基础有机化学杂环化合物.ppt

1 杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名；五元、六元杂环化合物的结构和性质五元、六元杂环化合物的结构和性质；稠杂环化合物，喹啉的制法稠杂环化合物，喹啉的制法；了解生物碱、毒品的种类与危害。了解生物碱、毒品的种类与危害。呋喃、吡咯、噻吩的结构和性质；呋喃、吡咯、噻吩的结构和性质；吡啶、喹啉的结构和性质。吡啶、喹啉的结构和性质。2杂环化合物的重要性杂环化合物的重要性数量多，占有机物的数量多，占有机物的40%40%功能多功能多18-118-1杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名 常见的杂原子：常见的杂原子：O O、N N、S S非芳香性杂环化合物非芳香性杂环化合物(脂杂环脂杂环)芳香性杂环化合物芳香性杂环化合物(芳杂环芳杂环)(本章讨论本章讨论)四氢呋喃四氢呋喃1,4-1,4-二氧六烷二氧六烷六氢吡啶六氢吡啶等等3单环单环 五元环五元环 含一个杂原子含一个杂原子 呋喃呋喃 吡咯吡咯 噻吩噻吩含两个杂原子含两个杂原子 噁唑噁唑 咪唑咪唑 噻唑噻唑异噁唑异噁唑 吡唑吡唑 异噻唑异噻唑 六元环 4含一个杂原子：含一个杂原子：吡啶吡啶 吡喃吡喃含两个杂原子：含两个杂原子：哒嗪哒嗪 嘧啶嘧啶 吡嗪吡嗪稠杂环 5喹啉喹啉 异喹啉异喹啉 蝶啶蝶啶 丫啶丫啶吲哚吲哚 嘌啉嘌啉 咔唑咔唑命名61 1、音译名、音译名 （同音汉字加（同音汉字加“口口”字旁字旁2 2、当作碳环芳香化合物的衍生物、当作碳环芳香化合物的衍生物 如：如：3 3、环上原子的编号顺序、环上原子的编号顺序 从杂原子开始从杂原子开始 1 1，2 2，3 3，4 4 不止一个杂原子，按不止一个杂原子，按O O，S S，N N顺序编号顺序编号 取代基位次之和最小原则取代基位次之和最小原则2、含一个杂原子的五元杂环化合物7一、结构特点：一、结构特点：1 1、5 56 6 ，具有芳香性，具有芳香性（闭合共轭大（闭合共轭大 键，电子数符合键，电子数符合4n4n2 2规规则）则）2 2、芳香性顺序：、芳香性顺序：电负性电负性 O O、N N、S S8 亲电取代反应活性顺序亲电取代反应活性顺序:吡咯吡咯 呋喃呋喃 噻吩噻吩 苯苯 位电子云密度较位电子云密度较大大都能发生亲电取代反应，活性比苯？都能发生亲电取代反应，活性比苯？大大9理解理解给电子共轭给电子共轭：N O S亲电取代反应活性顺序亲电取代反应活性顺序吡咯吡咯 呋喃呋喃 噻吩噻吩苯苯离域能：噻吩离域能：噻吩：121.3 kJmol-1吡咯吡咯：87.8 kJmol-1呋喃呋喃：66.9 kJmol-1 芳香性（稳定性）芳香性（稳定性）:噻吩噻吩吡咯吡咯呋喃呋喃101 1、卤代、卤代（一）亲电取代反应（一）亲电取代反应2-2-溴噻吩溴噻吩反应强烈，易得多卤代物。为得一卤代反应强烈，易得多卤代物。为得一卤代(Cl,Br)产物，采用低温、产物，采用低温、溶剂稀释等温和条件溶剂稀释等温和条件碘不活泼，有催化剂才能一元碘不活泼，有催化剂才能一元取代取代112 2、硝化、硝化混酸混酸环裂环裂焦油状焦油状(可能发生二烯聚合可能发生二烯聚合)(35%)混酸混酸CHCH3 3COONOCOONO2 2-10/10/乙酐乙酐NO2CHCH3 3COONOCOONO2 2-10/10/乙酐乙酐注：注：CHCH3 3COONOCOONO2 2 硝酸乙酰酯硝酸乙酰酯12 呋喃呋喃,噻吩和吡咯易氧化噻吩和吡咯易氧化,一般不用硝酸直接硝化一般不用硝酸直接硝化;需用较温和的非质子硝化试剂，如：硝酸乙酰酯。反需用较温和的非质子硝化试剂，如：硝酸乙酰酯。反应在低温下进行。应在低温下进行。13焦油状（因聚合）焦油状（因聚合）2-2-吡咯吡咯磺酸磺酸或噻吩或噻吩-2-2-磺酸磺酸3、磺化、磺化浓硫酸浓硫酸2-2-呋喃磺酸呋喃磺酸2-2-噻吩噻吩磺酸磺酸噻吩易磺化而溶于浓噻吩易磺化而溶于浓H2SO4，可利用这一性质除去苯或可利用这一性质除去苯或汽油中的噻吩汽油中的噻吩(固体，含量固体，含量90%)144 4、酰基化、酰基化上述反应可看出上述反应可看出亲电取代反应活性亲电取代反应活性:吡咯吡咯呋喃呋喃噻吩噻吩2-乙酰乙酰基吡咯基吡咯15(二二)加成反应加成反应 v催化加氢：催化加氢：16v双烯合成：双烯合成：呋喃与顺丁烯二酸酐很容易加成，噻吩较难，吡咯一呋喃与顺丁烯二酸酐很容易加成，噻吩较难，吡咯一般不发生双烯合成。般不发生双烯合成。17（三）吡咯的特性（三）吡咯的特性 .碱性碱性:R2NH18二、呋喃甲醛（糠醛）二、呋喃甲醛（糠醛）最初由米糠和酸共热制得最初由米糠和酸共热制得1、制法、制法 米糠、麦杆、玉米芯、棉子壳、甘蔗渣、花生壳、高梁杆、米糠、麦杆、玉米芯、棉子壳、甘蔗渣、花生壳、高梁杆、大麦壳等大麦壳等 稀酸稀酸(硫酸或盐酸硫酸或盐酸)水解水解去水环化去水环化戊糖戊糖糠醛糠醛多缩五糖（半纤维素或五聚糖）多缩五糖（半纤维素或五聚糖）戊糖戊糖(C5H8O4)n+nH2O192、化学性质、化学性质可能有哪些化学性质？可能有哪些化学性质？糠醇糠醇四氢糠醇四氢糠醇还原还原糠酸钠糠酸钠氧化氧化歧化歧化O2/Cu 2O55用途：可制备多种化工产品用途：可制备多种化工产品2018-318-3六员杂环化合物六员杂环化合物吡啶吡啶 衍生物广泛存在于自然界，合成药物及衍生物广泛存在于自然界，合成药物及VppVpp及及VB6VB6中中共轭效应和诱导效应都是吸电子的共轭效应和诱导效应都是吸电子的结构结构孤电子对在孤电子对在sp2杂化轨道上杂化轨道上。结构结构：吡啶：吡啶N是是sp2杂化，孤电子对不参与共轭。杂化，孤电子对不参与共轭。反应反应：碱性较强。环不易发生亲电取代反应但易发生亲核：碱性较强。环不易发生亲电取代反应但易发生亲核取代反应。取代反应。亲电取代亲电取代时，环上时，环上N起间位定位基的作用起间位定位基的作用.亲核取代亲核取代时，环上时，环上N起邻对位定位基的作用起邻对位定位基的作用。21 R4NOH 脂肪胺 NH3+-PKb 22与无机强酸成盐与无机强酸成盐+HCl+CH3COOHCl+-23（2）C上的亲电取代（活性小于苯，主要在上的亲电取代（活性小于苯，主要在位）位）Br2300 H2SO4,350 HNO3,H2SO4 300注意：不发生注意：不发生 付氏反应付氏反应（3）亲核取代（与强亲核试剂反应）亲核取代（与强亲核试剂反应,主要在主要在 位）位）NaNH224 反应特点反应特点*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，反应活性增高；吡啶环上有给电子基团时，反应活性增高；*4 吡啶吡啶N可以看作是一个间位定位基。可以看作是一个间位定位基。综上综上:在温和条件下，亲电试剂主要与在温和条件下，亲电试剂主要与N反应；反应；在强烈条件下，在强烈条件下，C取代为主取代为主25（4）氧化与还原）氧化与还原 氧化：比苯稳定，环的氧化比苯难，吡啶同系物可被氧化氧化：比苯稳定，环的氧化比苯难，吡啶同系物可被氧化3-吡啶甲酸（烟酸）吡啶甲酸（烟酸）KMnO4,OH-还原：还原：+H2六氢吡啶（哌啶）六氢吡啶（哌啶）（2 胺）胺）Ni,P溶于水，碱性大于吡啶溶于水，碱性大于吡啶.维生素维生素B族之一族之一