【教学课件】第十六章杂环化合物.ppt

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1、第十六章第十六章 杂环化合物杂环化合物 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 一、分类一、分类 二、命名二、命名 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。第二节第二节 五元杂环化合物五元杂环化合物一、呋喃、噻吩、吡咯杂环的结构一、呋喃、噻吩、吡咯杂环的结构 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。二、呋喃、噻吩、吡咯的性质二、呋喃、噻吩、吡咯的性质（一）存在与物理性质 （二）光谱性质

2、 （三）化学性质1亲电取代反应亲电取代反应 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：亲电取代反应的活性为：吡咯 呋喃 噻吩 苯，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。卤代反应卤代反应 不需要催化剂，要在较低温度和进行。硝化反应硝化反应 不能用混酸硝化，一般是用乙酰基硝酸酯(CH3COONO2)作硝化试剂，在低温下进行。磺化反应磺化反应 呋喃、吡咯不能用浓硫酸磺化，要用特殊的磺化试剂吡啶三氧化硫的络合物，噻吩可直接用浓硫酸磺化。2加氢反应加氢反应3呋

3、喃、吡咯的特性反应呋喃、吡咯的特性反应(1)呋喃易起D-A反应（2）吡咯的弱酸性和弱碱性吡咯虽然是一个仲胺，但碱性很弱。吡咯具有弱酸性，其酸性介与乙醇和苯酚之间。三、重要的五元杂环衍生物三、重要的五元杂环衍生物（一）糠醛（一）糠醛（-呋喃甲醛）呋喃甲醛）1制备制备 由农副产品如甘蔗杂渣、花生壳、高粱杆、棉子壳用稀酸加热蒸煮制取。2糠醛的性质糠醛的性质 同有-H的醛的一般性质。（1）氧化还原反应（2）歧化反应（3）羟醛缩合反应（4）安息香缩合反应3糠醛的用途糠醛的用途 糠醛是良好的溶剂，常用作精练石油的溶剂，以溶解含硫物质及环烷烃等。可用于精制松香，脱出色素，溶解硝酸纤维素等。糠醛广泛用于油漆及

4、树脂工业。（二）吡咯的重要衍生物（二）吡咯的重要衍生物 最重要的吡咯衍生物是含有四个吡咯环和四个次甲基(-CH=)交替相连组成的大环化合物。其取代物称为卟啉族化合物。卟啉族化合物广泛分布与自然界。血红素，叶绿素都是含 环的卟啉族化合物。在血红素中 环络合的是Fe，叶绿素 环络合的是Mg。四、噻唑和咪唑四、噻唑和咪唑1噻唑 噻唑是含一个硫原子和一个氮原子的五元杂环，无色，有吡啶臭味的液体，沸点117，与水互溶，有弱碱性，是稳定的化合物。一些重要的天然产物几合成药物含有噻唑结构，如青霉素、维生素B1等。青霉素青霉素维生素维生素B1（VB1）第三节第三节 六元杂环化合物六元杂环化合物 六元杂环化合物

5、中最重要的有吡啶、嘧啶和吡喃等。一、吡啶一、吡啶 (一一)来源、制法和应用来源、制法和应用 吡啶存在于煤焦油页岩油和骨焦油中，吡啶衍生物广泛存在于自然界，例如，植物所含的生物碱不少都具有吡啶环结构，维生素PP、维生素B6、辅酶及辅酶也含有吡啶环。吡啶是重要的有机合成原料（如合成药物）、良好的有机溶剂和有机合成催化剂。吡啶的工业制法可由糠醇与氨共热（500）制得，也可从乙炔制备。吡啶为有特殊臭味的无色液体，沸点115.5，相对密度0.982，可与水、乙醇、乙醚等任意混和。（二）吡啶的结构（二）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。（三）吡啶的性质（三）吡啶的性质

6、1碱性与成盐碱性与成盐 吡啶的环外有一对未作用的孤对电子，具有碱性，易接受亲电试剂而成盐。吡啶的碱性小于氨大于苯胺。吡啶易与酸和活泼的卤代物成盐。2亲电取代反应亲电取代反应3氧化还原反应氧化还原反应（1）氧化反应（2）还原反应 吡啶比苯易还原，用钠加乙醇、催化加氢均使吡啶还原为六氢吡啶（即胡椒啶）。4亲核取代亲核取代二、嘧啶及其衍生物二、嘧啶及其衍生物 嘧啶本身不存在于自然界，其衍生物在自然界分布很广，脲嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶是遗传物质核酸的重要组成部分，微生素B1也含有嘧啶环。合成药物的磺胺嘧啶也含这种结构。第四节第四节 稠杂环化合物稠杂环化合物 稠杂环化合物是指苯环与杂环稠合或杂环与杂环稠

7、合在一起的化合物。常见的有喹啉、吲哚和嘌呤。一、吲哚一、吲哚 吲哚是白色结晶，熔点52.5。极稀溶液有香味，可用作香料，浓的吲哚溶液有粪臭味。吲哚的性质与吡咯相似，也可发生亲电取代反应，取代基进入-位。二、喹啉二、喹啉1喹啉的性质喹啉的性质（1）取代反应（2）氧化还原反应2喹啉环的合成法喹啉环的合成法斯克劳普斯克劳普（Skraup）法：）法：喹啉的合成方法有多种，常用的是斯克劳普法。是用苯胺与甘油、浓硫酸及一种氧化剂如硝基苯共热而生成。3喹啉的衍生物喹啉的衍生物喹啉的衍生物在自然界存在很多，如奎宁、氯喹、罂粟碱、吗啡等。三、嘌呤三、嘌呤 嘌呤为无色晶体，m.p216217，易溶于水，其水溶液呈中性，但能与酸或碱成盐。纯嘌呤环在自然界不存在，嘌呤的衍生物广泛存在于动植物体内。1尿酸尿酸 存在于鸟类及爬虫类的排泄物中，含量很多，人尿中也含少量。2黄嘌呤黄嘌呤 存在于茶叶及动植物组织和人尿中。3咖啡碱、茶碱和可可碱咖啡碱、茶碱和可可碱 三者都是黄嘌呤的甲基衍生物，存在于茶叶、咖啡和可可中，它们有兴奋中枢作用，其中以咖啡碱的作用最强。4腺嘌呤和鸟嘌呤腺嘌呤和鸟嘌呤 它是核蛋白中的两种重要碱基。腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）