雜環(huán)環(huán)合物匯總課件

雜環(huán)化合物的分類和命名；五元、六元雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；稠雜環(huán)化合物，喹啉的制法；了解生物堿、毒品的種類與危害。呋喃、吡咯、噻吩的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；吡啶、喹啉的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。HeterocyclicCompounds雜環(huán)化合物包括：非芳香雜環(huán)和芳香雜環(huán)兩類

雜環(huán)化合物：含雜原子(O、N、S)的環(huán)狀化合物

Strychnine馬錢子堿Reserpine利血平TheNobelPrizeinChemistry1965“forhisoutstandingachievementsintheartoforganicsynthesis”RobertBurnsWoodward(1917~1979)１

分類單雜環(huán)五元雜環(huán)六元雜環(huán)§18-1雜環(huán)化合物的分類和命名雜環(huán)化合物(環(huán)的多少)稠雜環(huán)(1)

雜環(huán)母核２命名

音譯法：口字旁的同音漢字呋喃

furan

吡咯

pyrrole

噻吩

thiophene

噻唑

thiazole

咪唑

imidazole

吡啶

pyridine

嘧啶

pyrimidine

(2)

原子的編號雜原子編號最小多個雜原子時，連氫的雜原子編號最小不同雜原子時，按O、S、N順序編號一些稠雜環(huán)的原子編號是固定的噁唑Oxazole喹啉quinoline異喹啉isoquinoline吲哚indole咪唑Imidazole吡咯

pyrrole

吡啶

pyridine

2-甲基吡啶（a-甲基吡啶）2-methylpyridine

2-呋喃甲醛

2-furaldehyde

4-吡啶甲酸（-吡啶甲酸）4-pyridinecarboxylicacid

練習：命名下列化合物１呋喃、吡咯、噻吩的結(jié)構(gòu)sp2雜化

§18-2五元雜環(huán)化合物A=O、NH、S結(jié)構(gòu)特點：具有芳香性；離域65；富電子芳環(huán)。芳香性順序：苯>噻吩>吡咯>呋喃苯噻吩吡咯150.3121.387.8呋喃66.9與雜原子電負性順序相反

離域能/kJ·mol-1：A=O、NH、S２呋喃、吡咯、噻吩的性質(zhì)

(1)

主要物理性質(zhì)呋喃：無色液體，難溶于水，有氯仿的氣味。吡咯：無色液體，有苯胺的氣味，難溶于水。噻吩：無色液體，不溶于水。紅外光譜：

C—H：3080~3000cm-1

N—H：3500~

3400

cm-1環(huán)伸縮振動：1600~1300cm-1處2~4個峰

3400

cm-13100cm-11630、1580、1470、1420cm-1核磁共振譜δ：

(2)化學性質(zhì)

雜原子的性質(zhì)雜原子對環(huán)的影響

芳香性共軛二烯性質(zhì)不飽和性1）親電取代反應

親電取代反應相對活性3×10186×10115×1091注意：反應活性高，使用溫和的反應條件和親電試劑環(huán)上電荷密度高，易被氧化—不宜使用氧化性試劑進行反應吡咯、呋喃遇酸不穩(wěn)定—不宜使用酸性試劑進行反應從+C

和-I,N貢獻電子最多，O其次，S最少。a-取代b-取代主要產(chǎn)物

取代反應的區(qū)位選擇性

對取代位置的解釋i.

取代在a位中間體有三個主要共振式，較穩(wěn)定ii.

取代在b位中間體有二個主要共振式，較不穩(wěn)定（i）硝化反應硝化試劑（不能用硝酸）硝基乙酰酯

親電取代反應舉例磺化試劑：（ii）磺化反應吡啶-SO3加合物應用：除去苯或甲苯中的噻吩（？）（iii）其它親電取代

鹵代反應Friedel－Crafts反應

與重氮鹽偶聯(lián)較弱的Lewis酸催化ElectronDonatingGroupElectronWithdrawingGroup環(huán)上已有取代基對親電取代取向的影響

反應練習：2）五員芳雜環(huán)的其它反應（i）還原成飽和雜環(huán)化合物（催化氫化）使用特殊催化劑噻吩能使常用氫化催化劑中毒

C-S鍵易還原脫硫THF（常用溶劑）四氫吡咯四氫噻吩（ii）Diels-Alder反應（共軛二烯性質(zhì)）3)吡咯的一些特殊性質(zhì)

吡咯N的堿性很弱Kb~10-14~10-4N上的孤對電子參與了共軛

吡咯N-H的弱酸性pKa~35~17.5~17３糠醛及其衍生物

無色液體，具有苯甲醛類似的氣味。具有呋喃雜環(huán)及無α-氫的醛的反應。

練習：４呋喃、吡咯、噻吩的制法

自學５卟啉化合物

血紅素６噻唑和咪唑噻唑

thiazole咪唑

imidazole環(huán)上的氮原子3-N的孤對電子在sp2軌道上，沒有參與共軛，與質(zhì)子結(jié)合顯弱堿性。

65，有芳香性。7吲哚

3-吲哚乙酸植物生長激素

（苯并吡咯）§18-3六元雜環(huán)化合物１制法

（自學）一、吡啶２吡啶的結(jié)構(gòu)sp2雜化sp2軌道有未參與共軛的孤對電子具有芳香性；離域66；缺電子芳環(huán)。特殊臭味的無色液體；和水混溶，常用作溶劑。3

物理性質(zhì)

4化學性質(zhì)

與苯相似有芳香性可親電取代不飽和性可加氫還原象叔胺有親核性和堿性N可被氧化有亞胺片斷有親電性與親核試劑反應1）吡啶的堿性和親核性（1）吡啶的堿性

合成上作為有機堿

其它應用——制備吡啶鹽試劑磺化試劑（2）吡啶的親核性

吡啶的烷基化N-甲基吡啶鹽的重排N-甲基吡啶鹽

取代位置和反應活性起強吸電子基作用2)

親電取代反應環(huán)上帶正電,不利于親電取代b位的正電荷相對較低，相對較為活潑親電取代活性：<例：

環(huán)上給電子基的定位作用3）親核取代反應亞胺結(jié)構(gòu)

吡啶的親核取代通式親核加成負氫消除（1）NaNH2與吡啶的親核取代——Chichibabin反應（2）a或g

鹵代吡啶的親核取代a-吡啶酮反應易進行4）吡啶的還原和氧化（1）吡啶的還原吡啶環(huán)比苯環(huán)易被還原（2）吡啶的氧化

氧化在側(cè)鏈上吡啶環(huán)比苯環(huán)難氧化

氧化在N上N-氧化吡啶二、嘧啶及其衍生物

嘧啶的堿性比吡啶弱；親電取代反應比吡啶更難脲嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶親電取代氧化和還原反應結(jié)構(gòu)和性質(zhì)分析喹啉異喹啉堿性親電取代親核取代氧化和還原反應象吡啶（雜環(huán)部分）象萘（碳環(huán)部分）三、喹啉和異喹啉(1)

喹啉的親電取代反應

苯環(huán)比吡啶環(huán)活潑結(jié)構(gòu)類似萘環(huán)（萘的a位易取代）(2)

喹啉的親核取代反應

反應與吡啶類似(3)

喹啉的氧化和還原（4）異喹啉的性質(zhì)(5)

喹啉的合成

反應機理：(i)

甘油脫水成丙烯醛(ii)環(huán)合和氧化芳構(gòu)化

練習：用Skraup法制備喹啉衍生物

如何用Skraup喹啉合成法制備以下化合物？思考題：四、嘌呤

由一個嘧啶環(huán)和一個咪唑環(huán)稠合而成§18-4生物堿（自學）§18-5改變?nèi)梭w行為的藥物（自學）總結(jié)與作業(yè)雜環(huán)化合物的分類、命名、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)呋喃、吡咯、噻吩、吡啶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及喹啉衍生物的合成。習題：1、7、9