杂环化合物 (6)精选课件.ppt
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1、关于杂环化合物(6)第一页,本课件共有56页2环状化合物中,除了组成环的碳原子外,还有其他原子环状化合物中,除了组成环的碳原子外,还有其他原子-杂环化合物杂环化合物氮丙啶氮丙啶aziridine噁噻烷噁噻烷oxathietane噻吩噻吩thiophene四氢噻吩四氢噻吩tetrahydrothiophene四氢呋喃四氢呋喃tetrahydrofuran噻唑噻唑thiazole噁唑噁唑oxazole四唑四唑tetrazole2H-吡喃吡喃2H-pyran4H-吡喃吡喃4H-pyran吡啶吡啶pyridine吗啉吗啉morpholine哌嗪哌嗪piperazine噻吩并呋喃噻吩并呋喃thienof
2、uran氧杂茚满氧杂茚满coumaran喹啉喹啉quinoline第二页,本课件共有56页3 杂环化合物(杂环化合物(杂环化合物(杂环化合物(含杂原子的环状化合物)的类型:含杂原子的环状化合物)的类型:含杂原子的环状化合物)的类型:含杂原子的环状化合物)的类型:oo 芳香族杂环芳香族杂环芳香族杂环芳香族杂环oo 普通杂环普通杂环普通杂环普通杂环第三页,本课件共有56页4o o 符合符合符合符合HckelHckel规则(规则(规则(规则(i i.环状环状环状环状,ii ii.共平面共平面共平面共平面,iiiiii.垂直平面的垂直平面的垂直平面的垂直平面的p p轨道轨道轨道轨道,iviv.4n+2
3、 p.4n+2 p电子)电子)电子)电子)o o 共振能:共振能:共振能:共振能:1629 1629 千卡千卡千卡千卡/mol/molo o 均能发生芳香族化合物的典型反应均能发生芳香族化合物的典型反应均能发生芳香族化合物的典型反应均能发生芳香族化合物的典型反应亲电取代反应亲电取代反应亲电取代反应亲电取代反应o o 1 1H NMRH NMR在在在在 d=69ppmd=69ppm处有芳香族化合物的特征吸收处有芳香族化合物的特征吸收处有芳香族化合物的特征吸收处有芳香族化合物的特征吸收杂环芳香族化合物的芳香性杂环芳香族化合物的芳香性杂环芳香族化合物的芳香性杂环芳香族化合物的芳香性杂原子杂原子杂原子
4、杂原子:sp:sp2 2杂化杂化杂化杂化第四页,本课件共有56页5分类的几种方式分类的几种方式分类的几种方式分类的几种方式:i.i.杂原子的类型和数目杂原子的类型和数目杂原子的类型和数目杂原子的类型和数目 ii.ii.环的大小环的大小环的大小环的大小 (五元环或六元环)(五元环或六元环)(五元环或六元环)(五元环或六元环)iii.iii.环的个数环的个数环的个数环的个数例:例:例:例:杂环的种类和名称杂环的种类和名称 杂环的命名常用音译法,是按外文名词音译成带“口”字旁的同音汉字。或者是将杂环看做相应的碳环化合物中碳原子被杂原子代替的产物第五页,本课件共有56页6(1)(1)含含含含 一一一一
5、 个杂原子的五元芳杂环个杂原子的五元芳杂环个杂原子的五元芳杂环个杂原子的五元芳杂环o o五元芳杂环衍生物五元芳杂环衍生物五元芳杂环衍生物五元芳杂环衍生物吡咯吡咯吡咯吡咯pyrrolepyrrole呋喃呋喃呋喃呋喃furanfuran噻吩噻吩噻吩噻吩thiophenethiophene3-3-乙基吡咯乙基吡咯乙基吡咯乙基吡咯(-乙基吡咯)乙基吡咯)乙基吡咯)乙基吡咯)吡咯烷吡咯烷吡咯烷吡咯烷pyrrolidinepyrrolidine2,5-2,5-二氢吡咯二氢吡咯二氢吡咯二氢吡咯2,3-2,3-二氢吡咯二氢吡咯二氢吡咯二氢吡咯四氢呋喃四氢呋喃四氢呋喃四氢呋喃(THFTHF)t tetraetr
6、ah hedroedrof furanuran1 1、五元杂环、五元杂环、五元杂环、五元杂环第六页,本课件共有56页7(2 2)含含含含 2 2 个以上杂原子的五个以上杂原子的五个以上杂原子的五个以上杂原子的五元元元元环环环环吡唑吡唑吡唑吡唑PyrazolePyrazole1,2-1,2-唑唑唑唑1,2-1,2-二氮杂环戊二烯二氮杂环戊二烯二氮杂环戊二烯二氮杂环戊二烯咪唑咪唑咪唑咪唑ImidazoleImidazole1,3-1,3-唑唑唑唑1,2-1,2-二氮杂环戊二二氮杂环戊二二氮杂环戊二二氮杂环戊二烯烯烯烯噁唑噁唑噁唑噁唑OxazoleOxazole1,3-1,3-唑唑唑唑异噁唑异噁唑异
7、噁唑异噁唑IsoxazoleIsoxazole1,2-1,2-唑唑唑唑1,2,4-1,2,4-三唑三唑三唑三唑 单杂环编号以杂原子为单杂环编号以杂原子为1,如有两个相同杂原子,则由带有取代基,如有两个相同杂原子,则由带有取代基(或或H)的一个杂的一个杂原子开始;若环中有两个或几个不同的杂原子,则按照原子开始;若环中有两个或几个不同的杂原子,则按照OSN的顺序编号,杂原子的顺序编号,杂原子号数应最小。号数应最小。第七页,本课件共有56页8(1 1)含含含含 1 1 个杂原子的六个杂原子的六个杂原子的六个杂原子的六元元元元环环环环吡啶吡啶吡啶吡啶pyridinepyridine氮杂苯氮杂苯氮杂苯氮
8、杂苯2-2-甲基吡啶甲基吡啶甲基吡啶甲基吡啶(-甲基吡啶)甲基吡啶)甲基吡啶)甲基吡啶)六氢吡啶六氢吡啶六氢吡啶六氢吡啶(哌啶)(哌啶)(哌啶)(哌啶)piperidinepiperidine2 2、六元杂环、六元杂环、六元杂环、六元杂环吡喃吡喃第八页,本课件共有56页9(2 2)含含含含 2 2 个以上杂原子的六个以上杂原子的六个以上杂原子的六个以上杂原子的六元元元元环环环环哒嗪哒嗪哒嗪哒嗪pyridazinepyridazine嘧啶嘧啶嘧啶嘧啶pyrimidinepyrimidine吡嗪吡嗪吡嗪吡嗪pyrazinepyrazine1,3,5-1,3,5-三嗪三嗪三嗪三嗪2-2-嘧啶酮嘧啶酮
9、嘧啶酮嘧啶酮尿嘧啶尿嘧啶尿嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶第九页,本课件共有56页10吲哚吲哚吲哚吲哚氮杂茚氮杂茚氮杂茚氮杂茚indoleindole苯并呋喃苯并呋喃苯并呋喃苯并呋喃benzofuranbenzofuran苯并噻酚苯并噻酚苯并噻酚苯并噻酚benzothiophenebenzothiophene苯并咪唑苯并咪唑苯并咪唑苯并咪唑benzoimidazolebenzoimidazole喹啉喹啉喹啉喹啉quinolinequinoline异喹啉异喹啉异喹啉异喹啉isoquinolineisoquinoline嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤1,3,7,9-1,3,7,
10、9-四氮杂四氮杂四氮杂四氮杂茚茚茚茚purinepurine3 3、稠杂环、稠杂环、稠杂环、稠杂环喋啶喋啶喋啶喋啶(pteridine)(pteridine)(1,3,5,8-(1,3,5,8-四氮杂萘四氮杂萘四氮杂萘四氮杂萘)第十页,本课件共有56页11几种重要环系的结构与性质几种重要环系的结构与性质 呋喃、噻吩、吡咯在结构上具有共同点,即构成环的五个原子都为sp2杂化,故成环的五个原子处在同一平面,杂原子上的孤对电子参与共轭形成共轭体系,其电子数符合休克尔规则(电子数=4n+2),所以,它们都具有芳香性。1、呋喃、噻吩、吡咯、吡啶的结构、呋喃、噻吩、吡咯、吡啶的结构:第十一页,本课件共有5
11、6页12吡啶的结构吡啶的结构由于吡啶环的N上在环外有一孤对电子,故吡啶环上的电荷分布不均。第十二页,本课件共有56页13oo含一个杂原子的五元芳杂化合物的性质含一个杂原子的五元芳杂化合物的性质含一个杂原子的五元芳杂化合物的性质含一个杂原子的五元芳杂化合物的性质o 杂原子的性质杂原子的性质杂原子的性质杂原子的性质o o 杂原子对环的影响杂原子对环的影响杂原子对环的影响杂原子对环的影响o o 芳香性芳香性芳香性芳香性o o 共轭二烯性质共轭二烯性质共轭二烯性质共轭二烯性质o o 不饱和性不饱和性不饱和性不饱和性2、呋喃、噻吩、吡咯、吡啶的性质、呋喃、噻吩、吡咯、吡啶的性质第十三页,本课件共有56页
12、14 从结构上分析,五元杂环为56共轭体系,电荷密度比苯大,如以苯环上碳原子的电荷密度为标准(作为0),则五元杂环化合物的有效电荷分布为:亲电取代反应主要进入-位。说明:说明:吡咯、呋喃、噻吩的亲电取代反应,对试剂及反应条件必须有所选择和控制。第十四页,本课件共有56页151 1亲电取代反应亲电取代反应亲电取代反应亲电取代反应oo 亲电取代反应相对活性亲电取代反应相对活性亲电取代反应相对活性亲电取代反应相对活性-取代取代取代取代-取代取代取代取代主要产物主要产物主要产物主要产物n n 取代位置取代位置取代位置取代位置310310181861061011115105109 91 1第十五页,本课
13、件共有56页16oo 亲电取代反应举例亲电取代反应举例亲电取代反应举例亲电取代反应举例提示:五元杂环较活泼,遇酸不稳定提示:五元杂环较活泼,遇酸不稳定提示:五元杂环较活泼,遇酸不稳定提示:五元杂环较活泼,遇酸不稳定HNOHNO3 3/H/H2 2SOSO4 4(硝化)(硝化)(硝化)(硝化)或或或或 HH2 2SOSO4 4(磺化)(磺化)(磺化)(磺化)解决办法:用温和试剂替代解决办法:用温和试剂替代解决办法:用温和试剂替代解决办法:用温和试剂替代氧化氧化氧化氧化聚合聚合聚合聚合分解分解分解分解反应剧烈反应剧烈反应剧烈反应剧烈强酸强酸强酸强酸A=NH,O,SA=NH,O,S第十六页,本课件共
14、有56页171.1.五元杂环的硝化反应五元杂环的硝化反应五元杂环的硝化反应五元杂环的硝化反应硝化试剂硝化试剂硝化试剂硝化试剂o o 吡咯和噻酚发生正常亲电取代反应吡咯和噻酚发生正常亲电取代反应吡咯和噻酚发生正常亲电取代反应吡咯和噻酚发生正常亲电取代反应硝基乙酰酯硝基乙酰酯硝基乙酰酯硝基乙酰酯第十七页,本课件共有56页18磺化试剂:磺化试剂:磺化试剂:磺化试剂:2.2.五元杂环的磺化反应五元杂环的磺化反应五元杂环的磺化反应五元杂环的磺化反应吡啶吡啶吡啶吡啶-SO-SO3 3加合物加合物加合物加合物第十八页,本课件共有56页19o o 噻吩还可直接用硫酸磺化(活性大,较稳定)噻吩还可直接用硫酸磺化
15、(活性大,较稳定)噻吩还可直接用硫酸磺化(活性大,较稳定)噻吩还可直接用硫酸磺化(活性大,较稳定)应用:除去苯或甲苯中的噻吩应用:除去苯或甲苯中的噻吩应用:除去苯或甲苯中的噻吩应用:除去苯或甲苯中的噻吩溶解于硫酸中溶解于硫酸中溶解于硫酸中溶解于硫酸中(少量)(少量)(少量)(少量)反应快反应快反应快反应快第十九页,本课件共有56页203.3.其它亲电取代其它亲电取代其它亲电取代其它亲电取代o o 卤代反应卤代反应卤代反应卤代反应o o Friedel FriedelCraftsCrafts反应反应反应反应o o 与重氮盐偶联与重氮盐偶联与重氮盐偶联与重氮盐偶联较弱的较弱的较弱的较弱的Lewis
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