十八杂环化合物.pptx

Q.LiuApril 7,2024l一般把除碳以外的成环原子叫杂原子，常见的杂原子有氧、硫和氮：第十八章第十八章 杂环化合物杂环化合物第第第第1 1页页页页/共共共共4343页页页页l这些化合物的性质与相应的脂肪族化合物相近。这些化合物的性质与相应的脂肪族化合物相近。第第第第2 2页页页页/共共共共4343页页页页第一节第一节 杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名喹啉喹啉 呋喃呋喃 噻吩噻吩吡咯吡咯吡啶吡啶吲哚吲哚 噻唑噻唑 嘧啶嘧啶第第第第3 3页页页页/共共共共4343页页页页l 命名1：以杂环为母体，从杂原子开始顺着环编号；当环上含有两个或以上相同的杂原子时，应使杂原子所在位次的数字最小；环上有不同杂原子时，按O、S、N的次序编号：命名2：位，其次为位，再次为位：第第第第4 4页页页页/共共共共4343页页页页l 含有两个或以上的相同杂原子的单杂环衍生物，编号从连有取代基（或氢原子）的那个杂原子开始，顺序定位，使另一个杂原子的位次保持最小：第第第第5 5页页页页/共共共共4343页页页页命名3：根据相应的碳环来命名。把杂环看作相应碳环中的碳原子被杂原子取代而形成的化合物，命名时在相应的碳环名称前加上杂原子的名称：第第第第6 6页页页页/共共共共4343页页页页一、结构和方香性第二节 杂环化合物的结构与芳香性p(2),sp2(1,1,1)p(2),sp2(1,1,2)p(2),sp2(1,1,2)第第第第7 7页页页页/共共共共4343页页页页 呋喃、吡咯、噻吩环中的杂原子上的未共用电子对参与了环的共轭体系，使环上的电子云密度增大，故比苯容易发生亲电取代反应，取代通常发生在-位。芳香性程度的比较：第第第第8 8页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024芳香性强弱的次序l 苯苯 噻吩噻吩 吡咯吡咯 呋喃呋喃取代反应活性的次序吡咯吡咯 呋喃呋喃 噻吩噻吩 苯苯离域能:152 117 88 67 KJ/mol -0.10 -0.03 -0.06 0 (不一致)位电子位电子云密度云密度第第第第9 9页页页页/共共共共4343页页页页l 氮原子与碳原子处在同一平面。l 吡啶的结构与苯相似，符合休克尔规则，具有芳香性 吡啶在发生亲电取代反应较苯困难，主要发生在位。相对来说，吡啶较易发生亲核取代反应，取代基往往进入位。六元杂环化合物吡啶杂杂原原子子均均以以sp2杂杂 化化（未未杂杂化化的的P上上有有1电电子子参加成环）参加成环）P(1),Sp2(1,1,2)第第第第1010页页页页/共共共共4343页页页页l 由于芳杂环中电子的离域作用，环中的单、双键与孤立的单、双键不同，因此，可用下列式子表示：也可用共振式的叠加来表示，如吡咯：环上碳原子电荷密度比苯大的称为多芳杂环，通常为五元芳杂环；比苯小的，称为缺芳杂环，六元杂环。第第第第1111页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024 电子数电子数=6 电子数电子数=8 电子数电子数=6非共轭体系非共轭体系 电子数电子数=6 电子数电子数=6N有有3个个 键的键的,如如-NH-,则则N为为SP2（1,1,1）,剩余剩余P=2电子电子(电子电子)N有有2个个 键的键的,如如-N=,则则N为为SP2（1,1,2）,剩余剩余P=1电子电子(电子电子)第第第第1212页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024二、化学性质1.亲电反应卤代卤代卤代卤代硝化硝化硝化硝化第第第第1313页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024磺化磺化磺化磺化酰化酰化酰化酰化第第第第1414页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024卤代卤代卤代卤代硝化硝化硝化硝化Thiophene第第第第1515页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024磺化磺化磺化磺化酰化酰化酰化酰化第第第第1616页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024卤代卤代卤代卤代硝化硝化硝化硝化Pyrrole第第第第1717页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024磺化磺化磺化磺化酰化酰化酰化酰化偶联偶联偶联偶联第第第第1818页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,20241.加成反应第第第第1919页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024第第第第2020页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024第第第第2121页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,20243.3.吡咯的弱酸性吡咯的弱酸性第第第第2222页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024三、糠醛(-呋喃甲醛)1.1.制备制备第第第第2323页页页页/共共共共4343页页页页 糠醛在醋酸存在下与苯胺作用显红色糠醛在醋酸存在下与苯胺作用显红色检验糠醛检验糠醛；l 糠醛具有一般醛基的性质：糠醛具有一般醛基的性质：2 性质和用途性质和用途第第第第2424页页页页/共共共共4343页页页页l 糠醛为没有糠醛为没有-氢的醛，其性质与苯甲醛或甲醛相似氢的醛，其性质与苯甲醛或甲醛相似：B B：生成：生成-呋喃丙烯酸呋喃丙烯酸坎尼扎罗反应（歧化反应）坎尼扎罗反应（歧化反应）第第第第2525页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024四、呋喃、噻吩、吡咯的制法第第第第2626页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024第第第第2727页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024五、五、吲哚吲哚 吲哚的结构吲哚的结构 异吲哚的结构异吲哚的结构苯并吡咯苯并吡咯第第第第2828页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024第第第第2929页页页页/共共共共4343页页页页（1）存在和制取存在于煤焦油和页岩油中。（2）性质（A）碱性吡啶环上氮原子有一对未共用电子没参加环上的共轭体系，因此能与质子结合，具有弱碱性：第三节第三节 六元杂环化合物六元杂环化合物一、一、吡啶吡啶第第第第3030页页页页/共共共共4343页页页页l 吡啶与叔胺相似，可与卤烷结合生成相当于季铵盐的产物，受热则发生分子重排而生成吡啶的同系物：吡啶与酰氯作用生成盐，是良好的酰化剂：第第第第3131页页页页/共共共共4343页页页页（B）取代反应亲电取代反应与硝基苯类似，发生在位；较苯难磺化、硝化和卤化。吡啶不能起傅吡啶不能起傅-克反应克反应亲电取代亲电取代 位取代位取代第第第第3232页页页页/共共共共4343页页页页l 与硝基苯相似：吡啶与强的亲核试剂起亲核取代反应，主要生成取代产物（齐齐巴宾反应）：与2-硝基氯苯相似，2-氯吡啶与碱或氨等亲核试剂作用，可生成相应的羟基吡啶或氨基吡啶：强的亲核试剂强的亲核试剂亲核取代亲核取代 取代产物取代产物第第第第3333页页页页/共共共共4343页页页页（C）氧化与还原吡啶比苯稳定，不易被氧化剂氧化。吡啶的同系物被氧化时总是侧链先氧化而芳杂环不破坏，生成相应的吡啶甲酸：第第第第3434页页页页/共共共共4343页页页页l 吡啶用过氧羧酸氧化（或30%的H2O2和CH3COOH作用）时，生成吡啶N-氧化物或称氧化吡啶：吡啶经催化氢化或用乙醇和钠还原，可得吡啶经催化氢化或用乙醇和钠还原，可得六氢吡啶六氢吡啶：湿AgOH,？第第第第3535页页页页/共共共共4343页页页页尼古丁尼古丁吡啶和哌啶的衍生物吡啶和哌啶的衍生物第第第第3636页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024二、二、喹啉和异喹啉喹啉和异喹啉喹啉的制备喹啉的制备第第第第3737页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024喹啉的化学反应喹啉的化学反应 亲电取代，进入苯环的亲电取代，进入苯环的5 5，8 8-位（位（异环异环）亲核取代，进入吡啶环的亲核取代，进入吡啶环的-位（位（同环同环）第第第第3838页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024 苯环的破裂苯环的破裂 吡啶环的氢化吡啶环的氢化 苯环和吡啶环均氢化苯环和吡啶环均氢化第第第第3939页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024（2）异喹啉）异喹啉异喹啉比较重要的衍生物异喹啉比较重要的衍生物罂粟碱、黄连素罂粟碱、黄连素罂粟花罂粟花第第第第4040页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024三、三、嘧啶、嘌呤及其衍生物嘧啶、嘌呤及其衍生物（1）嘧啶的衍生物）嘧啶的衍生物广泛存在于生物体内。广泛存在于生物体内。是核酸的重要组成部分是核酸的重要组成部分第第第第4141页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024（2 2）嘌呤及其衍生物）嘌呤及其衍生物 嘌呤的结构嘌呤的结构是核酸的重要组成部分是核酸的重要组成部分 嘌呤的衍生物（嘌呤的衍生物（1）第第第第4242页页页页/共共共共4343页页页页Q.LiuApril 7,2024 嘌呤的衍生物（嘌呤的衍生物（2）尿酸尿酸咖啡碱咖啡碱第第第第4343页页页页/共共共共4343页页页页