唑及其相關雜環(huán)體系

1、第五章第五章 唑及其相關雜環(huán)體系唑及其相關雜環(huán)體系 含有兩個或兩個以上數(shù)目雜原子的五員雜環(huán)體系含有兩個或兩個以上數(shù)目雜原子的五員雜環(huán)體系五五員員雜雜環(huán)環(huán)體體系系（兩兩個個或或兩兩個個以以上上）唑唑氫氫化化唑唑不不含含氮氮原原子子的的非非唑唑化化合合物物NHNSNON咪咪唑唑噻噻唑唑惡惡唑唑口口imidazolethiazoleoxazole唑類唑類:NHNSNON吡吡唑唑異異噻噻唑唑惡惡唑唑口口pyrazoleisothiazoleisoxazole異異氫化唑類氫化唑類:非唑類非唑類: NHNH2-imidazolineNHNHNNH1234512345123454 4- -咪咪唑唑啉啉3 3

2、- -咪咪唑唑啉啉2 2- -咪咪唑唑啉啉3-imidazoline4-imidazolineSNHNHNH咪咪唑唑烷烷噻噻唑唑烷烷imidazolidinethiazolidineSSSS1 1，2 2- -二二噻噻茂茂1 1, ,3 3- -二二噻噻茂茂1,2-dithiole1,3-dithioleOOOSOO1 1, ,3 3- -二二惡惡茂茂1,3-dioxole1,3-oxthioledioxolane1,3-氧硫雜環(huán)戊烷二惡茂烷 一、唑一、唑 1、結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì) XNsp2 X : O, S, NXNsp2 X : O, S, N 共性共性: (1) 弱堿性弱堿性

3、, 環(huán)環(huán)N原子上原子上 sp2sp2吡吡啶啶 N N咪咪唑唑 N N激激發(fā)發(fā) (2) 富電子芳環(huán)體系富電子芳環(huán)體系SE 4n+2 穩(wěn)定穩(wěn)定, 反應在環(huán)反應在環(huán)C原子上原子上 SE 活性活性: SNHO2. 一般合成方法一般合成方法 SE 位置位置: 1,3-唑唑, 5-位位 1,2-唑唑, 4-位位NHNNHN SN 位置位置: 1,3-唑唑, 2-位位 1,2-唑唑, 5-位位利用兩個相應分子的縮合環(huán)化利用兩個相應分子的縮合環(huán)化,是制備唑及其衍生物的最通用的方法是制備唑及其衍生物的最通用的方法(1) 4+1型環(huán)化方法型環(huán)化方法:由鏈狀含由鏈狀含N原子的原子的1,4-二羰基化合物進行類似二羰基

4、化合物進行類似Paal-knorr環(huán)化反應環(huán)化反應.(2) 3C+2X型環(huán)合反應型環(huán)合反應H3CC CH2ONHCCH3OP2S5H2SO4(CH3CO)2OSNH3CCH3ONH3CCH3H2CCHOCHONH2NH2+NHNH2CCH(OC2H5)2CH(OC2H5)2+NH2HClOHH2OON回回流流(3) 2C+3X型環(huán)合反應型環(huán)合反應SNCH3CCH2NH2C+H3COClCH3SCH2CCH3COCH3SNHH3CONRPhRHCOHCN+ PhCHOHCl(C2H5)2OF Fi is sc ch he er r 惡惡唑唑合合成成法法(4) 佩希曼（佩希曼（pechmann）吡

5、唑合成法）吡唑合成法NHNOHCCCH+ CH2N20 oC(C2H5)2OCHO84%3. 化學性質(zhì)和主要反應化學性質(zhì)和主要反應唑環(huán)分子是一個穩(wěn)定的芳香體系，對于一般的氧化劑和還原劑都是穩(wěn)定的。唑環(huán)分子是一個穩(wěn)定的芳香體系，對于一般的氧化劑和還原劑都是穩(wěn)定的。 如苯基或呋喃基取代的咪唑在催化還原時，通常是苯環(huán)或呋喃如苯基或呋喃基取代的咪唑在催化還原時，通常是苯環(huán)或呋喃環(huán)首先被環(huán)首先被還原，而咪唑保持不變。還原，而咪唑保持不變。（1）在環(huán)）在環(huán)N原子上的反應原子上的反應1）質(zhì)子化反應）質(zhì)子化反應 唑分子中有一個三級唑分子中有一個三級N原子，顯弱堿性，能與酸生成結(jié)晶狀的鹽，原子，顯弱堿性，能與酸

6、生成結(jié)晶狀的鹽，故利用這個反應來純化唑系化合物故利用這個反應來純化唑系化合物 咪唑分子間的締合（形成氫鍵）咪唑分子間的締合（形成氫鍵）NHNRNHNNNHNNHRNHNnNHNHNNHNNNHNNHNHNN 吡唑吡唑2）烷基化反應）烷基化反應SN+ CH3ISNCH3+NSH3C+I -ON+ CH3IONCH3+NOH3C+I -NHN+ CH3INNCH3NaNH272%3）酰基化反應）?；磻?唑與酰鹵或酸酐反應都能生成唑與酰鹵或酸酐反應都能生成N-酰基產(chǎn)物?；a(chǎn)物X：O，S，NB： 鹵素，?；u素，?；?）和金屬離子的絡合反應）和金屬離子的絡合反應NHNNNCORRCOCl (RCO

7、)2O+酰?；囋噭﹦㎞HNNCOR+NHNNCOR+如如 VB12肌紅蛋白、血紅蛋白等肌紅蛋白、血紅蛋白等NHN與 Fe2+ , Co2+ , Cu2+ , Cd2+ , Ni2+, Zn2+等形成配位鍵如章魚、蟹血液中血清蛋白（藍色血液）如章魚、蟹血液中血清蛋白（藍色血液）His 組氨酸組氨酸 近年來人們合成了許多類似物和模型化合物，近年來人們合成了許多類似物和模型化合物，1978年年T.G.Traylor合成了肌紅蛋白分子的活性片斷。合成了肌紅蛋白分子的活性片斷。5）N上的活潑上的活潑H原子的反應原子的反應NHNKNKN+NHNH3CCO2CH3CCCO2CH3NNH3CCO2CH

8、3HCCCO2CH3乙乙腈腈回回流流 1 15 5h h（2）在環(huán)）在環(huán)C原子上的取代反應原子上的取代反應1）親電取代反應）親電取代反應 SE親電取代反應活性：親電取代反應活性：XNNXN強的電負性，強的電負性，C電子云密度下降，對單雜五員環(huán)電子云密度下降，對單雜五員環(huán) 由于由于X的的P電子參與唑環(huán)的共軛體系，唑環(huán)電子參與唑環(huán)的共軛體系，唑環(huán)C原子上電子云密度原子上電子云密度比吡啶的要高些比吡啶的要高些不同唑的親電取代反應活性：不同唑的親電取代反應活性：NHNSNONNHNSNON對對電電子子的的親親和和力力： O S N對唑系：對唑系： 5-位位C原子上原子上對異唑系：對異唑系： 4-位位C

9、原子上原子上與它們的反應過渡態(tài)的離子型共振結(jié)構(gòu)式的穩(wěn)定性有關。與它們的反應過渡態(tài)的離子型共振結(jié)構(gòu)式的穩(wěn)定性有關。a, 硝化，磺化硝化，磺化NHNHNO3H2SO4NHNNHNO2NO2N+主SNHNO3H2SO4SNO2N116oC 19hSNHNO3H2SO4SNHNO3H2SO4+70oCH3CSNH3CO2N若環(huán)上連有若環(huán)上連有+I，+C基基ONHNO3H2SO4+PhONC6H4-NO2-PH2SO4NHNHO3S+160oCNHNSNH2SO4+100oCSNHO3SNH2NH2一些弱的親電試劑，一般不能與唑環(huán)發(fā)生取代反應。如傅一些弱的親電試劑，一般不能與唑環(huán)發(fā)生取代反應。如傅-克反

10、應?？朔磻?。溴代反應是正常的親電取代反應溴代反應是正常的親電取代反應63% b, 鹵代反應鹵代反應NHNBr2+NHNBrSNBr2+SNBrCH3CH3H3CH3CCHCl3Cl2 + NaOHNHNCl+25oCNHNCl77% Cl2, I2 與咪唑的反應應在與咪唑的反應應在NaOH下才能發(fā)生下才能發(fā)生唑環(huán)進行鹵化一般比苯還要容易不加催化劑唑環(huán)進行鹵化一般比苯還要容易不加催化劑NHNBr2+PhClCH3COOHNHNPhClBr（2）親核取代反應）親核取代反應最易發(fā)生最易發(fā)生SN的的SNSNSN十十氫氫萘萘+150oCSNNH2H3CH3CNaNH2SN+-70oCSNRRC4H9Li

11、LiRBrSNRRSNROHCSNRHOOCHCON(CH3)2CO2SN+ CH3ONaCH3OHBrSNOCH3+ CH3ONaCH3OHNNH2NClCH3NNH2NOCH3CH3噻唑、咪唑噻唑、咪唑口口惡唑：惡唑：（3）加成反應）加成反應SN+COOMeCCCOOMe2SNCOOMeCOOMeCOOMeCOOMeSNCOOMeCOOMeCOOMeMeOOC1 1, ,5 5- -重重排排（4）氧化還原反應）氧化還原反應1）口口惡唑：對惡唑：對KMnO4, CrO3 , O3 , Na+C2H5OH開環(huán)開環(huán)2）3）4）SNCH3H3CH2O2 HAc-10oCSNCH3H3COSNCH3

12、H3CNa+C2H5OHCH3H2CHNCH3H3CNHNH2O2CONH2CONH2NHNH3CKMnO4NHNHOOCOH-+NHNNa+C2H5OHNHNHNHNNHNHH2/ PtONCH3Na+C2H5OHH3CONHCH3H3CNHCH3H3COOCH3H3CO5）異噻唑較穩(wěn)定，不易氧化也不易還原。）異噻唑較穩(wěn)定，不易氧化也不易還原。1。吡唑啉及吡唑啉酮。吡唑啉及吡唑啉酮 二、氫化唑及其酮類化合物二、氫化唑及其酮類化合物唑唑（芳芳香香性性） H 環(huán)環(huán)胺胺環(huán)環(huán)醚醚環(huán)環(huán)硫硫醚醚（無無芳芳香香性性）NNNHNNHNH1-吡唑啉吡唑啉 2-吡唑啉吡唑啉 3-吡唑啉吡唑啉 合成合成: CH2

13、CH2CH2NN+NHNCH2NN+HCCH3CCH3COOCH3NNCH3COOCH3H3CH吡唑啉類化合物光電導、感光材料，染料藥物（安替比林，退燒藥）NNCH=CHPhNNEtEtEtEt安替比林安替比林 安替比林經(jīng)亞硝基化和還原安替比林經(jīng)亞硝基化和還原,得同系藥物匹拉米冬和安乃近得同系藥物匹拉米冬和安乃近 安乃近安乃近羊毛染料酒石黃是一種黃色染料：羊毛染料酒石黃是一種黃色染料： 2. 惡唑啉及其酮類化合物惡唑啉及其酮類化合物 乙氧?；嵋阴ヒ已貂；嵋阴?痢特靈痢特靈酚妥拉明酚妥拉明(抗血管痙攣、休克）抗血管痙攣、休克） 3. 咪唑啉及其酮類化合物咪唑啉及其酮類化合物H2CH2

14、CNH2NH2+ HO C ROHClNHNRR :H2CNCH2PhPh抗抗組組胺胺藥藥物物NHNCH2NCH3OH 4. 氫化噻唑及其酮類化合物氫化噻唑及其酮類化合物H2CH2CNHCHOSHP2O5SNSNH噻唑烷噻唑烷應用：青霉素應用：青霉素太陽能電池太陽能電池-部花菁類電池部花菁類電池NSCH3CH3HNCOOHONHSCHCHSN CH2COOHSO4-羰基噻唑羰基噻唑烷烷-2-硫酮硫酮 三、多唑化合物（三唑、惡二唑、噻二唑三、多唑化合物（三唑、惡二唑、噻二唑) 1、結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì) （1） 均有互變異構(gòu)體均有互變異構(gòu)體NNHNHNNNNNNNNHNNNN1，2，3-

15、三唑三唑1，2，4-三氮唑三氮唑口口惡二唑惡二唑1,2,3-惡二唑惡二唑1,2,4-惡二唑惡二唑1,3,4-惡二唑惡二唑1,2,5-惡二唑惡二唑穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：1,2,5-惡二唑惡二唑1,2,4-惡二唑惡二唑1,3,4-惡二唑惡二唑噻二唑噻二唑ONNNONNONNONNSNNSN （2） 均有芳香性均有芳香性, 兩個兩個“吡啶吡啶N”56 （3） 三氮唑三氮唑: 都是弱酸都是弱酸, 同時又是弱堿同時又是弱堿 （4） 三氮唑，對酸、堿、氧化劑、還原劑穩(wěn)定三氮唑，對酸、堿、氧化劑、還原劑穩(wěn)定 （5） 噻二唑，對酸、氧化劑穩(wěn)定噻二唑，對酸、氧化劑穩(wěn)定 對堿、還原劑開環(huán)對堿、還原劑開環(huán) （6） 惡二唑

16、，穩(wěn)定性最小惡二唑，穩(wěn)定性最小芳香性：三氮唑芳香性：三氮唑 噻二唑噻二唑 惡二唑惡二唑2. 一般合成方法一般合成方法 （1） 1，2，4-三氮唑三氮唑 pellizzari反應反應, 酰肼與酰胺熱縮合酰肼與酰胺熱縮合PhCONHNH2+PhC NH2S-H2SPhCNH2PhCHNONNNHNPhPh （2） 惡二唑惡二唑H3CH3CNNOHOHNaOHor NH4OH 160oCNONH3CCH3NONCH3H3CBackmann重重排排鄰鄰二二酮酮肟肟NHCOCH3H3CNOH3. 化學性質(zhì)和主要反應化學性質(zhì)和主要反應 （3） 噻二唑噻二唑HNC NH2SNSNNH2H2NCH2NNHH2

17、O2HN C NHSCH2COOO2NNNXZYBr2NCH2COOO2NNNXZYSN （1） 三氮唑三氮唑(以以1,2,3-三氮唑為例三氮唑為例)NHNNNNNCH3CH3INNNCH3CH2N2NHNNNNNCOCH3CH3COClNNNCOCH3Ac2OH3CNNNO2NOHNNNHOOCHOOCOHOH-KMnO4NNNCH2PhH2/Pd170oCNHNN （2） 口口惡二唑惡二唑KMnO4NONH3CCH3NONHOOCCOOHHNO3NONPhPhNONO2NPhPhNO2H2SO4 （3） 噻二唑噻二唑230oCNONPhPhPhCH2CH2PhHI-PNONPhPhNaOH

18、CNOHCNNONNaOH+H2OH3CCH3NH2NH2 + CH3COOHH2/Ni (R)NONRRCONH2NSNClNSNC2H5OPhC2H5ONaNSNPhOCC2H5ONaClNSNPhOCOC2H5四、非唑五員雜環(huán)體系四、非唑五員雜環(huán)體系O+HN3H2SO4ZnCl2OHNNNNNNN卡卡他他阿阿唑唑（剌剌激激呼呼吸吸和和血血液液循循環(huán)環(huán)藥藥物物五、天然存在的重要的生物活性化合物五、天然存在的重要的生物活性化合物四唑四唑OO1 1，3 3- -二二口口惡惡茂茂烷烷SSN(CH3)2SSSSR1R2R3R4SSCHCH3COS利利膽膽藥藥四四硫硫（硒硒）代代富富瓦瓦烯烯（高高導導電電率率）1 1，2 2- -二二硫硫茂茂烷烷（殺殺蟲蟲劑劑）1、咪唑化合物、咪唑化合物組組氨氨酸酸組組胺胺降降解解產(chǎn)產(chǎn)物物NNHCOOHNH2生物體中最必須的生物體中最必須的氨基酸之一氨基酸之一 人體中，當組胺以游離狀態(tài)釋出時，會發(fā)生各種過敏性疾病，如花粉病、風人體中，當組胺以游離狀態(tài)釋出時，會發(fā)生各種過敏性疾病，如花粉病、風疹、過敏性鼻炎和各種藥物過敏等。一般的治療方法是服用一些在結(jié)構(gòu)上與組胺疹、過敏性鼻炎和各種藥物過敏等。一般的治療方法是服用一些在結(jié)構(gòu)上與組胺相似的藥物，稱抗阻胺藥，如相似的