有机化学杂环类省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

exit止止于于至至善善厚厚德德博博学学exit第二十章第二十章第二十章第二十章 杂环化合物杂环化合物杂环化合物杂环化合物 heterocyclic compoundheterocyclic compoundexit第1页本本 章章 提提 纲纲第一节第一节 杂环化合物分类和命名杂环化合物分类和命名第二节第二节 含一个杂原子五元杂环含一个杂原子五元杂环 吡咯、呋喃、噻吩吡咯、呋喃、噻吩第三节第三节 含一个杂原子苯并五元杂环含一个杂原子苯并五元杂环-吲哚吲哚第四节第四节 含两个杂原子五元杂环体系含两个杂原子五元杂环体系第五节第五节 含一个杂原子六元杂环含一个杂原子六元杂环-吡啶吡啶第六节第六节 含两个和三个氮原子六元杂环体系含两个和三个氮原子六元杂环体系第七节第七节 含一个杂原子苯并六元杂环含一个杂原子苯并六元杂环 喹啉和异喹啉喹啉和异喹啉第八节第八节 嘧啶和嘌呤嘧啶和嘌呤 第2页第一节第一节 杂环化合物分类和命名杂环化合物分类和命名一一 杂环化合物分类杂环化合物分类二二 五元杂环化合物命名五元杂环化合物命名三三 六元杂环化合物命名六元杂环化合物命名第3页一一 杂环化合物分类杂环化合物分类1 脂杂环脂杂环 没有芳香特征杂环化合物称为脂杂环。没有芳香特征杂环化合物称为脂杂环。在环上含有杂原子（非碳原子）有机物称为杂环化合物。在环上含有杂原子（非碳原子）有机物称为杂环化合物。三元杂环三元杂环四元杂环四元杂环五元杂环五元杂环七元杂环七元杂环(氮杂环丙烷氮杂环丙烷)(-丙内酯丙内酯)(-丙内酰胺丙内酰胺)(顺丁烯二酸酐顺丁烯二酸酐)(氧杂氧杂)(环氧乙烷环氧乙烷)四氢呋喃四氢呋喃六元杂环六元杂环二噁烷二噁烷第4页2 2 芳杂环芳杂环 含有芳香特征杂环化合物称为芳杂环含有芳香特征杂环化合物称为芳杂环 苯并杂环苯并杂环杂环并杂环杂环并杂环五元杂环五元杂环六元杂环六元杂环呋喃呋喃噻吩噻吩吡咯吡咯噁唑噁唑噻唑噻唑咪唑咪唑吡唑吡唑吡啶吡啶嘧啶嘧啶吡喃吡喃(无芳香性无芳香性)吲哚吲哚喹啉喹啉异喹啉异喹啉嘌呤嘌呤第5页二二 五元杂环化合物命名五元杂环化合物命名五元杂环五元杂环 （音译命名）（音译命名）五元杂环苯并体系五元杂环苯并体系呋喃呋喃(furan)噻吩噻吩(thiophene)吡咯吡咯(pyrrole)苯并呋喃苯并呋喃(benzofuran)苯并噻吩苯并噻吩(benzothiophene)苯并吡咯苯并吡咯吲哚吲哚(indole)第6页四四 六元杂环化合物命名六元杂环化合物命名六元杂环六元杂环吡啶吡啶(pyridine)吡喃吡喃(pyran)-吡喃酮吡喃酮(-pyrone)-吡喃酮吡喃酮(-pyrone)哒嗪哒嗪(pyridazine)嘧啶嘧啶(pyrimidine)吡嗪吡嗪(pyrazine)第7页杂环并杂环杂环并杂环喹啉喹啉(quinoline)异喹啉异喹啉(isoquinoline)苯并吡喃苯并吡喃(benzopyran)苯并苯并-吡喃酮吡喃酮(benzo-pyrone)嘌呤嘌呤(purine)六元杂环苯并环系六元杂环苯并环系第8页一一 呋喃、噻吩、吡咯结构呋喃、噻吩、吡咯结构二二 呋喃、噻吩、吡咯制备呋喃、噻吩、吡咯制备三三 呋喃、噻吩、吡咯反应呋喃、噻吩、吡咯反应第二节第二节 含有一个杂原子五元杂环体系含有一个杂原子五元杂环体系第9页吡咯结构吡咯结构孤电子对在孤电子对在p轨道上。轨道上。吡吡 咯咯结构：吡咯结构：吡咯N是是sp2杂化，孤电子对参加共轭。杂化，孤电子对参加共轭。5 56 6 平面共轭体系平面共轭体系 富电子芳香杂环化合物富电子芳香杂环化合物反应：碱性较弱，环易发生亲电取代反应，环上反应：碱性较弱，环易发生亲电取代反应，环上相当于有一个相当于有一个邻对位定位邻对位定位基。基。共轭效应是给电子。共轭效应是给电子。诱导效应是吸电子。诱导效应是吸电子。一吡咯一吡咯、呋喃、噻吩结构呋喃、噻吩结构呋喃、噻吩结构请同学自己分析。呋喃、噻吩结构请同学自己分析。第10页1.1.吡咯：吡咯：存在于煤焦油、骨焦油中。无色液体，沸点存在于煤焦油、骨焦油中。无色液体，沸点130-131130-131。判定：蒸汽遇盐酸浸湿松木片显红色。判定：蒸汽遇盐酸浸湿松木片显红色。2.2.呋喃：呋喃：存在于松木焦油中。无色液体，沸点存在于松木焦油中。无色液体，沸点3232。判。判定：蒸汽遇盐酸浸湿松木片显绿色。定：蒸汽遇盐酸浸湿松木片显绿色。3.3.3.3.噻吩：噻吩：与苯共存在于煤焦油与苯共存在于煤焦油中。无色液体，沸点中。无色液体，沸点8484。4.4.判定：与吲哚醌在硫酸作用下发生墨绿色反应。判定：与吲哚醌在硫酸作用下发生墨绿色反应。二二吡咯吡咯、呋喃、噻吩物理性质及判定呋喃、噻吩物理性质及判定偶极矩偶极矩：吡咯指向杂环，呋喃、噻吩指向杂原子：吡咯指向杂环，呋喃、噻吩指向杂原子质子化学位移质子化学位移:类似苯环，在类似苯环，在 6.22-7.29之间之间第11页主要化学反应主要化学反应1 1吡咯、呋喃、噻吩吡咯、呋喃、噻吩亲电取代亲电取代反应反应 2 2 吡咯、呋喃、噻吩加成反应吡咯、呋喃、噻吩加成反应 三三吡咯吡咯、呋喃、噻吩呋喃、噻吩 化学性质化学性质第12页1.1.吡咯、呋喃、噻吩亲电取代反应吡咯、呋喃、噻吩亲电取代反应 重点重点*1*1 亲电取代反应活性次序为：亲电取代反应活性次序为：吸电子诱导：吸电子诱导：O(3.5)N(3.0)S(2.6)给电子共轭给电子共轭：N O S综合：综合：N贡献电子最多，贡献电子最多，O其次，其次，S最少最少八隅体结构八隅体结构最稳定最稳定无最稳定结构无最稳定结构（1）概述）概述第13页*2 *2 取代反应主要发生在取代反应主要发生在-C-C 即即2-2-位位上；上；*3 *3 吡咯、呋喃对酸及氧化剂比较敏感，选择试剂吡咯、呋喃对酸及氧化剂比较敏感，选择试剂 时需要注意；时需要注意；*4*4 噻吩、吡咯芳香性较强，噻吩、吡咯芳香性较强，所以易取代而不易所以易取代而不易 加成；加成；呋喃芳香性较弱，呋喃芳香性较弱，即使也能与大多数即使也能与大多数 亲电试剂发生亲电取代，但在强亲核试剂存在亲电试剂发生亲电取代，但在强亲核试剂存在 下，能发生亲核加成。下，能发生亲核加成。离域能：离域能：噻吩：噻吩：121.3 kJmol-1吡咯：吡咯：87.8 kJmol-1共振能共振能 呋喃：呋喃：66.9 kJmol-1 苯：苯：150 kJmol-1试试问它们稳定性次序怎样问它们稳定性次序怎样？芳香性、稳定性：芳香性、稳定性：苯噻吩吡咯呋喃苯噻吩吡咯呋喃第14页*5 *5 杂原子和取代基定位效应杂原子和取代基定位效应A 杂原子定位效应：邻位杂原子定位效应：邻位B 取代基定位效应：取代基定位效应：第一取代基进入到杂原子第一取代基进入到杂原子-位。位。3位上有取代基时，呋喃、吡咯、噻吩定位效应一致。位上有取代基时，呋喃、吡咯、噻吩定位效应一致。第15页 6 6 吡咯特殊反应吡咯特殊反应-氮原子上取代反应氮原子上取代反应 吡咯性质与苯酚类似，都含有吡咯性质与苯酚类似，都含有酸性酸性，但吡咯酸性比苯酚小。，但吡咯酸性比苯酚小。吡咯与苯胺也有类似性质。吡咯与苯胺也有类似性质。吡咯成盐后，使环上电荷密度增高，亲电取代反应更易进行。吡咯成盐后，使环上电荷密度增高，亲电取代反应更易进行。第16页C6H5N2+X-C2H5OH-H2O AcONaHCON(CH3)2 DMF POCl3CHCl3 25%NaOH(NH4)2CO3 130oCRMgX1 CO22 H2OCO2 加热加热 加压加压RCOClRX或或K+NH2-第17页（2 2）呋喃、噻吩、吡咯硝化反应呋喃、噻吩、吡咯硝化反应 呋喃呋喃,噻吩和吡咯易氧化噻吩和吡咯易氧化,普通不用硝酸直接硝化普通不用硝酸直接硝化;通惯用比较通惯用比较温和非质子硝化试剂温和非质子硝化试剂，如：，如：硝酸乙酰酯硝酸乙酰酯。反应在低温下进行。反应在低温下进行。第18页 呋喃比较特殊呋喃比较特殊,先生成稳定或不稳定先生成稳定或不稳定2,52,5加成产物加成产物,然后加热或用吡啶除去乙酸然后加热或用吡啶除去乙酸,得到硝化产物。得到硝化产物。第19页（3 3）吡咯、呋喃、噻吩磺化反应吡咯、呋喃、噻吩磺化反应 吡咯、呋喃不太稳定，所以须用温和磺化试剂磺化。吡咯、呋喃不太稳定，所以须用温和磺化试剂磺化。惯用温和非质子磺化试剂有：吡啶与三氧化硫加合化合惯用温和非质子磺化试剂有：吡啶与三氧化硫加合化合物。物。噻吩比较稳定，既能够直接磺化（产率稍低），噻吩比较稳定，既能够直接磺化（产率稍低），也能够用温和磺化试剂磺化。也能够用温和磺化试剂磺化。(固体，含量固体，含量90%)第20页S+NSO3ClCH2CH2Clr.t.SSO3-Ba(OH)22Ba2+第21页（4 4）吡咯、呋喃、噻吩卤化反应吡咯、呋喃、噻吩卤化反应 反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代(Cl,Br)产产物，要采取低温、溶剂稀释等温和条件（物，要采取低温、溶剂稀释等温和条件（NBS溴化剂溴化剂）。）。碘不活泼，要用催化剂才能发生一元取代碘不活泼，要用催化剂才能发生一元取代第22页（5 5）吡咯、呋喃、噻吩傅氏酰基化反应吡咯、呋喃、噻吩傅氏酰基化反应N-酰基吡咯酰基吡咯第23页 呋喃、噻吩酰化反应在呋喃、噻吩酰化反应在-C-C上发生，而吡咯酰化反应上发生，而吡咯酰化反应（不用催化剂）既能在（不用催化剂）既能在 -C-C上发生，又能在上发生，又能在N N上发生。上发生。第24页（6 6）呋喃、噻吩、吡咯傅氏烷基化反应呋喃、噻吩、吡咯傅氏烷基化反应总体看，在合成上无实用价值。总体看，在合成上无实用价值。第25页3.3.呋喃、吡咯、噻吩加成反应呋喃、吡咯、噻吩加成反应（1）加氢反应加氢反应 噻吩在镍催化下加氢生成丁烷噻吩在镍催化下加氢生成丁烷（2）Diels-Alder反应反应呋喃最易发生呋喃最易发生Diels-AlderDiels-Alder反应反应第26页 噻吩基本上不发生双烯加成，噻吩基本上不发生双烯加成，即使在个别情况下生成也即使在个别情况下生成也是一个不稳定中间体，直接是一个不稳定中间体，直接失硫转化为别产物。失硫转化为别产物。第27页四四 呋喃、噻吩、吡咯制备呋喃、噻吩、吡咯制备请同学们自学请同学们自学1.工业制备（略）工业制备（略）2.试验室制备试验室制备(1)1)帕尔帕尔-克诺尔克诺尔(Paal,C.-Knorr,L.)(Paal,C.-Knorr,L.)合成法合成法1 1，4 4 二酮二酮第28页三种化合物相互转化三种化合物相互转化(有氧化铝存在情况下有氧化铝存在情况下)（2）诺尔合成法）诺尔合成法氨基酮酸酯第29页五、五、呋喃、吡咯、噻吩衍生物呋喃、吡咯、噻吩衍生物 (1)糠醛糠醛第30页(2)叶绿素和血红素叶绿素和血红素卟吩由四个吡咯和四个次甲基卟吩由四个吡咯和四个次甲基(=CH)交替相连组成共轭体系。交替相连组成共轭体系。卟吩呈平面结构卟吩呈平面结构,环中间空隙里四个氮环中间空隙里四个氮原子可分别以共价键、配价键与不一样原子可分别以共价键、配价键与不一样金属离子结合。叶绿素金属离子结合。叶绿素(镁镁),血红素血红素(铁铁)。灵菌红素灵菌红素 卟吩胆色素原卟吩胆色素原第31页小小 结结1.亲电取代反应活性次序亲电取代反应活性次序 三者是富电子芳香化合物，亲电取代活性比苯大。三者是富电子芳香化合物，亲电取代活性比苯大。吡咯呋喃噻吩吡咯呋喃噻吩 苯苯 2.环稳定性次序环稳定性次序（依据离域能大小）（依据离域能大小）苯噻吩吡咯苯噻吩吡咯呋喃呋喃 150 122 90 68遇氧化剂或酸不稳定遇氧化剂或酸不稳定第32页3 吡咯反应吡咯反应第33页第34页4 呋喃反应呋喃反应第35页4 噻吩主要反应噻吩主要反应怎样除去苯中少量噻吩？第36页一一 吲哚反应吲哚反应二二 吲哚合成（自学）吲哚合成（自学）第三节第三节 含有一个杂原子五元杂环苯并体系含有一个杂原子五元杂环苯并体系吲哚结构共振式吲哚结构共振式 第37页一一 吲哚反应吲哚反应亲电试剂易进攻亲电试剂易进攻3位位第38页一一 吲哚反应吲哚反应惯用亲电试剂惯用亲电试剂硝化：硝化：(HNO3+HOAc)磺化：磺化：卤化：卤化：(低温、稀释条件下进行，惯用，低温、稀释条件下进行，惯用，HOAc稀释，稀释，试剂为试剂为X2)酰基化：酰基化：(酸酐、酰卤。酸酐、酰卤。AlCl3,ZnCl2，BF3为催化剂为催化剂)氯甲基化氯甲基化：(CH2O,HCl,ZnCl2)醛基化：醛基化：+POCl3 防止用强酸防止用强酸第39页下面四种情况，取代基均进入苯环。进入哪个位置，详细分析。下面四种情况，取代基均进入苯环。进入哪个位置，详细分析。1234567 试分析试分析 亲电取代发生在苯环还是杂环上亲电取代发生在苯环还是杂环上?并指出详细位置。并指出详细位置。第40页3-吲哚甲醛吲哚甲醛2-乙酰基乙酰基3-甲基吲哚甲基吲哚5-5-硝基硝基2-2-甲基吲哚甲基吲哚第41页二二 吲哚合成吲哚合成 苯肼与醛、酮类化合物在酸性条件下加热生成吲哚及苯肼与醛、酮类化合物在酸性条件下加热生成吲哚及其衍生物反应称为其衍生物反应称为费歇尔费歇尔(Fischer,E.)合成法合成法。第42页利血平利血平-吲哚乙酸吲哚乙酸色氨酸色氨酸第43页一一 唑命名唑命名二二 唑结构唑结构三三 唑反应唑反应四四 唑合成唑合成 第三节第三节 含有两个杂原子五元杂环体系含有两个杂原子五元杂环体系第44页一一 唑命名唑命名 azole azole 含有两个杂原子五元杂环，若最少有一个杂原子是氮，含有两个杂原子五元杂环，若最少有一个杂原子是氮，则该杂环化合物称为唑。则该杂环化合物称为唑。命名时编号标准是：命名时编号标准是：1）让杂原子位号尽可能小；让杂原子位号尽可能小；2）当两个杂原子不相同时，编号次序是：当两个杂原子不相同时，编号次序是：价数小在前，大价数小在前，大在后；在后；3）价数相等时，）价数相等时，原子序数小在前，大在后原子序数小在前，大在后。O S N2价价3价价原子序数小原子序数小原子序数大原子序数大O、S、N次次序如右：序如右：第45页异噻唑异噻唑(isothiazole)吡唑吡唑(pyrazole)异噁唑异噁唑(isoxazole)1,2-1,2-唑唑噁唑噁唑(oxazole)噻唑噻唑(thiazole)咪唑咪唑(inidazole)1,3-1,3-唑唑第46页（1）互变异构）互变异构N-N(单键单键)N=N(双键双键)5-甲基咪唑甲基咪唑4-甲基咪唑甲基咪唑4(5)-甲基咪唑甲基咪唑(因为因为4-甲基咪唑和甲基咪唑和5-甲基咪唑不可分离甲基咪唑不可分离)一一 唑结构唑结构第47页（2）结构）结构吡咯吡咯N(孤电子对参加共孤电子对参加共轭，所以碱性较弱轭，所以碱性较弱)吡啶吡啶N(孤电子对不参加孤电子对不参加共轭，所以碱性较强共轭，所以碱性较强)吡咯吡咯N孤电子对孤电子对处于处于p轨道轨道普通胺中普通胺中N是是sp3杂化。杂化。N 孤电子对处于孤电子对处于sp3杂化轨道杂化轨道sp3轨道轨道碱性：碱性：N 孤电子对处于孤电子对处于sp2杂化轨道杂化轨道吡啶吡啶N与吡咯与吡咯N均均为为sp2杂化杂化。强于强于第48页（3）碱性）碱性1.1,2-1.1,2-唑与唑与1,3-1,3-唑都有吡啶唑都有吡啶N N，所以都有碱性。，所以都有碱性。2.1,3-2.1,3-唑碱性比唑碱性比1,2-1,2-唑强。唑强。因为两个杂原子相互影响大因为两个杂原子相互影响大。3.3.咪唑碱性噻唑碱性噁唑碱性咪唑碱性噻唑碱性噁唑碱性4.4.亲电取代活性：咪唑亲电取代活性：咪唑 噻唑噻唑 噁唑噁唑 由综合电子效应决定由综合电子效应决定。第49页三三 唑反应唑反应 主要讨论亲电取代反应主要讨论亲电取代反应1 反应性反应性唑反应性比呋喃、噻吩、吡咯差唑反应性比呋喃、噻吩、吡咯差，这是因为分子中多，这是因为分子中多了一个吡啶了一个吡啶N，使共轭体系电子云密度降低，所以亲电试，使共轭体系电子云密度降低，所以亲电试剂不易进攻。剂不易进攻。2 1,2-、1,3-唑硝化、磺化、卤化唑硝化、磺化、卤化（1）进入环位置及活性次序进入环位置及活性次序（2）反应试剂：普通硝化、磺化、卤化试剂即可。反应试剂：普通硝化、磺化、卤化试剂即可。实实 例例eg 1第50页eg 2eg 3第51页eg 4磺化须强烈条件磺化须强烈条件eg 5硝化、卤化须有给电子取代基硝化、卤化须有给电子取代基第52页3 1,2-唑、唑、1,3-唑傅氏烷基化反应唑傅氏烷基化反应惯用烷基化试剂是惯用烷基化试剂是RX烷基化反应几点说明：烷基化反应几点说明：（1）唑吡啶唑吡啶N上电子云密度较大，所以在普通情况上电子云密度较大，所以在普通情况 下，烷基化反应总是吡啶下，烷基化反应总是吡啶N上发生；上发生；第53页（2）咪唑上有两个咪唑上有两个N，烷基化反应首先在吡啶，烷基化反应首先在吡啶N上发生上发生 一一 烷基化产物经互变异构又产生一个吡啶烷基化产物经互变异构又产生一个吡啶N，可进，可进 一步产生二烷基化产物，所以咪唑烷基化时经常得一步产生二烷基化产物，所以咪唑烷基化时经常得 到一烷基化产物和二烷基化产物；到一烷基化产物和二烷基化产物；第54页4 1,2-唑、唑、1,3-唑傅氏酰基化反应唑傅氏酰基化反应惯用酰基化试剂是惯用酰基化试剂是普通情况下，酰基化反应主要在吡啶普通情况下，酰基化反应主要在吡啶N上发生。酰基上发生。酰基是一个吸电子基，所以反应能控制在一元酰基化阶段。是一个吸电子基，所以反应能控制在一元酰基化阶段。比如：咪唑酰基化反应比如：咪唑酰基化反应N-酰基咪唑酰基咪唑第55页1 1,2-唑合成唑合成(只介绍吡唑与异噁唑合成只介绍吡唑与异噁唑合成)(1)用用1,3-二羰基化合物合成吡唑和异噁唑二羰基化合物合成吡唑和异噁唑(2)用用1,3-偶极环加成反应制吡唑和异噁唑偶极环加成反应制吡唑和异噁唑四四 唑合成唑合成第56页2 1,3-唑合成唑合成(噁唑类噁唑类)(咪唑类咪唑类)(噻唑类噻唑类)第57页青霉素青霉素噻唑环噻唑环青霉素是噻唑衍生物。青霉素是噻唑衍生物。第58页一一 吡啶环系吡啶环系1.吡啶结构吡啶结构2.吡啶亲电取代反应吡啶亲电取代反应 3.吡啶亲核取代反应吡啶亲核取代反应 4.吡啶环系合成吡啶环系合成 5.吡啶氧化还原反应吡啶氧化还原反应 6.吡啶侧链吡啶侧链-H反应反应7.吡啶吡啶N-氧化物反应氧化物反应 二二 吡喃环系吡喃环系第四节第四节 含有一个杂原子六元杂环体系含有一个杂原子六元杂环体系重点重点第59页1.1.吡啶结构吡啶结构共轭效应和诱导效应都是吸电子共轭效应和诱导效应都是吸电子孤电子对孤电子对在在sp2杂化杂化轨道上。轨道上。=2.20D =1.17D 比较三甲基胺、吡啶、苯胺和吡咯碱性大小比较三甲基胺、吡啶、苯胺和吡咯碱性大小pKb 4.7 8.75 9.4 16.5 pKa 5.23第60页吡吡 啶啶结构：吡啶结构：吡啶N是是sp2杂化，孤电子对不参加共轭。环上杂化，孤电子对不参加共轭。环上电子云电子云 密度小于苯环，是缺电子芳香杂环。密度小于苯环，是缺电子芳香杂环。反应：反应：弱碱性。环不易发生亲电取代反应但易发生亲弱碱性。环不易发生亲电取代反应但易发生亲核取代反应。核取代反应。发生亲电取代反应时，环上发生亲电取代反应时，环上N N起间位定起间位定位基作用。发生亲核取代反应时，环上位基作用。发生亲核取代反应时，环上N N起邻对位定起邻对位定位基作用。类似硝基苯反应。位基作用。类似硝基苯反应。第61页(1)(1)吡啶吡啶N N亲核性：亲核性：与亲电试剂与亲电试剂生成吡啶鎓盐或络合物生成吡啶鎓盐或络合物2.2.吡啶亲电取代反应吡啶亲电取代反应NO2+BF4-乙醚乙醚 室温室温CH3IRCOClH+SO3Br2 CCl4石油醚石油醚第62页吡啶盐两个十分主要用途吡啶盐两个十分主要用途：*1 可用来做温和磺化、硝化、卤化、烷基化、酰基化试剂可用来做温和磺化、硝化、卤化、烷基化、酰基化试剂*2 利用吡啶利用吡啶N烷基化反应制备醛烷基化反应制备醛第63页(2)(2)在在C C上发生亲电取代反应上发生亲电取代反应 N N吸电子，类似硝基苯，反应活性低，吸电子，类似硝基苯，反应活性低，在在 位位上即上即3-3-位碳上反应。位碳上反应。第64页反反 应应 特特 点点*1 不能发生傅氏烷基化、酰基化反应。不能发生傅氏烷基化、酰基化反应。*2 硝化、磺化、卤化必须在强烈条件下才能发生；硝化、磺化、卤化必须在强烈条件下才能发生；*3 吡啶环上有给电子基团时，亲电反应活性增高；吡啶环上有给电子基团时，亲电反应活性增高；*4 吡啶吡啶N能够看作是一个间位定位基。能够看作是一个间位定位基。进攻进攻2位位进攻进攻3位位进攻进攻4位位更稳定更稳定第65页（1 1）置换易离去基团亲核取代反应置换易离去基团亲核取代反应 如在如在,位有好离去基团，如位有好离去基团，如ClCl、-NO-NO2 2、BrBr，能够与，能够与氨（或胺）、烷氧化物、水等亲核试剂发生亲核取代反应氨（或胺）、烷氧化物、水等亲核试剂发生亲核取代反应（在亲核取代反应中，吡啶（在亲核取代反应中，吡啶N N对邻、对位活化）。对邻、对位活化）。3.3.吡啶亲核取代反应吡啶亲核取代反应4-吡啶酮吡啶酮第66页分析中间体共振结构分析中间体共振结构 亲核试剂进攻亲核试剂进攻 位：位：617页页 2 2或或4 4位取代氯代吡啶亲核取代反应活性大位取代氯代吡啶亲核取代反应活性大 生成活性中间体稳定生成活性中间体稳定第67页（2 2）置换氢亲核取代反应置换氢亲核取代反应普通机制：普通机制：*1 1 负氢不易离去，普通需要一个氧化剂作为负氢接收体；负氢不易离去，普通需要一个氧化剂作为负氢接收体；*2*2 亲核取代优先在亲核取代优先在 位上发生，假如位上发生，假如 位上有取代基，则位上有取代基，则 反应在反应在 位上发生。位上发生。第68页实例：烷基化、芳基化反应实例：烷基化、芳基化反应第69页实例：实例：齐齐巴宾齐齐巴宾(Chichibabin,A.E.)反应反应氨化氨化 定义：吡啶与氨基钠作用生成定义：吡啶与氨基钠作用生成2-2-氨基吡啶反应称氨基吡啶反应称为齐齐巴宾反应。为齐齐巴宾反应。H2O+NaNH2100oCC6H5N(CH3)2第70页4.4.吡啶环系合成吡啶环系合成 汉栖汉栖(Hantzsch,A.)合成法合成法 由二分子由二分子-羰基酸酯、一分子醛、一分子氨经缩合羰基酸酯、一分子醛、一分子氨经缩合反应制备吡啶同系物方法称为反应制备吡啶同系物方法称为汉栖合成法汉栖合成法。第71页5.5.吡啶氧化还原反应吡啶氧化还原反应吡啶环本身不易被氧化，但它侧链很轻易被氧化成醛或羧酸。吡啶环本身不易被氧化，但它侧链很轻易被氧化成醛或羧酸。(吡啶氧化物吡啶氧化物)还原反应还原反应第72页6.6.吡啶侧链吡啶侧链-H-H反应反应2,4,6-2,4,6-位烷基位烷基 -H-H与羰基与羰基 -H-H相同相同羟醛缩羟醛缩合型合型第73页N-烷基吡啶盐侧链烷基吡啶盐侧链 -H更活泼更活泼羟醛缩合型羟醛缩合型第74页吡啶衍生物吡啶衍生物烟酸、烟碱等烟酸、烟碱等 烟碱烟碱(尼古丁尼古丁)烟酸烟酸 烟酰胺烟酰胺 第75页二二 吡喃环系吡喃环系吡喃及其衍生物无芳香特征吡喃及其衍生物无芳香特征吡喃及吡喃酮钅吡喃及吡喃酮钅 羊盐是芳香体系。羊盐是芳香体系。苯并苯并-吡喃酮衍生物吡喃酮衍生物:黄酮、黄酮色素、花色素等黄酮、黄酮色素、花色素等 第76页一一 喹啉和异喹啉反应喹啉和异喹啉反应二二 喹啉和异喹啉合成喹啉和异喹啉合成 第六节第六节 含有一个杂原子苯并六元杂环环系含有一个杂原子苯并六元杂环环系注意异喹啉编号注意异喹啉编号第77页一一 喹啉和异喹啉反应喹啉和异喹啉反应1.成盐：成盐：碱性强碱性强弱弱：喹啉吡啶异喹啉：喹啉吡啶异喹啉成盐反应：成盐反应：第78页2.氧化反应氧化反应*1 喹啉和异喹啉与绝大多数氧化剂不发生反应；喹啉和异喹啉与绝大多数氧化剂不发生反应；*2 与高锰酸钾能发生反应：与高锰酸钾能发生反应：第79页3.亲电取代反应亲电取代反应:反应产物受介质影响。若反应在酸性介质中进行，取代主反应产物受介质影响。若反应在酸性介质中进行，取代主要在要在苯环上苯环上5 5，8 8位反应。位反应。若反应在有机溶剂如硝基苯中进行，取代在杂环上发生，若反应在有机溶剂如硝基苯中进行，取代在杂环上发生，得到得到3位或位或4位位取代产物。取代产物。第80页4.亲核取代反应亲核取代反应 *1 *1 亲核取代反应主要在吡啶环上发生，喹啉反应位置亲核取代反应主要在吡啶环上发生，喹啉反应位置 在在2 2位和位和4 4位位(2(2位为主位为主)，异喹啉在，异喹啉在1 1位；位；第81页*2 *2 惯用亲核试剂有惯用亲核试剂有RLi,ArLi,RMgX,NaNHRLi,ArLi,RMgX,NaNH2 2,RONa,RONa等。等。负氢比较难以取代。负氢比较难以取代。Cl,NOCl,NO2 2等基团较易取代。等基团较易取代。第82页喹啉和异喹啉可发生齐齐巴宾反应喹啉和异喹啉可发生齐齐巴宾反应第83页5.侧链侧链 -H反应反应:产率很高产率很高第84页6.还原还原:反十氢喹啉反十氢喹啉顺十氢喹啉顺十氢喹啉第85页二二 喹啉和异喹啉合成喹啉和异喹啉合成 斯克洛普斯克洛普(Skraup,Z.H.)反应：反应：苯胺、甘油、苯胺、甘油、硫酸和硝基苯等氧化剂一起作用，生成喹啉反硫酸和硝基苯等氧化剂一起作用，生成喹啉反应称为应称为斯克洛普反应斯克洛普反应。eg 2eg 1第86页eg 4eg 3第87页一一 嘧啶反应嘧啶反应二二 嘧啶衍生物嘧啶衍生物第七节第七节 含两个和三个氮原子六元杂环体系含两个和三个氮原子六元杂环体系哒嗪哒嗪(pyridazine)嘧啶嘧啶(pyrimidine)吡嗪吡嗪(pyrazine)第88页一一 嘧啶反应嘧啶反应1.1.亲电取代反应亲电取代反应 活性小于吡啶活性小于吡啶第89页反应最易在反应最易在2 2位发生，其次是位发生，其次是4,64,6位位取代卤素要比取代负氢更轻易取代卤素要比取代负氢更轻易2.2.亲核取代反应亲核取代反应 活性高于吡啶活性高于吡啶第90页3.3.氧化氧化二嗪不易被氧化。若用过酸氧化，得嘧啶单二嗪不易被氧化。若用过酸氧化，得嘧啶单N-N-氧化物氧化物第91页4.侧链侧链 -H反应反应羟醛缩合型羟醛缩合型烷基化反应烷基化反应第92页尿嘧啶尿嘧啶(U)胞嘧啶胞嘧啶(C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)三三 嘧啶衍生物嘧啶衍生物第93页名称名称结构结构用途用途巴比妥巴比妥(佛佛罗拿罗拿)苯巴比妥苯巴比妥(鲁米那鲁米那)异戊巴比异戊巴比妥妥(阿米妥阿米妥)西可巴比西可巴比妥钠妥钠硫喷妥钠硫喷妥钠长时间作用镇静催眠药长时间作用镇静催眠药长时间作用镇静催眠药，长时间作用镇静催眠药，又有抗癫痫作用又有抗癫痫作用中时间作用催眠药中时间作用催眠药短时间作用镇静催眠药短时间作用镇静催眠药超短时间静脉麻醉药，超短时间静脉麻醉药，可用于麻醉前给药可用于麻醉前给药第94页第八节第八节 嘧啶和咪唑并环体系嘧啶和咪唑并环体系-嘌呤环系嘌呤环系9H-嘌呤嘌呤7H-嘌呤嘌呤嘌呤是一对互变异构体平衡体系嘌呤是一对互变异构体平衡体系倒倒S型型第95页二二 嘌呤两个主要衍生物嘌呤两个主要衍生物腺嘌呤腺嘌呤(A)鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(6-氨基嘌呤氨基嘌呤)(2-氨基氨基-6-羟基嘌呤羟基嘌呤)第96页本章重点本章重点1 1 命名命名:呋喃呋喃 噻吩噻吩 吡咯吡咯 吲哚吲哚 吡啶吡啶 喹啉喹啉 异喹啉异喹啉 嘧啶嘧啶 嘌呤及其衍生物嘌呤及其衍生物2 2 五元单杂环亲电取代反应及稳定性五元单杂环亲电取代反应及稳定性3 3 吡啶碱性、亲电、亲核取代反应活性、条件及位置吡啶碱性、亲电、亲核取代反应活性、条件及位置4 4 喹啉、异喹啉亲电、亲核取代反应位置喹啉、异喹啉亲电、亲核取代反应位置5 5 喹啉环合成（斯克洛甫合成）喹啉环合成（斯克洛甫合成）作业作业 学习指导习题学习指导习题 一、二、十三一、二、十三试分析已学过含氮杂环化合物试分析已学过含氮杂环化合物它们碱性与芳香性。它们碱性与芳香性。第97页将以下化合物按碱性强弱排列成序：将以下化合物按碱性强弱排列成序：给电子基增强碱性，吸电子基减弱碱性给电子基增强碱性，吸电子基减弱碱性123454231第98页