杂环化合物好.ppt

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1、现在学习的是第1页，共43页 *杂环化合物是指：成环的原子除碳以外，还有其它原子参与的比较稳定的一类化合物。*常见杂原子：O、S、N。*注意：易开环的环状化合物不包括在内。例：环醚、内酯、酸酐、内酰胺等。现在学习的是第2页，共43页一、分类单杂环化合物稠杂环化合物五元杂环六元杂环(一、二)(一、二)SNNNNH现在学习的是第3页，共43页二、命名1、杂环母核命名：音译法(杂环外文名字音译，再加“口”字旁)碳环母核名前加“杂”字。2、复杂杂环化合物的命名先将母核编号取代基简单时：杂环为母体，注明取代基位次取代基复杂时：取代基为主链，杂环当作取代基现在学习的是第4页，共43页Npyrimidine

2、杂环母核音译命名法：NSOthiophenefuranpyridine嘧啶1,3-氨杂苯吡咯氨杂茂喹啉1-氮杂萘噻吩呋喃N吡啶，氮杂苯现在学习的是第5页，共43页3-甲基吡啶3,8-二甲基喹啉8-羟基喹啉杂环母核编号法：杂环母核编号法：*一个杂原子的：杂原子编一个杂原子的：杂原子编1号号*二个或以上杂原子的：从二个或以上杂原子的：从O-S-N-C的顺序编号的顺序编号*二个相同杂原子：连有二个相同杂原子：连有H或基团的杂原子为或基团的杂原子为1号号*稠环中的公用碳不编号稠环中的公用碳不编号*嘌呤的编号特殊嘌呤的编号特殊 *注意：在不违反上述原则下，尽量使取代基为小号注意：在不违反上述原则下，尽量

3、使取代基为小号 5现在学习的是第6页，共43页如果环内含有不止一种杂原子时，编号的先后顺序是 O、S、N、C。例如4-甲基-5-（-羟乙基）噻唑13(以杂环作为母体来命名)现在学习的是第7页，共43页带有复杂取代基的杂环化合物的命名NHCH2COOHNCONH-NH2-吲 哚乙酸植物生长激素-吡啶甲酰肼抗肺结核药(雷米封)注意：一定要标明杂环基的位次。现在学习的是第8页，共43页代表化合物：呋喃、噻吩、吡咯。结构分析：HNPSP2POSP2PS *C、N、O、S都是都是SP2杂化，所有环上原子共平面；杂化，所有环上原子共平面；*SP2杂化的杂化的N、O、S原子上都有一对未共用原子上都有一对未共

4、用 电子对处于电子对处于P轨道轨道 上，上，参与了环上的共轭，形成了参与了环上的共轭，形成了 56芳香环体系芳香环体系；*呋喃和噻吩中还有一对未共用电子对处于呋喃和噻吩中还有一对未共用电子对处于SP2轨道轨道 中。中。现在学习的是第9页，共43页一、五元杂环化合物的化学性质化合物的稳定性顺序：苯噻吩吡咯呋喃三种基本性质：三种基本性质：*具有芳香性，能发生亲电取代反应；具有芳香性，能发生亲电取代反应；*芳香性芳香性(或环稳定性或环稳定性)不如苯；不如苯；*都都 具有一定程度的不饱和性，能发生双键加成反应。具有一定程度的不饱和性，能发生双键加成反应。现在学习的是第10页，共43页 1、亲电取代反应

5、、亲电取代反应 总的规律总的规律：*亲电取代反应发生在亲电取代反应发生在位上位上 *亲电取代活性比苯大，顺序如下：亲电取代活性比苯大，顺序如下：吡咯吡咯呋喃呋喃噻吩噻吩苯苯 *吡咯、呋喃对酸敏感，吡咯、呋喃对酸敏感，H+易与易与O、N结合成盐，发生结合成盐，发生开环聚合反应，故不能用强酸性亲电试剂。开环聚合反应，故不能用强酸性亲电试剂。现在学习的是第11页，共43页反应举例如下：2-溴 呋 喃2-硝 基 呋 喃乙酐+硝酸 乙酰基硝酸酯不用混酸硝化低温，不加催化剂现在学习的是第12页，共43页NN+SO3-ClCH2CH2ClNSO3HSO3-N+H+N不用浓硫酸磺化-吡咯磺酸现在学习的是第13

6、页，共43页噻吩-2-磺酸2-乙酰基噻吩噻 吩 因 很 容 易 磺 化 而 溶 于H2SO4,比 苯容 易 磺 化,利 用 这 一 性 质 可 以 除 去 苯 或汽 油 中 的 噻 吩.现在学习的是第14页，共43页2、加成反应、加成反应(1)加氢：都加氢：都 能发生能发生，噻吩困难些，噻吩困难些 氢气氢气+镍镍(钯钯)：全还原：全还原钠钠+乙醇乙醇 、锌、锌+盐酸：可局部还原盐酸：可局部还原ONi/H2HClNaCNH2OOCH2CH2ClCH2CH2ClCH2CH2CNCH2CH2CNCH2CH2COOHCH2CH2COOH四氢呋喃四氢呋喃(HTF)优秀优秀的有机溶剂的有机溶剂现在学习的是

7、第15页，共43页(2)双烯合成：只有呋喃能发生。双烯合成：只有呋喃能发生。O=O=OO=O=OOO现在学习的是第16页，共43页(3)吡咯的弱酸性吡咯的弱酸性NHNH2Kb 3.8 10-102.5 10-14*N-H的氢易于离解，表现出一定的弱酸性。的氢易于离解，表现出一定的弱酸性。NHK a 10-1010-15O HR-O H10-18-25现在学习的是第17页，共43页反应举例反应举例：NHKOHRMgXN-K+R-XNRNMgXRXNR+MgX2能分解格氏试剂能分解格氏试剂思考：NH+Ac2O?NHCOCH3NCOCH3还是现在学习的是第18页，共43页(5)检别反应检别反应：呋喃

8、：松呋喃：松 木片木片 盐酸反应变绿色；盐酸反应变绿色；或加丁烯二酸酐产生白色沉淀。或加丁烯二酸酐产生白色沉淀。吡咯：松木片加盐酸反应变红色。吡咯：松木片加盐酸反应变红色。噻吩：加靛红和浓硫酸产生蓝色溶液噻吩：加靛红和浓硫酸产生蓝色溶液(4)氧化反应氧化反应呋喃和吡咯易被呋喃和吡咯易被 氧化；噻吩比较稳定。氧化；噻吩比较稳定。现在学习的是第19页，共43页二、呋喃甲醛（糠醛）呋喃甲醛又称糠醛，是重要的五元杂环的衍生物，可从植物糠皮、秸杆、玉米芯中提取。它是重要的化工原料。现在学习的是第20页，共43页主要反应糠醇-呋喃甲酸浓现在学习的是第21页，共43页 三、卟啉类化合物三、卟啉类化合物 卟啉

9、类化合物的母体是一个卟啉类化合物的母体是一个卟吩环卟吩环。卟吩环是由四个吡咯环以卟吩环是由四个吡咯环以 -碳原子通过四个次甲基碳原子通过四个次甲基(-CH=)交替连接交替连接起来的，含起来的，含 有有18个个 电子，是电子，是大芳香体系大芳香体系。重要衍生物重要衍生物 叶绿素叶绿素：是：是镁镁的络合物。存在于绿色植物中。能进行光合作用。的络合物。存在于绿色植物中。能进行光合作用。血红素血红素：是：是亚铁离子亚铁离子的络合物。存在于动物的红细胞中，具有载氧的的络合物。存在于动物的红细胞中，具有载氧的功能。功能。12345678NHNHNN现在学习的是第22页，共43页现在学习的是第23页，共43

10、页现在学习的是第24页，共43页四四、现在学习的是第25页，共43页结构分析：NN *C、N都是都是SP2杂化，所有原子共平杂化，所有原子共平面面 *N原子的原子的P轨道上只有一个电子参与轨道上只有一个电子参与环上共轭，环上共轭，一对未共用电子对处于一对未共用电子对处于SP2轨轨道上，未参与环上共轭。道上，未参与环上共轭。*具有芳香性。但电子离域不彻具有芳香性。但电子离域不彻 底，在底，在-位上具有较大的电子云密度位上具有较大的电子云密度，一、吡啶一、吡啶(1)现在学习的是第26页，共43页吡啶的重要反应(2)A、碱性、碱性溶于稀盐酸中溶于稀盐酸中不溶于水不溶于水可作为吡啶的除去、分离、精制的

11、方法。可作为吡啶的除去、分离、精制的方法。不能与乙酸酐、对甲苯磺酰氯发生酰化反应不能与乙酸酐、对甲苯磺酰氯发生酰化反应(因没有因没有N-H键键)。NRCH3NH2NH2NPkb3.368.89.3现在学习的是第27页，共43页 吡 啶 发 生SE反 应 的 活 性 不 如 苯，且 主 要 发 生 在3-位。（3-氯吡啶）浓浓（3-硝基吡啶）发烟（吡啶-3-磺酸）B、亲电取代反应、亲电取代反应亲电取代反应亲电取代反应条件提高条件提高不发生付不发生付-克反应克反应(相似于硝基苯相似于硝基苯)3现在学习的是第28页，共43页 吡 啶 能 发 生SN反 应，且 主 要 发 生 在2-位。2-氨基吡啶C

12、、亲核、亲核 取代反应取代反应2现在学习的是第29页，共43页D、氧化、氧化-还原反应还原反应氧化反应氧化反应：比苯难发生，：比苯难发生，(环上正电性比苯高环上正电性比苯高)侧链易侧链易 氧化。氧化。还原反应还原反应：比苯易进行。：比苯易进行。NCH3KMnO4 ,OH-NCOOHNNa+C2H5OHHN苯在此条件下不能发生还原碱性大现在学习的是第30页，共43页(3)吡啶重要的衍生物吡啶重要的衍生物NCOOHNCONH2NCH2OHNNCH3NCONHNH2烟酸烟酰胺维生素B6烟碱(尼古丁)雷米封-吡啶甲酰肼-吡啶甲酸现在学习的是第31页，共43页代表化合物：喹啉和吲哚一、喹啉结构分析：58

13、现在学习的是第32页，共43页1、SE反应 喹 啉 能 发 生SE反 应，但 活 性 不 如 苯，主 要 发 生 在苯 环 的5-位 和8-位 上。(一)主要化学性质现在学习的是第33页，共43页混酸浓浓现在学习的是第34页，共43页2、SN反应 喹 啉 能 发 生SN反 应，主 要 发 生 在 吡 啶 环 的2-位上。二甲苯现在学习的是第35页，共43页3、氧化还原反应、氧化还原反应氧化反应优先发在苯环上，还原反应优先发生在吡啶环上。氧化反应优先发在苯环上，还原反应优先发生在吡啶环上。NCOOHCOOHNNNa+C2H5OHKMnO4练习NCH3KMnO4/H+COOHCOOHHOOCN现在

14、学习的是第36页，共43页二、吲哚例如 1、具有芳香性，但电子离、具有芳香性，但电子离 域域 不彻底，电子云分布不均匀；不彻底，电子云分布不均匀；2、亲电取代发生在、亲电取代发生在3-位上；反应条件同吡咯位上；反应条件同吡咯(磺化用吡啶三氧化硫磺化用吡啶三氧化硫络合物，硝化用乙酰硝酸酯络合物，硝化用乙酰硝酸酯)；3、性质相似于吡咯。能使盐酸松木片变红、性质相似于吡咯。能使盐酸松木片变红 4、在空气中色变深并聚合成树脂状；、在空气中色变深并聚合成树脂状；5、在极稀的情况下，有香味，可作为香料。、在极稀的情况下，有香味，可作为香料。现在学习的是第37页，共43页OH=ONHHOHNO2=OHNHN

15、HNOHHO-羟基吲哚 靛蓝，不溶于水，靛白，溶 于水 靛蓝染料来自于松蓝植物，它含靛蓝染料来自于松蓝植物，它含 有有-羟基吲哚羟基吲哚 ，经空气中发酵后，经空气中发酵后成靛蓝染料，靛蓝不溶于水，必须先将它用锌粉、亚硫酸钠、或硫酸亚铁成靛蓝染料，靛蓝不溶于水，必须先将它用锌粉、亚硫酸钠、或硫酸亚铁等还原剂等还原剂 还原成靛白，将织物浸入靛白溶液后，又将织物在空气中氧化成还原成靛白，将织物浸入靛白溶液后，又将织物在空气中氧化成靛蓝，这样靛蓝牢固地附着在织物上。靛蓝，这样靛蓝牢固地附着在织物上。现在学习的是第38页，共43页三、三、苯并吡喃及其衍生物苯并吡喃及其衍生物OOO=O+黄黄 离子离子(黄

16、黄 盐盐)2-苯基苯并吡喃苯基苯并吡喃 哌盐，哌盐，它使植物花果呈现各种颜色，它使植物花果呈现各种颜色，叫花色素叫花色素黄酮黄酮(去去 氢黄酮氢黄酮)2-苯基苯并吡喃苯基苯并吡喃 酮酮呈黄色，是天然染料，并具呈黄色，是天然染料，并具有生理活性有生理活性OOH+OHOHOHOH花青素正离子OHOHO=OOH黄芩素现在学习的是第39页，共43页OOH+OHOHOHOHOOHOHOHOHOHOOHOHOH=OOH-OH-H+H+PH3PH=7-8PH11花青素正离子花青素正离子红色，存在于玫红色，存在于玫瑰中瑰中淡紫色淡紫色花青素负离子，蓝色。存在花青素负离子，蓝色。存在于矢车菊中于矢车菊中现在学习的是第40页，共43页四、嘌呤及基衍生物四、嘌呤及基衍生物NHNNNNNH123456789NH2NHNNNNHNNNOH是由嘧啶和咪唑并联而成稠杂环化合物。是由嘧啶和咪唑并联而成稠杂环化合物。它的羟基和氨基衍生物是核酸的重要组成部分，它的羟基和氨基衍生物是核酸的重要组成部分，腺嘌呤鸟嘌呤注意：编号顺序现在学习的是第41页，共43页五、尿酸五、尿酸现在学习的是第42页，共43页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第43页，共43页