第16章 雜環(huán)化合物

1、 第第1616章章 雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物 16.1 16.1 雜環(huán)化合物的分類與雜環(huán)化合物的分類與命名命名 16.4 16.4 生物堿生物堿 16.1.116.1.1分類分類 16.4.1 16.4.1 生物堿的一般性質(zhì)生物堿的一般性質(zhì) 16.1.2 16.1.2 命名命名 16.4.2 16.4.2 生物堿的提取方法生物堿的提取方法 16.2 16.2 五元雜環(huán)化合物五元雜環(huán)化合物 16.2.1 16.2.1 呋喃、噻吩和吡咯呋喃、噻吩和吡咯16.2.2 16.2.2 一些重要的五元雜環(huán)一些重要的五元雜環(huán) 16.3 16.3 六元雜環(huán)化合物六元雜環(huán)化合物 16.3.1 16.3.1 吡啶的結(jié)

2、構(gòu)和物理性質(zhì)吡啶的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì) 16.3.2 16.3.2 吡啶的反應(yīng)吡啶的反應(yīng) 16.3.3 16.3.3 吡啶的制備吡啶的制備 16.3.4 16.3.4 重要的六元雜環(huán)化合物重要的六元雜環(huán)化合物16.1 雜環(huán)化合物的分類與命名16.1.1 雜環(huán)化合物的分類 雜環(huán)化合物可分為脂雜環(huán)和芳雜環(huán)兩大類。脂雜環(huán)具有與相應(yīng)脂肪族化合物 類似的性質(zhì)，如四氫呋喃，1,4-二氧六環(huán)等都具有醚的性質(zhì)。本章重點討論的是具有一定芳香性的芳雜環(huán)。 按雜環(huán)中所含雜原子不同分為：含氧雜環(huán)（oxa-）、含氮雜環(huán)（aza-）和含硫雜環(huán)（thia-）等。 按分子所含環(huán)系的多少、環(huán)內(nèi)原子的數(shù)目以及連接方式等，可將雜環(huán)化合物

3、分為單雜環(huán)類和稠雜環(huán)類。最常見的單雜環(huán)有五元環(huán)和六元環(huán)。稠雜環(huán)有芳環(huán)并雜環(huán)和雜環(huán)并雜環(huán)兩種。重點學(xué)習(xí)單雜五元和六元雜環(huán)化合物。 16.1.2雜環(huán)化合物的命名 雜環(huán)化合物的命名在我國有兩種方法：一種是譯音命名法；另一種是系統(tǒng)命名法。 譯音法是根據(jù)IUPAC推薦的通用名，按英文名稱的譯音來命名，并用帶“口”旁的同音漢字來表示環(huán)狀化合物。 雜環(huán)上有取代基時，以雜環(huán)為母體，將環(huán)編號以注明取代基的位次，編號一般從雜原子開始。含有兩個或兩個以上相同雜原子的單雜環(huán)編號時，把連有氫原子的雜原子編為1，并使其余雜原子的位次盡可能?。蝗绻h(huán)上有多個不同雜原子時，按氧、硫、氮的順序編號。例如：NHOSN吡咯pyrr

4、ole呋喃furan噻吩thiophene吡啶pyridineNNNNHNNNHN嘧啶pyrimidine喹啉quinoline吲哚indole嘌啉purine 當(dāng)只有1個雜原子時，也可用希臘字母編號，靠近雜原子的第一個位置是-位，其次為-位、-位等。例如： 當(dāng)環(huán)上連有不同取代基時，編號根據(jù)順序規(guī)則及最低系列原則。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的雜環(huán)化合物是將雜環(huán)看作取代基來命名。例如：ONNHNS2, 5-二甲基呋喃4-甲基咪唑4, 5-二甲基噻唑H3CCH3H3CH3CH3C1234512345123452, 5-dimethyl furan4-methyl imidazole4, 5-dimethyl thi

5、azoleONCHOCH3-呋喃甲醛-甲基吡啶-furaldehyde-methyl pyridineONONHC2H5CH3COOHCOCH3O2NCHO2-甲基-5-乙基呋喃2-乙?；量?-硝基-2-呋喃甲醛4-吡啶甲酸2-methyl-5-ethyl furan2-acetyl pyrrole5-nitro-2-furaldehyde4-pyridine formic acid 稠雜環(huán)的編號一般和稠環(huán)芳烴相同，但有少數(shù)稠雜環(huán)有特殊的編號順序。 例如： 系統(tǒng)命名法是根據(jù)相應(yīng)的碳環(huán)為母體而命名，把雜環(huán)化合物看作相應(yīng)碳環(huán)中的碳原子被雜原子取代后的產(chǎn)物。命名時，化學(xué)介詞為“雜”字，稱為“某雜某

6、”。例如，五元雜環(huán)相應(yīng)的碳環(huán)為 ，定名為“茂”， 則稱為氧雜茂；茂中的“戊”表示五元環(huán)，草頭表示具有芳香性。系統(tǒng)命名法能反映出化合物的結(jié)構(gòu)特點。ONHNNNNHNNNNHNOHOHHO吲哚異喹啉嘌呤2, 6, 8-三羥基嘌呤123456712345678123456897123456789indoleisoquinolinepurine2, 6, 8-trihydroxyl purine 1結(jié)構(gòu)和芳香性 含一個雜原子的典型五元雜環(huán)化合物是吡咯、呋喃和噻吩。近代物理方法證明：組成呋喃、噻吩、吡咯環(huán)的5個原子處在同一平面上，成環(huán)的4個碳原子和1個雜原子都是sp2雜化。環(huán)上每個碳原子的p軌道中有1個

7、電子，雜原子的p軌道中有2個p電子。5個原子彼此間以sp2雜化軌道重疊形成鍵。4個碳原子和1個雜原子未雜化的p軌道都垂直于環(huán)的平面，p軌道彼此平行側(cè)面交蓋形成1個由5個軌道6個電子組成的閉合共軛體系，如圖所示。由于電子數(shù)符合休克爾規(guī)則（4n+2），因此呋喃、噻吩、吡咯表現(xiàn)出與苯相似的芳香性，易發(fā)生取代反應(yīng)，而不易發(fā)生加成反應(yīng)。16.2 五元雜環(huán)化合物16.2.1 呋喃、噻吩和吡咯 呋喃、噻吩、吡咯的結(jié)構(gòu)呋喃、噻吩、吡咯的結(jié)構(gòu) 雜原子氧、硫、氮的電負(fù)性比碳原子大，使環(huán)上電子云密度分布不象苯環(huán)那樣均勻，所以呋喃、噻吩、吡咯分子中各原子間的鍵長并不完全相等，因此芳香性比苯差。由于雜原子的電負(fù)性強(qiáng)弱順

8、序是：氧氮硫，所以芳香性強(qiáng)弱順序如下：苯噻吩吡咯呋喃。OSNH呋喃噻吩吡咯OHHHHSHHHHNHHHHH 2 物理性質(zhì)物理性質(zhì) (1) 吡咯存在于煤焦油和骨焦油中，是無色液體，有弱的苯胺氣味，熔點-23，沸點131。吡咯蒸氣或其醇溶液，能使浸過濃鹽酸的松木片呈現(xiàn)紅色。 (2) 呋喃存在于松木焦油中，是無色液體，熔點-86，沸點31，有氯仿氣味。呋喃蒸汽遇被鹽酸浸濕過的松木片，即呈現(xiàn)綠色，叫做松木片反應(yīng)。 (3) 噻吩與苯共存于煤焦油中，是無色的有特殊氣味的液體，熔點-38，沸點84。在濃硫酸存在下，與靛紅一同加熱顯示藍(lán)色，反應(yīng)靈敏。它們都易溶于有機(jī)溶劑，不易溶于水。 下面是五元雜環(huán)芳香體系與

9、相應(yīng)的非芳香體系的偶極矩值。在非芳香體系中只有誘導(dǎo)效應(yīng)，由于O，S，N的電負(fù)性均比C大，故分子具有極性。相應(yīng)的芳香體系中除有誘導(dǎo)效應(yīng)外，雜原子的一對p電子的部分電荷向環(huán)上轉(zhuǎn)移，使極性降低。特別是吡咯的偶極矩方向與四氫吡咯相反，說明氮上孤電子對向環(huán)上移動。OSNH2.3310-30 Cm1.7010-30 Cm6.0310-30 CmOSNH5.7710-30 Cm6.3310-30 Cm 5.2710-30 Cm 3光譜性質(zhì) 在核磁共振譜中，呋喃、噻吩、吡咯環(huán)上氫的核磁共振吸收峰都出現(xiàn)在低場，其化學(xué)位移值如下： 呋喃 H=7.42 H=6.37 噻吩 H=7.30 H=7.10 吡咯 H=6.

10、68 H=6.22 由于呋喃，噻吩和吡咯形成封閉的芳香共軛體系，與苯環(huán)類似，在外磁場中，環(huán)上質(zhì)子在去屏蔽區(qū)域，故環(huán)上氫的吸收峰移向低場，化學(xué)位移值（）一般在7左右。 4.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) （1）芳香親電取代反應(yīng)）芳香親電取代反應(yīng) 在呋喃、噻吩、吡咯分子中，由于雜原子的未共用電子對參與了共軛體系（6個電子分布在由5個原子組成的分子軌道中），使環(huán)上碳原子的電子云密度增加，因此環(huán)中碳原子的電子云密度相對地大于苯中碳原子的電子云密度，所以此類雜環(huán)稱為富電子芳雜環(huán)或多電子芳雜環(huán)。如果以苯環(huán)上碳原子的電荷密度為標(biāo)準(zhǔn)（作為0），則三個五元雜環(huán)化合物的有效電荷分布為： 因此，它們比苯更容易發(fā)生親電取代反應(yīng)。一

11、般情況下反應(yīng)的活性順序為：吡咯 呋喃 噻吩 苯，而且親電基團(tuán)主要進(jìn)入-位。OSNH-0.02-0.03+0.1-0.04-0.06+0.20-0.06-0.10+0.32 鹵代 呋喃、噻吩、吡咯比苯活潑，一般不需催化劑，在室溫就可直接鹵代。不活潑的碘則需在催化劑作用下進(jìn)行。 吡咯極易鹵代，例如與碘-碘化鉀溶液作用，生成的不是一元取代產(chǎn)物，而是四碘吡咯。O+Br2OOOBr+HBr室溫-溴代呋喃S+Br2SBr+HBr室溫-溴代噻吩CH3CO2HNH4I2NHIIII+4HIKI2,3,4,5-四碘吡咯 硝化反應(yīng) 在強(qiáng)酸作用下，呋喃與吡咯很容易開環(huán)形成聚合物，因此不能象苯那樣用一般的方法進(jìn)行硝化

12、。五元雜環(huán)的硝化，一般用比較溫和的非質(zhì)子硝化劑乙?；跛狨ィ–H3COONO2）并在低溫下進(jìn)行，硝基主要進(jìn)入-位。O+CH3COONO2ONO2+CH3COOH吡啶-5-30CS+CH3COONO2SNO2+CH3COOH-10C(CH3CO)2ONH+CH3COONO2NHNO2+CH3COOH5C(CH3CO)2O 磺化反應(yīng) 呋喃、吡咯對酸很敏感，強(qiáng)酸能使它們開環(huán)聚合，因此常用溫和的非質(zhì)子磺化試劑，如用吡啶與三氧化硫的加合物作為磺化劑進(jìn)行反應(yīng)。 噻吩對酸比較穩(wěn)定，室溫下可與濃硫酸發(fā)生磺化反應(yīng)。S+H2SO4SSO3H+H2O-噻吩磺酸25CO+N SO3OSO3H+NClCH3室溫三天-呋

13、喃磺酸 傅-克?；磻?yīng) 傅-克?；磻?yīng)常采用較溫和的催化劑如SnCl4、BF3等，對活性較大的吡咯可不用催化劑，直接用酸酐?；?。 O+(CH3CO)2OO+COCH3CH3COOHBF3-乙?；秽玁H+(CH3CO)2ONH+COCH3CH3COOH200C-乙?；量㏒+(CH3CO)2OS+COCH3CH3COOHH3PO4-乙?；绶?（2）開環(huán)和環(huán)加成反應(yīng)）開環(huán)和環(huán)加成反應(yīng) 呋喃、噻吩、吡咯均可進(jìn)行催化加氫反應(yīng)，產(chǎn)物是失去芳香性的飽和雜環(huán)化合物。呋喃、吡咯可用一般催化劑還原。噻吩中的硫能使催化劑中毒，需使用特殊催化劑。四氫吡咯也叫吡咯烷，它的堿性（pKb=2.7），比吡咯強(qiáng)得多，

14、具有脂肪族仲胺的性質(zhì)，可以和一般的酸形成穩(wěn)定的銨鹽。 呋喃、吡咯還可作為雙烯體，與親雙烯體，如丁烯二酸酐，發(fā)生環(huán)加成反應(yīng)，生成相應(yīng)的產(chǎn)物，噻吩在加壓下才能與親二烯體加成。例如：NH+2H2NH四氫吡咯PdO+OOOOOOO練習(xí)練習(xí)16.1 寫出下列反應(yīng)的主要產(chǎn)物。O+(CH3CO)2O(1)BF3(2)S+H2SO425(3)OBr2+二噁烷25NH(4)+CH3MgI練習(xí)練習(xí)16.2 預(yù)測四氫吡咯與下列試劑反應(yīng)的產(chǎn)物。(1) HCl水溶液 (2) 乙酸酐 (3) 碘甲烷，然后再用NaOH水溶液處理。(4) 用碘甲烷重復(fù)處理，繼續(xù)用AgOH處理然后加熱。 （3）吡咯的弱堿性和弱酸性）吡咯的弱堿

15、性和弱酸性 吡咯分子中，由于氮原子上的未共用電子對參與環(huán)的共軛體系，使氮原子上電子云密度降低，吸引H+的能力減弱。另一方面，由于這種p-共軛效應(yīng)使與氮原子相連的氫原子有離解成H+的可能，因此吡咯堿性極弱（pKb13.6），而呈弱酸性（pKa15），可與堿金屬、氫氧化鉀或氫氧化鈉作用生成鹽，與格氏試劑作用放出RH而生成吡咯鹵化鎂，可進(jìn)一步用來合成吡咯衍生物。NHKOHN-K+N-K+CH3COClN COCH3NHCOCH3N-乙酰基吡咯NH+R-MgXN MgX+RHN RNHR 5.制備方法制備方法 （1）帕爾）帕爾-諾爾合成法諾爾合成法 以1,4-二羰基化合物為原料，在無水酸條件下失去水得

16、呋喃及其衍生物，與氨或胺反應(yīng)制吡咯及其衍生物，與硫化物反應(yīng)制噻吩及其衍生物。此法稱為帕爾-諾爾（Paal-Knorr ）合成法。P2O5(NH4)2CO3P2S5OH3CCH32,5-二甲基呋喃SH3CCH3NHH3CCH32,5-二甲基噻吩2,5-二甲基吡咯O OH3CCH3由1, 4-二羰基化合物可合成噁唑、咪唑和噻唑。C6H5CONHCH2COC6H5NOC6H5C6H52,5-二苯基噁唑H2SO4NNHC6H5C6H5C6H52,4,5-三苯基咪唑NH4OAc,HOAc120CCC6H5NHCHOCC6H5OC6H5H3C CONHCH2COCH3NSH3CCH32,5-二甲基噻唑P2

17、S5120C （2）吡咯的諾爾合成法：）吡咯的諾爾合成法： 用氨基酮與具有更強(qiáng)-活潑氫的酮酸酯或-二酮類進(jìn)行縮合反應(yīng)，制備吡咯及其衍生物，此法稱為諾爾合成法。H3C COCHNH2NHH3CH2CO2CCH3H3CCO2C2H5CH3COCH2CO2C2H5CH3COOH2,4-二甲基-3,5-二吡咯甲酸乙酯COOC2H5練習(xí)練習(xí)16.3 由雜環(huán)化合物或易得的取代雜環(huán)化合物為原料合成下列化合物。O(2)HOO(1)O2NCO2H(3)NHBrNO(4) 1糠醛 糠醛是一種重要的化工原料，用于生產(chǎn)糠醇、四氫糠醇和四氫呋喃等呋喃族衍生物，用于生產(chǎn)糠醛苯酚樹脂、糠醛丙酮樹脂和廣泛用于鑄造業(yè)的呋喃樹脂

18、?？啡┻€用于制藥和其他有機(jī)合成工業(yè)等方面。糠醛是良好的溶劑，常用作精煉石油的溶劑，以溶解含硫物質(zhì)及環(huán)烷烴等。 (1)制備 (2) 糠醛的化學(xué)性質(zhì) 糠醛含有無-H的醛基和呋喃環(huán)，故具有醛及呋喃的一些性質(zhì)。例如，容易發(fā)生氧化、還原、歧化、羥醛縮合以及安息香縮合反應(yīng)等。16.2.2 一些重要的五元雜環(huán)OCH2OH-呋喃甲醇(糠醛)(C5H8O4)n35%H2SO4水蒸氣HCHOCH2OHHC OHHC CHOOH稀H2SO4戊糖多聚戊糖 氧化還原反應(yīng)： 歧化反應(yīng)：OCHOH2,CuO,Cr2O3150C,10MPaKMnO4 弱堿性V2O5-MnOO2,320COCH2OHOCOOHOOO+CO2+

19、H2O-呋喃甲醇-呋喃甲酸順丁烯二酸酐OCHOOCOONaOCH2OH濃NaOH糠酸鈉糠醇 羥醛縮合反應(yīng)： 安息香縮合反應(yīng)：OCHOCH3CHOOCHCHCHO稀NaOH-呋喃丙烯醛OCHOOCHOHOOKCN-醇溶液呋嗡 2 咪唑、噻唑和吡唑咪唑、噻唑和吡唑 含有兩個雜原子（其中至少有一個氮原子）的五元雜環(huán)稱為唑。常見的有咪唑、噻唑和吡唑。咪唑、噻唑、吡唑具有閉合的6個電子共軛體系，所以這些雜環(huán)也都具有一定的芳香性。 咪唑為棱柱狀結(jié)晶，溶于水和有機(jī)溶劑，顯弱堿性（pKb=6.9）。咪唑的衍生物廣泛存在于自然界，如蛋白質(zhì)組成成分之一的組氨酸，經(jīng)酶的作用或體內(nèi)分解，可脫羧變成組胺。組胺有收縮血管

20、的作用，但人體內(nèi)組胺含量過多時，會發(fā)生過敏反應(yīng)。NNHH2CCHCOOHCO2酶NHNCH2CH2NH2NH2NNHNNHNS吡唑咪唑噻唑123451234512345n 噻唑具有弱堿性，與水混溶。噻唑的衍生物在醫(yī)藥上很重要，青霉素和維生素 B1等都是噻唑的衍生物。青霉素有多種，基本結(jié)構(gòu)如下：NSH3CH3CHOOCHNOC ROCH2R=R=R=H2COCHCHCH2SCH3為青霉素G為青霉素V為青霉素O常用青霉素n 吡唑的3-位和5-位（咪唑的4-位和5-位），由于質(zhì)子的轉(zhuǎn)移是等同的。5-吡唑酮是一類具有解熱、鎮(zhèn)痛和非甾類抗炎藥物。例如俗名分別叫“安乃近”和“羥基保泰松”的兩種藥物分子，其

21、結(jié)構(gòu)為：NNH3CH3CNC6H5OH3CCH2SO3NaNNH3C(CH2)3OOOH安乃近羥基保泰松 3 吲哚吲哚 濃的吲哚溶液有糞臭味。但高度稀釋的吲哚溶液有香味，可用作香料，常用于茉莉、紫丁香、荷花和蘭花等日用香精配方，用量一般為千分之幾。吲哚環(huán)的衍生物廣泛存在于動植物體內(nèi)，素馨花、柑桔花中都含有吲哚。吲哚衍生物中有一些是染料、植物生長素和醫(yī)藥。吲哚用于合成植物生長調(diào)節(jié)劑，如3-吲哚乙酸等。NHCH2COOHHNCH2CHCOOHNH23-吲哚乙酸色氨酸NHCH2CH2NH2NHCH2CH2NH2HO色氨5-羥基色氨n吲哚與吡咯一樣，NH鍵有弱酸性（pKb = 16.97），可以生成鈉

22、鹽或鉀鹽，后者與烷基化劑反應(yīng)，生成1-烷基取代產(chǎn)物。n吲哚的性質(zhì)與吡咯相似，也可發(fā)生親電取代反應(yīng)，反應(yīng)速率一般比吡咯略慢，取代基進(jìn)入-位。NHNHCHONHBrNHSO3HNHCOCH3DMF,POCl320-30Br2, OO0CN SO3-(CH3CO)2ONHNO2PhCOONO20n在強(qiáng)酸性溶液中，親電取代反應(yīng)在5-位發(fā)生。因為3-位接受一個質(zhì)子而鈍化。n費歇爾吲哚合成法是合成吲哚及其衍生物的重要方法。以芳基腙為原料，在酸催化下加熱。例如：NHCH3NCH3HHHNHCH3O2NHNO3H2SO4NHCH3ZnCl2, 180NHcH3CCH3NHCH3ZnCl2, 180NHcHCH

23、3 4. 卟啉化合物卟啉化合物n 卟啉是卟吩的衍生物，由含有四個吡咯環(huán)和四個次甲基（-CH=）交替相連組成的大環(huán)化合物，卟啉環(huán)中四個氮原子位置適當(dāng)，可以與許多金屬離子形成螯合物。例如，血紅素是含鐵卟啉化合物，葉綠素是含鎂的卟啉化合物，維生素B12是含鈷的卟啉化合物，它們在生物體內(nèi)都有重要的生理功能。 血紅素 葉綠素aNNNCOOHNCOOHFeClNNNNMgCOOOCO2CH3NCOH2NNCOH2NONHOPOOHOOHOOHNNNCONH2NCONH2CONH2CoCNCONH2n 吡啶可以看作是苯分子中一個CH原子團(tuán)被一個sp2雜化的氮原子置換的六員雜環(huán)化合物。吡啶環(huán)中，五個C原子和一

24、個N原子各提供一個具有1個單電子的p軌道，它們相互平行，側(cè)面重疊而成閉合共軛體系。但由于N原子的電負(fù)性比碳大，與CH相比N是吸電子的，因此，吡啶環(huán)上的電子云密度小于苯環(huán)，是缺電子的芳香雜環(huán)化合物。同時，吡啶環(huán)中，電子云不是均勻分布在六個原子上。環(huán)上各原子的電子云密度如下所示：16.3 六元雜環(huán)化合物16.3.1 吡啶的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì) NN1.430.841.010.87 1. 堿性堿性n吡啶環(huán)氮原子上有一對未共用電子占據(jù)sp2雜化軌道，未參與環(huán)上的共軛體系，因此它能接受質(zhì)子。但吡啶及其同系物只是弱堿（吡啶pKb = 8.8），只能與強(qiáng)酸生成鹽。吡啶的堿性隨著環(huán)上取代基的變化而不同，給電子基團(tuán)使

25、堿性增加，吸電子基團(tuán)使堿性降低。吡啶的堿性小于氨大于苯胺。 2 .芳香親電取代反應(yīng)芳香親電取代反應(yīng) （1）在氮原子上發(fā)生反應(yīng) 吡啶能與許多路易斯酸生成絡(luò)合物，后者分別是溫和的鹵代、磺化及硝化試劑。16.3.2 吡啶的反應(yīng)NNNNBrSO3-NO2Br-BF4-（溫和的溴化試劑）（溫和的磺化試劑）（溫和的硝化試劑）Br2SO3NO2+BF4- （2）在碳原子上發(fā)生取代反應(yīng)n 吡啶環(huán)屬于缺電子的芳雜環(huán)，反應(yīng)活性與硝基苯相當(dāng)，因此其親電取代反應(yīng)活性很低 ，反應(yīng)條件要求很高，可以發(fā)生鹵代、硝化、磺化反應(yīng)，但不能發(fā)生傅-克烷基化和?；磻?yīng)。取代反應(yīng)發(fā)生在-碳原子上。 吡啶環(huán)上的RO，H2N等給電子基，

26、有助于親電取代反應(yīng)的進(jìn)行，但反應(yīng)活性仍低于相應(yīng)的苯系化合物。N混酸300CCl2,AlCl3濃H2SO4HgSO4,220CNNNNO2ClSO3H 3. 親核取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)n由于吡啶環(huán)上的電荷密度降低，且分布不均，故可發(fā)生親核取代反應(yīng)。例如： -或-位上有易離去基團(tuán) (如Cl, Br, NO2等) 的吡啶能與親核試劑 (如NH3、RNH2、RO-、-OH等) 發(fā)生親核取代反應(yīng)。 4 .氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)n 吡啶環(huán)不易被氧化，因此烷基吡啶氧化時，主要是側(cè)鏈氧化，生成吡啶羧酸。NNNHNaNNH2H2ONaNH2二甲苯胺中回流NCH3O2, DMFt-BuOK室溫NCOOH 漢奇(Hanfz

27、sch)合成法：n將-酮酸酯與甲醛及NH3縮合得到吡啶類化合物是合成吡啶環(huán)常用的方法。16.3.3 吡啶的制備+ HCHONHCH3H3CCOOEtEtOOCNCH3H3CNH3,EtOHEt2NHOOOOOOOOOCH2OOO混酸OOO戊二酮與乙酸銨縮合，也生成吡啶環(huán)。NH4OAcOOONH2OONO此外還有一些工業(yè)合成法如：OCHOOCH2OHNNH3500CHC CH2+OHCH2O CH32+NH3NAl2O3-SiO3 1 .喹啉與異喹啉喹啉與異喹啉n喹啉和異喹啉互為異構(gòu)體，是由苯環(huán)與吡啶環(huán)組合而成，均屬于缺電子芳雜環(huán)化合物。 異喹啉為無色液體或晶體，有辛辣的氣味。幾乎不溶于水，能溶

28、于稀酸，能與多數(shù)有機(jī)溶劑混溶。異喹啉能制造藥物和高效殺蟲劑。 喹啉在常溫時是無色油狀液體，沸點237。難溶與水，易溶于有機(jī)溶劑。喹啉N上具有孤對電子，故顯弱堿性 (pKa = 4.94)，能與酸生成鹽。喹啉中苯環(huán)電子云密度高于吡啶環(huán)。所以親電取代反應(yīng)發(fā)生在苯環(huán)上，主要發(fā)生在5-及8-位上；親核取代反應(yīng)發(fā)生在吡啶環(huán)上，主要發(fā)生在2-及4-位上；環(huán)的氧化反應(yīng)發(fā)生在苯環(huán)上；環(huán)的還原反應(yīng)發(fā)生在吡啶環(huán)上。16.3.4 重要的六元雜環(huán)化合物N12345678N12345678 喹啉異喹啉N12345678NNNO2NO2NNNNNHNBrBrSO3HNH2COOHCOOHNSO3H+混酸， 0CBr2,濃

29、硫酸濃硫酸KNH2,二甲苯，100CH2,Pt,H20KMnO4,H+親電取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)還原反應(yīng)氧化反應(yīng)n合成喹啉環(huán)的常用方法是斯克洛甫法。 將芳香族伯胺與甘油、硫酸和一種氧化劑一起加熱反應(yīng)得到喹啉環(huán)。例如： 其反應(yīng)過程為：NH2+H2C濃硫酸硝基苯，NOHCHOHCH2OHH2COHCHOHCH2OH濃硫酸CHH2CHONH2NHCH2H2CHOH+烯醇化NHCH2HCHOHNNH2O2H硝基苯， 2 .嘧啶、嘌呤及衍生物嘧啶、嘌呤及衍生物 (1) 嘧啶 嘧啶是含兩個氮原子的六元雜環(huán)。它易溶于水，具有弱堿性，可與強(qiáng)酸成鹽，其堿性比吡啶弱。這是由于嘧啶分子中氮原子具有吸電子效應(yīng)，能使另一

30、個氮原子上的電子云密度降低，結(jié)合質(zhì)子的能力減弱，所以堿性降低。 嘧啶很少存在于自然界中，其衍生物在自然界中普遍存在。例如核酸和維生素B1中都含有嘧啶環(huán)。組成核酸的重要堿基：胞嘧啶（Cytsine，代號為C）、尿嘧啶（racil，代號為）、胸腺嘧啶（Thymine，代號為T）都是嘧啶的衍生物，它們都存在烯醇式和酮式的互變異構(gòu)體。NNNNNNOHHOOHCH3HONH2HO尿嘧啶 U胸腺嘧啶 T胞嘧啶 C (2) 嘌呤及其衍生物n嘌呤可以看作是一個嘧啶環(huán)和一個咪唑環(huán)稠合而成的稠雜環(huán)化合物。嘌呤也有互變異構(gòu)體，但在生物體內(nèi)多以（）式存在。 嘌呤能與酸或堿生成鹽，但其水溶液呈中性。嘌呤本身在自然界中尚

31、未發(fā)現(xiàn)，但它的氨基及羥基衍生物廣泛存在于動、植物體中。存在于生物體內(nèi)組成核酸的嘌呤堿基有：腺嘌呤（Adenine，簡寫A）和鳥嘌呤（Guanine，簡寫G），是嘌呤的重要衍生物。NNNHNNNNHN1234567891234567897-氫嘌呤()9-氫嘌呤()練習(xí)練習(xí)16.4 寫出下列反應(yīng)的產(chǎn)物(1)+C2H5INNClCH3COONaCH3OH,(2)+N(3)(CH3)2CHI(4)SOCl2H2NNH2NCH3KMnO4 生物堿是存在于生物體內(nèi)的一類含氮堿性有機(jī)化合物的總稱。由于生物堿主要存在于植物中，也稱植物堿。生物堿的毒性較大，量小可治療疾病，量大時可引起中毒，使用時應(yīng)注意劑量。也有一些是毒品，如海洛因、可卡因等。16.4 生物堿NNCH3NNCH3NNH3CCH3ONNCH3O煙堿尼古丁咖啡堿HHOOHOHN CH3HH3COOHOHN CH3嗎啡可待因H 生物堿在植物體內(nèi)常與有機(jī)酸（果酸，檸檬酸，草酸，琥珀酸，醋酸，丙酸等）結(jié)合成鹽而存在，也有和無機(jī)酸（磷酸，硫酸，鹽酸）結(jié)合的。中草藥治病有效成分有生物堿，苷等。生物堿的研究促進(jìn)有機(jī)