共軛，但可以接受質(zhì)子，具有堿性。但子不參與環(huán)的共軛，但可以接受質(zhì)子，具有堿性。但堿性弱于叔胺，堿性弱于叔胺，強(qiáng)于吡咯。強(qiáng)于吡咯。2. 吡啶的化學(xué)性質(zhì)吡啶的化學(xué)性質(zhì)堿性：堿性：叔胺叔胺 吡啶吡啶 吡咯吡咯堿性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)吡啶鹽酸鹽吡啶鹽酸鹽N叔胺叔胺NH2pKb: 4 8.8 9.38 15NH+ HClN Cl -N+H 吡啶吡啶氮氮原子還可以作為原子還可以作為親核試劑親核試劑與與R-X、Br2等親等親核

26、試劑反應(yīng)形成核試劑反應(yīng)形成吡啶鹽。吡啶鹽。N+ Br2 Br -N+Br 親電取代反應(yīng)親電取代反應(yīng)*1 不能發(fā)生傅氏烷基化、酰基化反應(yīng)。不能發(fā)生傅氏烷基化、?；磻?yīng)。*2 硝化、磺化、鹵化必須在強(qiáng)烈條件下才能發(fā)生；硝化、磺化、鹵化必須在強(qiáng)烈條件下才能發(fā)生；*3 吡啶環(huán)上有給電子基團(tuán)時(shí)，反應(yīng)活性增高；吡啶環(huán)上有給電子基團(tuán)時(shí)，反應(yīng)活性增高；*4 吡啶吡啶N可以看作是一可以看作是一間位定位基間位定位基。300重排重排N+ CH3I I -N+CH3叔胺叔胺季銨鹽季銨鹽 I -N+CH3H+ I -N+HCH3甲基吡啶鹽甲基吡啶鹽反應(yīng)反應(yīng)主要主要發(fā)生發(fā)生在在位（電子云位（電子云密度密度）+ Br23

27、00氣相氣相 N3-溴吡啶溴吡啶39%BrN+ 濃濃HNO3N3-硝基吡啶硝基吡啶6%NO2N300，一天，一天濃濃H2SO4+ 發(fā)煙發(fā)煙H2SO4220N3-吡啶磺酸吡啶磺酸70%SO3HN 如果如果吡啶吡啶環(huán)上有環(huán)上有供電子供電子基團(tuán)，則能基團(tuán)，則能增加增加反應(yīng)反應(yīng)活性活性。提高產(chǎn)率。提高產(chǎn)率。+ 濃濃HNO3濃濃H2SO4CH3H3CN66%CH3H3CNNO2+ Br2HOAc20NH2N90%NH2NBr 親核取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)( (自學(xué)）自學(xué)） 由于由于環(huán)上電子云環(huán)上電子云密度降低密度降低，吡啶吡啶易與親核試劑（如易與親核試劑（如芳基鋰芳基鋰、烷基鋰烷基鋰等）等）作用，主要生成作

28、用，主要生成-位位取代產(chǎn)物若取代產(chǎn)物若-位位被占據(jù)，則生成被占據(jù)，則生成-位位取代產(chǎn)物。取代產(chǎn)物。 吡啶環(huán)對(duì)氧化劑的穩(wěn)定性（吡啶吡啶環(huán)對(duì)氧化劑的穩(wěn)定性（吡啶比比苯苯穩(wěn)定，穩(wěn)定，難難于于氧化）氧化）HNO3NCOOHNCOOHH+KMnO4-吡啶甲酸吡啶甲酸HNO3（煙酸或尼古丁酸）（煙酸或尼古丁酸）-甲基吡啶甲基吡啶CH3NCOOHN尼古?。焿A）尼古丁（煙堿）NNCH3 NaNH2/PhMe2100PhLi ，-吡啶二甲酸吡啶二甲酸（-（-吡啶基）吡啶基）-N-甲基四氫吡咯）甲基四氫吡咯）-氨基吡啶氨基吡啶NNH2-苯基吡啶苯基吡啶NPhN-CO2因因吡啶吡啶為為叔胺叔胺，很，很容易容易被被

29、H2O2、過氧化酸過氧化酸氧化氧化成成 N-氧化物氧化物。吡啶吡啶N-氧化物氧化物95%O+-N+ CH3-C-O-OHO=NO+-N 吡啶吡啶N-氧化物氧化物是有機(jī)合成的重要中間體，由于是有機(jī)合成的重要中間體，由于O 上孤電子對(duì)與上孤電子對(duì)與吡啶環(huán)吡啶環(huán)發(fā)生動(dòng)發(fā)生動(dòng)態(tài)態(tài)共軛共軛的結(jié)果，它使的結(jié)果，它使吡啶環(huán)吡啶環(huán)活化活化，使之，使之容易容易在在和和位發(fā)生位發(fā)生親電取代親電取代反應(yīng)，且產(chǎn)率反應(yīng)，且產(chǎn)率較高較高吡啶吡啶N 氧化物氧化物用用三氯化磷三氯化磷處理，可恢復(fù)為處理，可恢復(fù)為吡啶環(huán)吡啶環(huán)。+ （發(fā)煙）（發(fā)煙）HNO3吡啶吡啶N-氧化物氧化物O+-N發(fā)煙發(fā)煙H2SO490，4h90%NO2O

30、+-N+ POCl3PCl3CHCl380%NO2N+ H2O2（30%）NHOAc 還原反應(yīng)（自學(xué)）還原反應(yīng)（自學(xué)）吡啶吡啶比比苯苯更更容易還原容易還原，還原生成，還原生成六氫吡啶六氫吡啶.六氫吡啶六氫吡啶C2H5OH + NaNHN+ H2Pt，250CCH3COOHNHN3. 吡啶的重要衍生物吡啶的重要衍生物 維生素維生素PP 維生素維生素PP屬于維生素屬于維生素B族，它包括族，它包括煙酸煙酸和和煙酰胺煙酰胺。維生素。維生素PP是一種水溶是一種水溶性維生素，存在于肉類、肝、花、米糠、酵母中，體內(nèi)缺乏可引起癩皮病。性維生素，存在于肉類、肝、花、米糠、酵母中，體內(nèi)缺乏可引起癩皮病。CONH2

31、N-吡啶甲吡啶甲酰胺酰胺 雷米封雷米封雷米封雷米封又稱又稱異煙肼異煙肼( 吡啶甲酰肼），吡啶甲酰肼）， 是常用的抗結(jié)核藥。是常用的抗結(jié)核藥。NCH3+ O2V2O5NCOOHROHNCOORNH2NH2NCONHNH2 維生素維生素B6NRCH2OHHOH3CR=-CH2OH; -CHO - CH2NH2;二、嘧啶（自學(xué)）二、嘧啶（自學(xué)）NN165432 嘧啶嘧啶是含有兩個(gè)是含有兩個(gè)氮氮原子的六元原子的六元雜環(huán)雜環(huán)，易溶于水，易溶于水，嘧啶嘧啶中的中的氮氮是是SP2雜化，都以一個(gè)雜化，都以一個(gè)P 電子參與電子參與共軛共軛，性質(zhì)性質(zhì)與與吡啶吡啶類似。由于體系中類似。由于體系中氮氮的的吸電子吸電子

32、作用，作用，堿堿性性比比吡啶吡啶弱弱得多，其得多，其親電取代親電取代反應(yīng)比反應(yīng)比吡啶吡啶困難困難，親親核取代核取代則比則比吡啶吡啶容易容易。 自然界有許多自然界有許多嘧啶衍生物嘧啶衍生物。在新陳代謝中起著重要作用，如用。在新陳代謝中起著重要作用，如用氨基氨基、羥基羥基取代的取代的嘧啶嘧啶：尿嘧啶尿嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶胞嘧啶、胸腺嘧啶是組成是組成核酸核酸的三個(gè)的三個(gè)堿基堿基。尿嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶胞嘧啶NOHOHNH3CNOHOHNNOHNH2N2,4-二羥基嘧啶二羥基嘧啶 5-甲基甲基- 2,4-二羥基嘧啶二羥基嘧啶 4-氨基氨基-2-羥基嘧啶羥基嘧啶維生素維生素及及藥物藥物中許

33、多含有中許多含有嘧啶嘧啶環(huán)系環(huán)系治療肺炎、腦炎等治療肺炎、腦炎等磺胺嘧啶磺胺嘧啶NH-S-NH2O=NNO= 維生素維生素B1是是嘧啶嘧啶的重要衍生物之一，是維持的重要衍生物之一，是維持糖糖的正常的正常代謝代謝必需的必需的物質(zhì)，體內(nèi)缺乏物質(zhì)，體內(nèi)缺乏維生素維生素B1時(shí)，可引起多發(fā)性時(shí)，可引起多發(fā)性神經(jīng)炎神經(jīng)炎、腳氣病腳氣病及及食欲不食欲不振振等。等。維生素維生素B1存在于存在于米糠米糠、麥麩麥麩、瘦肉瘦肉、綠葉綠葉、花生花生、豆類豆類、酵母酵母中。中。思考：思考：如何以苯和如何以苯和嘧啶為原料合成磺嘧啶為原料合成磺胺嘧啶？胺嘧啶？H3CNNH2HCl維生素維生素B1（也稱鹽酸磺胺素）（也稱鹽酸

34、磺胺素）NSCH2CH2CH2OHCl+-NCH3一、吲哚一、吲哚 吲哚吲哚存在于煤焦油中，為存在于煤焦油中，為無色片狀無色片狀結(jié)晶，結(jié)晶，熔點(diǎn)熔點(diǎn)52.5，具有，具有極臭極臭的的氣味，與氣味，與-甲基吲哚甲基吲哚共存于糞便中。但共存于糞便中。但純純吲哚吲哚的的極稀極稀溶液有愉快香氣，溶液有愉快香氣，可制可制香精香精。 吲哚吲哚是閉合的是閉合的共軛體系共軛體系，它的，它的性質(zhì)性質(zhì)和和吡咯吡咯很相似，幾乎沒有很相似，幾乎沒有堿性堿性，但比但比吡咯吡咯穩(wěn)定。穩(wěn)定。 吲哚主要衍生物吲哚主要衍生物無色葉狀晶體，是一種廣泛存在于無色葉狀晶體，是一種廣泛存在于植物幼芽中的植物生長素。植物幼芽中的植物生長素

35、。- 吲哚乙酸吲哚乙酸 亦稱糞臭素是大糞的臭味亦稱糞臭素是大糞的臭味來源，可用于制香精。來源，可用于制香精。-甲基吲哚甲基吲哚色氨酸色氨酸主要存在于蛋白質(zhì)中。主要存在于蛋白質(zhì)中。吲吲 哚哚喹喹 啉啉嘌嘌 呤呤NNNNNHHN-CH2COOHHN-CH3HNH2N-CH2CH-COOHH二、喹啉二、喹啉 喹啉喹啉和和異喹啉異喹啉都是都是苯苯環(huán)與環(huán)與吡啶吡啶環(huán)環(huán)稠合稠合而成的化合物，它們是而成的化合物，它們是同分同分異構(gòu)異構(gòu)體，都存在于體，都存在于煤焦油煤焦油中，很多中，很多生物堿生物堿中含有中含有喹啉喹啉雜環(huán)。雜環(huán)。1. 喹啉合成法喹啉合成法 斯克勞普（斯克勞普（Skraup）法）法 由由苯胺苯

36、胺、甘油甘油、濃硫酸濃硫酸及一種及一種弱氧化劑弱氧化劑（如（如硝基苯硝基苯、氧化鐵氧化鐵）共）共熱來制得。熱來制得。N喹喹 啉啉12345678異喹啉異喹啉N12345678濃濃H2SO4硝基苯，硝基苯，N84 % 91%NH2CH2-OHCH2-OHCH-OH+甘油甘油含有取代基的喹啉可用苯胺與含有取代基的喹啉可用苯胺與、-不飽和醛酮合成不飽和醛酮合成NH2+ CH3CH=CHCHO濃濃H2SO4硝基苯，硝基苯，CH2-OHCH2-OHCH-OH+NH2OCH3NNCH34-甲基喹甲基喹 啉啉NCH32-甲基喹甲基喹 啉啉硝基苯硝基苯+ CH2=CH-C=OCH3NH2硝基苯硝基苯NCH3O

37、濃濃H2SO4硝基苯，硝基苯，思考：思考：怎樣合成下列化合物？怎樣合成下列化合物？NH2+CH2-OHCH2-OHCH-OH2. 喹啉的分子結(jié)構(gòu)喹啉的分子結(jié)構(gòu) 喹啉可看成是吡啶喹啉可看成是吡啶環(huán)和苯環(huán)稠合而成的環(huán)和苯環(huán)稠合而成的化合物，為平面分子化合物，為平面分子含有含有10個(gè)電子的芳香個(gè)電子的芳香大大鍵，其結(jié)構(gòu)類似于鍵，其結(jié)構(gòu)類似于萘和吡啶。萘和吡啶。3. 喹啉的化學(xué)性質(zhì)喹啉的化學(xué)性質(zhì) 由于由于 喹啉環(huán)上有一電負(fù)性強(qiáng)的喹啉環(huán)上有一電負(fù)性強(qiáng)的氮原子氮原子，環(huán)上的電子云密度比萘，環(huán)上的電子云密度比萘低，低，親電取代反應(yīng)比萘難，但比吡啶容易親電取代反應(yīng)比萘難，但比吡啶容易。反應(yīng)主要在。反應(yīng)主要在苯環(huán)苯環(huán)上進(jìn)行，上進(jìn)行，生成生成5、8位取代物；奎琳也能發(fā)生位取代物；奎琳也能發(fā)生親核取代親核取代反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生在反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生在吡啶吡啶環(huán)環(huán)上，比吡啶容易；喹啉中上，比吡啶容易；喹啉中苯環(huán)較易被氧化苯環(huán)較易被氧化，而，而吡啶環(huán)較易被還原吡啶環(huán)較易被還原 親電取代反應(yīng)親電取代反應(yīng)SO3HN濃濃H2SO4220濃濃HNO3濃濃H2SO4 ，0NNO2NN