杂环化合物PPT课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,.,*,12-1 杂环化合物的简介,在环上含有杂原子(非碳原子)的有机物称为杂环化合物。,一、脂杂环,没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。,三元杂环,四元杂环,五元杂环,七元杂环,(氮杂环丙烷),(,-,丙内酯),(,-,丙内酰胺),(顺丁烯二酸酐),(氧杂),(1,H-,氮杂),(环氧乙烷),1,.,二、芳杂环,五元杂环,呋喃,噻吩,吡咯,噁唑,噻唑,咪唑,吡唑,具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环,2,.,苯并杂环,杂环并杂环,六元杂环,吡啶,嘧啶,吡喃(无芳香性),吲哚,喹啉,异喹啉,嘌呤,3,.,12-2 杂环化合物的分类、命名,一、杂环化合物的分类,杂环,单杂环,稠杂环,五元环,六元环,苯环与单杂环稠合,两个以上单杂环稠合,4,.,二、杂环化合物的命名,1、母体环,音译法命名：用外文名词的同音汉字加口字旁。例如,5,.,杂环中只有,一个杂原子,，从杂原子开始，依次用1，2，3编号，或从杂原子旁的碳原子开始依次编号为,-，-，-。,母环的编号规则,a,-,硝基呋喃,b,-,溴吡咯,a,-,呋喃甲醛,b,-,甲基吡啶,b,-,吡啶甲酸,6,.,12-3 杂环化合物的结构,一、五员杂环的结构,经典结构,7,.,*平面结构。环上每个,C,原子的,p,轨道上有1个电子，杂原子的,p,轨道上有2个电子，由5个,p,轨道构成6电子的大,键。,*符合4,n+2,规则，具有芳香性。,结,构,特,点,苯 吡咯 噻吩 呋喃,环上电子云密度大于苯。,8,.,二、六员杂环的结构,吡啶的结构,吡啶的构造式可表示为:,吡啶环上的,C,与,N,原子均为,sp,2,杂化,各提供一个,p-,电子,共有6个(4,n+2),p,电子相互重叠,形成环状封 闭的共轭体系,具有芳香性.,N,原子,sp,2,杂化轨道有未成键电子对，可与质子结合,具有碱性.,sp,2,-N,吸电子能力较,sp,2,-C,强,故吡啶为缺电子体系.,9,.,12-4 杂环化合物的性质,一、,呋喃、噻吩、吡咯的物理性质,呋喃,无色液体，,b.p.31.36，,有氯仿气味,松木片反应：遇盐酸浸湿松木片呈,绿色,噻吩,无色而有特殊气味的液体，,b.p.84.16,遇吲哚醌、硫酸呈,蓝色,10,.,吡咯,无色液体，,b.p.130131，,有弱的苯胺气味,松木片反应,：遇盐酸浸湿的松木片呈,红色,二、吡啶的物理性质,吡啶为具有特殊臭味的无色液体,b.p.115.5,密度 0.982,可与水、乙醇、乙醚任意混合,化学性质稳定 可作溶剂（碱性）,11,.,三、五员杂环化合物的化学性质,1.亲电取代反应,呋喃、噻吩在温和条件下(如溶剂稀释及低温)反应可得一卤代产物；,(1)卤化,反应活性顺序,：,吡咯呋喃噻吩苯,吡咯卤化常得四卤化物，唯有,2,氯吡咯可直接卤化制得。,12,.,(2),硝化,呋喃、噻吩和吡咯通常用较温和的硝化试剂硝酸乙酰酯在低温下进行反应；,呋喃在此反应中先生成稳定或不稳定的,2,5-,加成产物,然后加热或用吡啶除去乙酸,得硝化产物。,13,.,(3),磺化,呋喃、噻吩和吡咯常用较温和的磺化试剂吡啶与三氧化硫加合物进行反应,14,.,15,.,(4),酰化,呋喃、噻吩可用酸酐或酰氯在傅,-,克催化剂作用下发生酰化反应；吡咯可用乙酸酐在,150,200,直接酰化。,16,.,2.,加成反应,催化氢化,呋喃较易氢化,生成四氢呋喃，而噻吩可停留在二氢化阶段；呋喃、吡咯可用一般催化剂，而噻吩能使催化剂中毒，需使用特殊催化剂。,THF,THS,THP,17,.,3,、吡咯的弱碱性和弱酸性,吡咯为环状二级胺，但由于氮上未共用电子对参与环的共轭体系，使氮上电子云密度降低，结合质子的能力减弱，碱性很弱,(,K,b,=2.5,10,-14,),，较苯胺的碱性还要弱得多；,吡咯氮原子上的氢具有弱酸性，其酸性较醇强，但 较酚弱。,18,.,吡咯的酸性,:,吡咯与固体,KOH,加热生成钾盐,用于吡咯衍生物合成,:,四、重要化合物,1),物理性质,:,无色透明液体,b.p.161.7,产率,3,4%.,1.,糠醛,(,呋喃甲醛,),19,.,化学性质,糠醛表现出无,-H,的醛和不饱和呋喃杂环的双重性质,.,(1),催化加氢,还原醛基为醇,20,.,(2),氧化反应,氧化醛基为羧基,银镜反应,(3),歧化反应,浓,21,.,2,、其他常见化合物,痢,特,灵,VB,12,血红素,叶绿素,22,.,四、六员杂环化合物的化学性质,吡啶环上的氮原子能与质子结合,故遇酸能,形成稳定的吡啶盐.,1、吡啶的碱性,在氮上发生反应:吡啶是一个三级胺,具有弱碱性,环上如有给电子基团,可使碱性增强，吸电子基使碱性减弱.,(,一,),吡啶,23,.,吡啶与卤代烷、酰氯、三氧化硫等反应形成 相应的吡啶盐：,2、在环碳上发生亲电取代反应,傅-克反应不能发生.亲电取代反应活性较苯环差；,亲电取代反应主要发生在,-位.,24,.,i.,卤代:,ii,磺化,iii,硝化,25,.,3、氧化反应,烟 碱,烟酸,烟酰胺(,V,pp,类),26,.,异烟酸,4-甲基吡啶,异烟酸乙酯,异烟酰肼(雷米封),在酸性氧化剂中,吡啶 苯环（稳定性）,喹啉,苯环破裂,2.3-吡啶二甲酸,27,.,4、还原反应:,对还原剂活性：吡啶 苯环.如,Na+,乙醇使吡啶还原为六氢吡啶.,(苯不反应),六氢吡啶,催化氢化也可使吡啶还原为六氢吡啶.,28,.,由于吡啶环上氮原子的电负性较大,使环上碳原子电子云密度降低,易发生亲核取代反应.,亲核基团主要进入-位,若两个-位有取代基,则反应发生在-位.,5、亲核取代反应,(70-80%),29,.,(,二,),嘧啶,重要化合物,核酸碱基,无色结晶,m.p.22,易溶于水,碱性较吡啶弱,.,(DNA,、,RNA),(DNA),(RNA),30,.,重要的嘧啶衍生物,磺胺嘧啶：,又称,SD,，磺胺类药物。杀菌力很强。其结构与“细菌维生素”相似，使细菌不能辨认。,多存在于米糠、酵母、麦麸、花生中。粗粮比精米精面中含量高。经常吃精米精面易造成,V,B1,缺乏症，易患脚气症。,V,B1,“细菌维生素”,31,.,喹啉的化学性质:,无色油状液体,b.p.=238.05,p,K,a,=4.94,水溶性小,碱性较吡啶稍弱,.,亲电取代反应：,主要发生在苯环的,5,或,8-,位,亲核取代反应：,发生在吡啶环的,2-,位,电子云密度：苯环,吡啶环,(,三,),喹啉,32,.,(1),硝化,(2),溴代,(3),磺化,33,.,(4),亲核取代,(5),还原,(6),氧化,34,.,(,四,),嘌呤,重要化合物,无色结晶,m.p.216-217,既有弱碱性（,p,K,a,=2.30,）,又有弱酸性（,p,K,a,=8.97,）,易溶于水,其水溶液呈中性,.,核酸碱基,35,.,可用于急性白血 病 的 治 疗,36,.,