芳香雜環(huán)化合物

芳香雜環(huán)化合物第1頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四四、咪唑的結(jié)構(gòu)第四節(jié)稠雜環(huán)化合物第三節(jié)芳香五元雜環(huán)一、吡咯、呋喃和噻吩的結(jié)構(gòu)二、吡咯、呋喃和噻吩的性質(zhì)三、吡咯衍生物第2頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四前幾章所學的內(nèi)酰胺、內(nèi)酯、環(huán)醚等，它們易發(fā)生開環(huán)反應，其理化性質(zhì)與鏈狀化合物相似，不列入雜環(huán)化合物。本章主要討論的是環(huán)較為穩(wěn)定，且具有芳香性的雜環(huán)化合物。前言：在環(huán)狀有機化合物中，成環(huán)的原子除了碳原子之外，還含有雜原子的化合物稱為雜環(huán)化合物(heterocycliccompounds)。第3頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)芳香雜環(huán)化合物的分類與命名1、雜環(huán)化合物的分類按雜原子數(shù)目分為一個、兩個或多個雜原子的雜環(huán)；按環(huán)的形式分為單環(huán)和稠環(huán)兩類，單環(huán)又可分為五元雜環(huán)和六元雜環(huán)。五元單雜環(huán)六元單雜環(huán)稠環(huán)第4頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四2、雜環(huán)化合物的命名（1）命名較復雜，常采用音譯法：

在同音漢字左邊+口字。吲哚pyranpyridinepyrimidineindolepurine吡喃吡啶嘧啶嘌呤furanpyrrolethiopheneimidazole呋喃吡咯噻吩thiazole咪唑噻唑第5頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四（2）雜環(huán)及環(huán)上取代基的編號：A、母體雜環(huán)的編號：雜原子的編號為“1”。雜原子鄰位的碳原子也可依次用α、β、γ…編號。第6頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四B、當環(huán)上有兩個或兩個以上相同雜原子，要使雜原子編號最?。缓煌s原子時，按O→S→N的次序編號。從含有氫的雜原子開始編號。第7頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四稠雜環(huán)的編號一般與稠環(huán)芳烴相同，但有例外，如命名下列化合物異喹啉嘌呤吖啶第8頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)芳香六元雜環(huán)一、吡啶的結(jié)構(gòu)環(huán)中的五個碳原子和一個氮原子均以sp2雜化軌道相互重疊形成σ鍵，每個原子提供一個p軌道相互平行形成大π鍵。符合Hückel規(guī)則，具有芳香性。由于N的電負性較強，電子云密度分布不均勻。第9頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四二、吡啶的性質(zhì)1、水溶性

與水互溶，引入的羥基或氨基的數(shù)目越多水溶性越低。（氫鍵締合）2、堿性

較苯胺強，比氨和脂肪氨弱，與無機酸生成鹽。3、親電取代與親核取代反應吡啶環(huán)上碳原子的電子云密度較苯低，親電取代反應較難，主要進入β位。第10頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四較易進行親核取代反應，主要生成α位取代產(chǎn)物。環(huán)上有較易離去的基團，弱親核試劑就能反應。第11頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四4、吡啶類化合物側(cè)鏈氧化反應環(huán)上連有烷基側(cè)鏈時，側(cè)鏈可被氧化成羧酸。5、還原反應（六氫吡啶）六氫吡啶又稱哌啶，性質(zhì)與脂肪族伯胺相似，堿性較吡啶強，與水互溶。第12頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四三、嘧啶及其衍生物嘧啶是無色固體，熔點22℃，易溶于水，具有弱堿性（比苯胺還弱）。環(huán)上電子云密度比吡啶還低，親電取代反應更困難。結(jié)構(gòu)：pKb=11.30衍生物：胞嘧啶(cytosine)尿嘧啶(uracil)胸腺嘧啶(thymine)酮烯醇第13頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)芳香五元雜環(huán)一、吡咯、呋喃和噻吩的結(jié)構(gòu)每個原子都是sp2雜化，雜原子提供兩個電子形成六電子大π鍵，符合Hückel規(guī)則，具有芳香性，但比苯弱。（由于雜原子N、O、S電負性比碳大，環(huán)上電子云密度不均勻）雜環(huán)上的電子密度比苯環(huán)大，容易進行親電取代。第14頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四二、吡咯、呋喃和噻吩的性質(zhì)1、吡咯的酸堿性吡咯氮上的孤電子對參與共軛，故堿性極弱，表現(xiàn)出弱酸性。2、親電取代反應是吡咯、呋喃和噻吩的典型反應，主要發(fā)生在α位。第15頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四吡咯和呋喃遇強酸時，雜原子質(zhì)子化，使大π鍵破壞，因此硝化和磺化時需用較溫和的非質(zhì)子型試劑。三、吡咯衍生物(生物活性)卟吩血紅素第16頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四三、咪唑的結(jié)構(gòu)咪唑1位氮提供兩個電子，3位氮提供一個電子，形成形成六電子大π鍵，符合Hückel規(guī)則，具有芳香性。

堿性比吡咯強（3位氮的孤電子對未參加共軛），水溶度也較吡咯大。咪唑存在互變異構(gòu)。5-甲基咪唑4-甲基咪唑既是質(zhì)子供體又是受體第17頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)稠雜環(huán)化合物嘌呤為白色固體，熔點216～217℃，易溶于水，水溶液呈中性，能分別與酸或堿生成鹽。9H-嘌呤7H-嘌呤存在互變異構(gòu)現(xiàn)象。衍生物腺嘌呤(adenine)鳥嘌呤(guanine)