有机化学全套PPT课件第十九章杂环化合物.ppt

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1、第十九章第十九章第十九章第十九章 杂环化合物杂环化合物杂环化合物杂环化合物exit第一节第一节 杂环化合物的简解和命名杂环化合物的简解和命名第二节第二节 含一个杂原子的五元杂环体系含一个杂原子的五元杂环体系第三节第三节 含两个杂原子的五元杂环体系含两个杂原子的五元杂环体系第四节第四节 含一个杂原子的六元杂环体系含一个杂原子的六元杂环体系第五节第五节 含两个和三个氮原子的六元杂环体系含两个和三个氮原子的六元杂环体系第六节第六节 含一个杂原子的五元杂环苯并体系含一个杂原子的五元杂环苯并体系第七节第七节 含一个杂原子的六元杂环苯并环系含一个杂原子的六元杂环苯并环系第八节第八节 嘧啶和咪唑的并环体系嘧

2、啶和咪唑的并环体系-嘌呤环系嘌呤环系 本章提纲本章提纲本章提纲本章提纲第一节第一节 杂环化合物的简解和命名杂环化合物的简解和命名一一一一 杂环化合物简解杂环化合物简解二二二二 五元杂环化合物的命名五元杂环化合物的命名三三三三 唑的命名唑的命名四四四四 六元杂环化合物的命名六元杂环化合物的命名一一 杂环化合物的简介杂环化合物的简介1 脂杂环脂杂环 没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。三元杂环三元杂环四元杂环四元杂环五元杂环五元杂环七元杂环七元杂环(氮杂环丙烷氮杂环丙烷)(-丙内酯丙内酯)(-丙内酰胺丙内酰胺)(顺丁烯二酸酐顺丁烯二酸酐)(氧杂氧杂)(1H-氮杂

3、氮杂)(环氧乙烷环氧乙烷)在环上含有杂原子（非碳原子）的有机物称为杂环化合物。在环上含有杂原子（非碳原子）的有机物称为杂环化合物。2 芳杂环芳杂环 具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环苯并杂环苯并杂环杂环并杂环杂环并杂环五元杂环五元杂环六元杂环六元杂环呋喃呋喃噻吩噻吩吡咯吡咯噁唑噁唑噻唑噻唑咪唑咪唑吡唑吡唑吡啶吡啶嘧啶嘧啶吡喃吡喃(无芳香性无芳香性)吲哚吲哚喹啉喹啉异喹啉异喹啉嘌呤嘌呤二二 五元杂环化合物的命名五元杂环化合物的命名五元杂环五元杂环五元杂环苯并体系五元杂环苯并体系呋喃呋喃(furan)噻吩噻吩(thiophene)吡咯吡咯(pyrrole)苯并呋喃

4、苯并呋喃(benzofuran)苯并噻吩苯并噻吩(benzothiophene)苯并吡咯苯并吡咯吲哚吲哚(indole)三三 唑的命名唑的命名 含有两个杂原子的五元杂环，若至少有一个杂原子是含有两个杂原子的五元杂环，若至少有一个杂原子是氮，则该杂环化合物称为唑。氮，则该杂环化合物称为唑。命名时的编号原则是：命名时的编号原则是：1）让杂原子的位号尽可能小；让杂原子的位号尽可能小；2）当两个杂原子不相同时，编号的次序是：价数小的在前，当两个杂原子不相同时，编号的次序是：价数小的在前，大的在后；大的在后；3）价数相等时，原子序数小的在前，大的在后。）价数相等时，原子序数小的在前，大的在后。OS N2

5、价价3价价原子序数小原子序数小原子序数大原子序数大O、S、N的的次序如左：次序如左：异噻唑异噻唑(isothiazole)吡唑吡唑(pyrazole)异噁唑异噁唑(isoxazole)1,2-唑唑噁唑噁唑(oxazole)噻唑噻唑(thiazole)咪唑咪唑(inidazole)1,3-唑唑四四 六元杂环化合物的命名六元杂环化合物的命名六元杂环六元杂环吡啶吡啶(pyridine)吡喃吡喃(pyran)-吡喃酮吡喃酮(-pyrone)-吡喃酮吡喃酮(-pyrone)哒嗪哒嗪(pyridazine)嘧啶嘧啶(pyrimidine)吡嗪吡嗪(pyrazine)杂环并杂环杂环并杂环喹啉喹啉(quino

6、line)异喹啉异喹啉(isoquinoline)苯并吡喃苯并吡喃(benzopyran)苯并苯并-吡喃酮吡喃酮(benzo-pyrone)嘌呤嘌呤(purine)六元杂环苯并环系六元杂环苯并环系一一 呋喃、噻吩、吡咯的结构呋喃、噻吩、吡咯的结构二二 呋喃、噻吩、吡咯的制备呋喃、噻吩、吡咯的制备三三 呋喃、噻吩、吡咯的反应呋喃、噻吩、吡咯的反应第二节第二节 含有一个杂原子的五元杂环体系含有一个杂原子的五元杂环体系吡吡咯咯的的结结构构孤电子对在孤电子对在p轨道上。轨道上。吡吡 咯咯结构：吡咯结构：吡咯N是是sp2杂化，孤电子对参与共轭。杂化，孤电子对参与共轭。反应：碱性较弱，环易发生亲电取代反应

7、，环上相当反应：碱性较弱，环易发生亲电取代反应，环上相当 有一个邻对位定位基。有一个邻对位定位基。共轭效应是给电子的。共轭效应是给电子的。诱导效应是吸电子的。诱导效应是吸电子的。一一 呋喃、噻吩、吡咯的结构呋喃、噻吩、吡咯的结构呋喃、噻吩的结构请同学自己分析。呋喃、噻吩的结构请同学自己分析。二二 呋喃、噻吩、吡咯的制备呋喃、噻吩、吡咯的制备1.工业制备（略）工业制备（略）2.实验室制备实验室制备(1)帕尔帕尔-诺尔诺尔(Paal,C.-Knorr,L.)合成法合成法三种化合物的相互转化三种化合物的相互转化(有氧化铝存在的情况下有氧化铝存在的情况下)（2）诺尔合成法）诺尔合成法氨基酮酸酯1.呋喃

8、、噻吩、吡咯的呋喃、噻吩、吡咯的质子化反应质子化反应2.呋喃、噻吩、吡咯的呋喃、噻吩、吡咯的亲电取代反应亲电取代反应 3.呋喃、噻吩、吡咯的呋喃、噻吩、吡咯的加成反应加成反应 三三 呋喃、噻吩、吡咯的反应呋喃、噻吩、吡咯的反应1.呋喃、噻吩、吡咯的质子化反应呋喃、噻吩、吡咯的质子化反应分子接受一个质子的反应称为质子化反应分子接受一个质子的反应称为质子化反应.（1）呋喃、噻吩、吡咯在酸的作用下可质子化；）呋喃、噻吩、吡咯在酸的作用下可质子化；（2）质子化反应主要发生在质子化反应主要发生在C-2上；上；-C质子化质子化-C质子化质子化N-质子化质子化（3）由于由于-C的质子化反应，吡咯在强酸作用的

9、质子化反应，吡咯在强酸作用 下会因聚合而被破坏；下会因聚合而被破坏；（4）在稀的酸性水溶液中，呋喃的质子化在氧在稀的酸性水溶液中，呋喃的质子化在氧 上发生并导致水解开环。上发生并导致水解开环。2.呋喃、噻吩、吡咯的亲电取代反应呋喃、噻吩、吡咯的亲电取代反应*1 亲电取代反应的活性顺序为：亲电取代反应的活性顺序为：吸电子诱导吸电子诱导：O(3.5)N(3.0)S(2.6)给电子共轭给电子共轭：N O S综合：综合：N贡献电子最多，贡献电子最多，O其次，其次，S最少最少电子密度电子密度-络合物络合物八隅体结构最稳定八隅体结构最稳定无最稳定结构无最稳定结构（1）概述）概述*2 取代反应主要发生在取代

10、反应主要发生在-C上；上；*3 吡咯、呋喃对酸及氧化剂比较敏感，选择试吡咯、呋喃对酸及氧化剂比较敏感，选择试 剂时需要注意；剂时需要注意；*4 噻吩、吡咯的芳香性较强，噻吩、吡咯的芳香性较强，所以易取代而不易所以易取代而不易 加成；加成；呋喃的芳香性较弱，呋喃的芳香性较弱，虽然也能与大多数虽然也能与大多数 亲电试剂发生亲电取代，但在强亲核试剂存在亲电试剂发生亲电取代，但在强亲核试剂存在 下，能发生亲核加成。下，能发生亲核加成。离域能：离域能：噻吩：噻吩：121.3 kJmol-1吡咯：吡咯：87.8 kJmol-1呋喃：呋喃：66.9 kJmol-1*5 杂原子和取代基的定位效应杂原子和取代基

11、的定位效应A 杂原子的定位效应：杂原子的定位效应：B 取代基的定位效应：取代基的定位效应：第一取代基进入到杂原子的第一取代基进入到杂原子的-位。位。3位上有取代基时，呋喃、吡咯、位上有取代基时，呋喃、吡咯、噻吩的定位效应一致。噻吩的定位效应一致。2位上有取代基时，吡咯、噻吩的定位效应一致，情况如下：位上有取代基时，吡咯、噻吩的定位效应一致，情况如下：2-取代呋喃在强亲电试剂的作用下易发生取代呋喃在强亲电试剂的作用下易发生2,5-加成反应：加成反应：（2）呋喃、噻吩、吡咯的硝化反应呋喃、噻吩、吡咯的硝化反应 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;通

12、常用比较温和的非质子硝化试剂，如：硝酸乙酰酯。通常用比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。反应在低温下进行。呋喃比较特殊呋喃比较特殊,先生成稳定的或不稳定的先生成稳定的或不稳定的2,5加成产物加成产物,然后加热或用吡啶除去乙酸然后加热或用吡啶除去乙酸,得到硝化产物。得到硝化产物。（3）呋喃、噻吩、吡咯的磺化反应呋喃、噻吩、吡咯的磺化反应 吡咯、呋喃不太稳定，所以须用温和的磺化试剂吡咯、呋喃不太稳定，所以须用温和的磺化试剂磺化。常用的温和的非质子的磺化试剂有：吡啶与三磺化。常用的温和的非质子的磺化试剂有：吡啶与三氧化硫的加合化合物。氧化硫的加合化合物。噻吩比较稳定，既可以直

13、接磺化（产率稍低），噻吩比较稳定，既可以直接磺化（产率稍低），也可以用温和的磺化试剂磺化。也可以用温和的磺化试剂磺化。(固体，含量固体，含量90%)S+NSO3ClCH2CH2Clr.t.SSO3-Ba(OH)22Ba2+（4）呋喃、噻吩、吡咯的卤化反应呋喃、噻吩、吡咯的卤化反应 反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代(Cl,Br)产产物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。碘不活泼，要用催化剂才能发生一元取代碘不活泼，要用催化剂才能发生一元取代（5）呋喃、噻吩、吡咯的傅氏酰基化反应呋喃、噻吩、吡咯的傅氏酰基化反应Eg 1E

14、g 4Eg 3Eg 2sp2杂化杂化sp3杂化杂化碳上酰化，正电荷处在碳上酰化，正电荷处在离域范围内，较稳定。离域范围内，较稳定。氮上酰化，正电荷氮上酰化，正电荷不处在离域范围内。不处在离域范围内。呋喃、噻吩的酰化反应在呋喃、噻吩的酰化反应在-C上发生，而吡咯的酰化上发生，而吡咯的酰化反应（不用催化剂）既能在反应（不用催化剂）既能在 -C上发生，又能在上发生，又能在N上发生。上发生。在在 -C上发生比在上发生比在N上发生容易。上发生容易。（6）呋喃、噻吩、吡咯的傅氏烷基化反应呋喃、噻吩、吡咯的傅氏烷基化反应总体看，在合成上无实用价值。总体看，在合成上无实用价值。*1*2（7）吡咯的特殊反应吡咯

15、的特殊反应 吡咯的性质与苯酚类似，都具有酸性，但吡咯的酸性比吡咯的性质与苯酚类似，都具有酸性，但吡咯的酸性比苯酚小。吡咯与苯胺也有类似性质。苯酚小。吡咯与苯胺也有类似性质。吡咯成盐后，使环上电荷密度增高，亲电取代反应更易进行。吡咯成盐后，使环上电荷密度增高，亲电取代反应更易进行。HCON(CH3)2 POCl3CHCl3 25%NaOH(NH4)2CO3 130oCC6H5N2+X-C2H5OH-H2O AcONaRMgX1 CO22 H2OCO2 加热加热 加压加压RCOClRX3.呋喃、吡咯、噻吩的加成反应呋喃、吡咯、噻吩的加成反应（1）加氢反应加氢反应（2）Diels-Alder反应反应

16、呋喃最易发生呋喃最易发生Diels-Alder反应反应A lC l3N H C C H3H3CC O O C HC O O C HOCH333 噻吩基本上不发生双烯加成，即使在个别情况下生成也噻吩基本上不发生双烯加成，即使在个别情况下生成也是一个不稳定的中间体，直接失硫转化为别的产物。是一个不稳定的中间体，直接失硫转化为别的产物。一一一一 唑的结唑的结构构二二二二 唑的合唑的合成成三三 唑的反应唑的反应 第三节第三节 含有两个杂原子的五元杂环体系含有两个杂原子的五元杂环体系（1）互变异构）互变异构N-N(单键单键)N=N(双键双键)5-甲基咪唑甲基咪唑4-甲基咪唑甲基咪唑4(5)-甲基咪唑甲基

17、咪唑(因为因为4-甲基咪唑和甲基咪唑和5-甲基咪唑不可分离甲基咪唑不可分离)一一 唑的结构唑的结构（2）结构）结构吡咯吡咯N(孤电子对参与孤电子对参与共轭，所以碱性较弱共轭，所以碱性较弱)吡啶吡啶N(孤电子对不参与共孤电子对不参与共轭，所以碱性较强轭，所以碱性较强)吡咯吡咯N的孤电子的孤电子对处于对处于p轨道轨道一般胺中的一般胺中的N是是sp3杂化。杂化。N 的孤电子对处于的孤电子对处于sp3杂化轨道杂化轨道sp3轨道轨道碱性：碱性：N 的孤电子对处于的孤电子对处于sp2杂化轨道杂化轨道吡啶吡啶N与吡咯与吡咯N均为均为sp2杂化杂化。（3）碱性）碱性1.1,2-唑与唑与1,3-唑都有吡啶唑都有

18、吡啶N，所以都有碱性。，所以都有碱性。2.1,3-唑的碱性比唑的碱性比1,2-唑强。唑强。因为两个杂原子互相影响大因为两个杂原子互相影响大。3.咪唑的碱性噻唑的碱性噁唑的碱性咪唑的碱性噻唑的碱性噁唑的碱性 由综合电子效应决定由综合电子效应决定。1 1,2-唑的合成唑的合成(只介绍吡唑与异噁唑的合成只介绍吡唑与异噁唑的合成)(1)用用1,3-二羰基化合物合成吡唑和异噁唑二羰基化合物合成吡唑和异噁唑(2)用用1,3-偶极环加成反应制吡唑和异噁唑偶极环加成反应制吡唑和异噁唑实例：用腈类氧化物制异噁唑实例：用腈类氧化物制异噁唑氧化苯甲腈氧化苯甲腈苯甲醛肟苯甲醛肟氧化苯甲腈氧化苯甲腈二二 唑的合成唑的合

19、成2 1,3-唑的合成唑的合成(噁唑类噁唑类)(咪唑类咪唑类)(噻唑类噻唑类)三三 唑的反应唑的反应 主要讨论亲电取代反应主要讨论亲电取代反应1 反应性反应性唑的反应性比呋喃、噻吩、吡咯差，这是因为分子中唑的反应性比呋喃、噻吩、吡咯差，这是因为分子中多了一个吡啶多了一个吡啶N，使共轭体系的电子云密度降低，所以亲，使共轭体系的电子云密度降低，所以亲电试剂不易进攻。电试剂不易进攻。2 1,2-、1,3-唑的硝化、磺化、卤化唑的硝化、磺化、卤化（1）进入环的位置及活性顺序进入环的位置及活性顺序（2）反应试剂：一般的硝化、磺化、卤化试剂即可。反应试剂：一般的硝化、磺化、卤化试剂即可。实实 例例eg 1

20、eg 25-硝基咪唑硝基咪唑4-硝基咪唑硝基咪唑eg 3eg 4磺化须强烈条件磺化须强烈条件eg 5硝化、卤化须有给电子取代基硝化、卤化须有给电子取代基3 1,2-唑、唑、1,3-唑的傅氏烷基化反应唑的傅氏烷基化反应常用的烷基化试剂是常用的烷基化试剂是RX烷基化反应的几点说明：烷基化反应的几点说明：（1）唑的吡啶唑的吡啶N上的电子云密度较大，所以在一般情况上的电子云密度较大，所以在一般情况 下，烷基化反应总是吡啶下，烷基化反应总是吡啶N上发生；上发生；（2）咪唑上有两个咪唑上有两个N，烷基化反应首先在吡啶，烷基化反应首先在吡啶N上发生上发生 一一 烷基化产物经互变异构又产生一个吡啶烷基化产物经

21、互变异构又产生一个吡啶N，可进，可进 一步产生二烷基化产物，因此咪唑烷基化时经常得一步产生二烷基化产物，因此咪唑烷基化时经常得 到一烷基化产物和二烷基化产物；到一烷基化产物和二烷基化产物；（3）在强碱作用下，烷基化反应也能在噻唑的在强碱作用下，烷基化反应也能在噻唑的-位甲基位甲基 上发生。上发生。4 1,2-唑、唑、1,3-唑的傅氏酰基化反应唑的傅氏酰基化反应常用的酰基化试剂是常用的酰基化试剂是一般情况下，酰基化反应主要在吡啶一般情况下，酰基化反应主要在吡啶N上发生。酰基上发生。酰基是一个吸电子基，所以反应能控制在一元酰基化阶段。是一个吸电子基，所以反应能控制在一元酰基化阶段。例如：咪唑的酰基

22、化反应例如：咪唑的酰基化反应N-酰基咪唑酰基咪唑N-酰基咪唑的两种应用酰基咪唑的两种应用应用一：应用一：N-酰基咪唑是吡咯的酰化试剂酰基咪唑是吡咯的酰化试剂应用二：酰卤经制成应用二：酰卤经制成N-酰基咪唑可转化成醛酰基咪唑可转化成醛青霉素青霉素噻唑环噻唑环青霉素是噻唑的衍生物。青霉素是噻唑的衍生物。青霉素青霉素G疗效最好。疗效最好。一一 吡啶环系吡啶环系1.吡啶的结构吡啶的结构2.吡啶环系的合成吡啶环系的合成3.吡啶的亲电取代反应吡啶的亲电取代反应 4.吡啶的亲核取代反应吡啶的亲核取代反应 5.吡啶的氧化还原反应吡啶的氧化还原反应 6.吡啶侧链吡啶侧链-H的反应的反应7.吡啶吡啶N-氧化物的反

23、应氧化物的反应 二二 吡喃环系吡喃环系第四节第四节 含有一个杂原子的六元杂环体系含有一个杂原子的六元杂环体系1.吡啶的结构吡啶的结构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孤电子对孤电子对在在sp2杂杂化轨道上。化轨道上。吡吡 啶啶结构：吡啶结构：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：碱性较强。环不易发生亲电取代反应但易发生亲核反应：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。发生亲电取代反应时，环上取代反应。发生亲电取代反应时，环上N起间位定起间位定 位基的作用。发生亲核取代反应时，环上位基的作用。发生亲核取代反应时，环上N

24、起邻对起邻对 位定位基的作用。位定位基的作用。=2.20D =1.17D 2.吡啶环系的合成吡啶环系的合成（1）韩奇韩奇(Hantzsch,A.)合成法合成法 由二分子由二分子-羰基酸酯、一分子醛、一分子氨经缩合羰基酸酯、一分子醛、一分子氨经缩合反应制备吡啶同系物的方法称为反应制备吡啶同系物的方法称为韩奇合成法韩奇合成法。（2）-二羰基化合物与氰乙酰胺合成法二羰基化合物与氰乙酰胺合成法（3）-二羰基化合物和二羰基化合物和-氨基氨基-,-不饱和羰基不饱和羰基 化合物合成法化合物合成法(1)亲电试剂与吡啶亲电试剂与吡啶N的反应的反应3.吡啶的亲电取代反应吡啶的亲电取代反应NO2+BF4+乙醚乙醚

25、室温室温CH3IRCOClH+SO3Br2 CCl4石油醚石油醚吡啶盐的两个十分重要的用途吡啶盐的两个十分重要的用途：*1 可用来做温和的磺化、硝化、卤化、烷基化、酰基化的试剂可用来做温和的磺化、硝化、卤化、烷基化、酰基化的试剂*2 利用吡啶利用吡啶N的烷基化反应制备醛的烷基化反应制备醛(2)在在C上发生亲电取代反应上发生亲电取代反应 反反 应应 特特 点点*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

26、；*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。（3）取代反应位置的控制取代反应位置的控制浓度低浓度低浓度高浓度高在温和条件下，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。4.吡啶的亲核取代反应吡啶的亲核取代反应（1）置换氢的亲核取代反应置换氢的亲核取代反应一般机制：一般机制：*1 负氢不易离去，一般需要一个氧化剂作为负氢的接受体；负氢不易离去，一般需要一个氧化剂作为负氢的接受体；*2 亲核取代优先在亲核取代优先在位上发生，如果位上发生，如果位上有取代基，则位上有取代基，则 反应在反应在位上发生。位上发生。实例

27、：烷基化、芳基化反应实例：烷基化、芳基化反应实例：实例：齐齐巴宾齐齐巴宾(Chichibabin,A.E.)反应反应氨化氨化 定义：吡啶与氨基钠作用生成定义：吡啶与氨基钠作用生成2-氨基吡啶的反应称为氨基吡啶的反应称为 齐齐巴宾反应。齐齐巴宾反应。H2O+NaNH2100oCC6H5N(CH3)2（2）置换易离去基团的亲核取代反应置换易离去基团的亲核取代反应如在如在,位有好的离去基团，如位有好的离去基团，如Cl、-NO2、Br，可，可以与氨（或胺）、烷氧化物、水等亲核试剂发生亲核取代以与氨（或胺）、烷氧化物、水等亲核试剂发生亲核取代反应（在亲核取代反应中，吡啶反应（在亲核取代反应中，吡啶N对邻

28、、对位活化）。对邻、对位活化）。5.吡啶的氧化还原反应吡啶的氧化还原反应吡啶环本身不易被氧化，但它的侧链很容易被氧化成醛或羧酸。吡啶环本身不易被氧化，但它的侧链很容易被氧化成醛或羧酸。(吡啶氧化物吡啶氧化物)还原反应还原反应6.吡啶侧链吡啶侧链-H的反应的反应2,4,6-位烷基的位烷基的 -H与羰基与羰基 -H相似相似醇醛缩醇醛缩合型合型N-烷基吡啶盐的侧链烷基吡啶盐的侧链 -H更活泼更活泼醇醛缩合型醇醛缩合型7.吡啶吡啶N-氧化物的反应氧化物的反应*1 需要时，氧能提供电子，使整个环上的电荷密度增高；需要时，氧能提供电子，使整个环上的电荷密度增高；*2 不需要时，氧不提供电子，整个环系相当于

29、吡啶盐；不需要时，氧不提供电子，整个环系相当于吡啶盐；*3 吡啶的吡啶的N-氧化物为亲核试剂，可以将卤代烃变成醛。氧化物为亲核试剂，可以将卤代烃变成醛。从动态的角度看，与氮相连的从动态的角度看，与氮相连的氧可以看作是一个电子储存库。氧可以看作是一个电子储存库。二二 吡喃环系吡喃环系吡喃及其衍生物无芳香特性吡喃及其衍生物无芳香特性吡喃酮的钅吡喃酮的钅 羊盐是芳香体系。羊盐是芳香体系。一一 嘧啶的合成嘧啶的合成二二 嘧啶的反应嘧啶的反应三三 嘧啶的衍生物嘧啶的衍生物第五节第五节 含两个和三个氮原子的六元杂环体系含两个和三个氮原子的六元杂环体系由由-二羰基化合物（或类似物）与二羰基化合物（或类似物）

30、与1,1-二胺类化合物合成二胺类化合物合成常用的常用的1,1-二胺类化合物：二胺类化合物：尿素尿素硫脲硫脲胍胍脒脒甲脒甲脒乙脒乙脒一一 嘧啶的合成嘧啶的合成实例一实例一实例二实例二实例三实例三二二 嘧啶的反应嘧啶的反应1.亲电取代反应亲电取代反应反应最易在反应最易在2位发生，其次是位发生，其次是4,6位位取代卤素要比取代负氢更容易取代卤素要比取代负氢更容易2.亲核取代反应亲核取代反应利用亲核取代反应可制取烃基取代的二嗪。利用亲核取代反应可制取烃基取代的二嗪。3.氧化氧化二嗪不易被氧化。若用过酸氧化，得嘧啶单二嗪不易被氧化。若用过酸氧化，得嘧啶单N-氧化物氧化物4.侧链侧链 -H反应反应羟醛缩合

31、型羟醛缩合型烷基化反应烷基化反应三三 嘧啶的衍生物嘧啶的衍生物名称名称结构结构用途用途巴比妥巴比妥(佛佛罗拿罗拿)苯巴比妥苯巴比妥(鲁米那鲁米那)异戊巴比异戊巴比妥妥(阿米妥阿米妥)西可巴比西可巴比妥钠妥钠硫喷妥钠硫喷妥钠长时间作用的镇静催眠药长时间作用的镇静催眠药长时间作用的镇静催眠长时间作用的镇静催眠药，又有抗癫痫作用药，又有抗癫痫作用中时间作用的催眠药中时间作用的催眠药短时间作用的镇静催眠药短时间作用的镇静催眠药超短时间的静脉麻醉药，超短时间的静脉麻醉药，可用于麻醉前给药可用于麻醉前给药一一 吲哚的合成吲哚的合成二二 吲哚的反应吲哚的反应第六节第六节 含有一个杂原子的五元杂环苯并体系含有

32、一个杂原子的五元杂环苯并体系一一 吲哚的合成吲哚的合成 苯肼与醛、酮类化合物在酸性条件下加热生成吲哚苯肼与醛、酮类化合物在酸性条件下加热生成吲哚及其衍生物的反应称为及其衍生物的反应称为费歇尔费歇尔(Fischer,E.)合成法合成法。二二 吲哚的反应吲哚的反应常用的亲电试剂常用的亲电试剂硝化：硝化：(HNO3+HOAc)磺化：磺化：卤化：卤化：(低温、稀释条件下进行，常用，低温、稀释条件下进行，常用，HOAc稀释，稀释，试剂为试剂为X2)酰基化：酰基化：(酸酐、酰卤。酸酐、酰卤。AlCl3,ZnCl2 为催化剂为催化剂)氯甲基化氯甲基化：(CH2O,HCl,ZnCl2)醛基化：醛基化：+POC

33、l3避免用强酸避免用强酸定定 位位 规规 律律下面四种情况，取代基均进入苯环。进入哪个位置，具体分析。下面四种情况，取代基均进入苯环。进入哪个位置，具体分析。一一一一 喹啉和异喹啉的合成喹啉和异喹啉的合成二二二二 喹啉和异喹啉的反应喹啉和异喹啉的反应 第七节第七节 含有一个杂原子的六元杂环苯并环系含有一个杂原子的六元杂环苯并环系一一 喹啉和异喹啉的合成喹啉和异喹啉的合成 1斯克劳普斯克劳普(Skraup,Z.H.)反应：反应：苯胺、甘苯胺、甘油、硫酸和硝基苯等氧化剂一起作用，生成喹油、硫酸和硝基苯等氧化剂一起作用，生成喹啉的反应称为啉的反应称为斯克劳普反应斯克劳普反应。实实 例例eg 2eg

34、1eg 4eg 32.2 弗里德伦德弗里德伦德(Friedlander)反应：反应：eg 1eg 2 芳香族邻氨基羰基化合物发生缩合反应，得到喹啉或芳香族邻氨基羰基化合物发生缩合反应，得到喹啉或它的衍生物，这称为弗里德伦德反应。它的衍生物，这称为弗里德伦德反应。3.苯乙胺与羧酸或酰氯形成酰胺，然后在失苯乙胺与羧酸或酰氯形成酰胺，然后在失水剂作用下失水关环，再脱氢得水剂作用下失水关环，再脱氢得1-取代异喹啉化合取代异喹啉化合物。物。3 毕歇尔毕歇尔-纳皮尔拉斯基纳皮尔拉斯基(Bischler,A.Napieralski,B.)反应：反应：*1 当苯环上有吸电子基团时，反应几乎不能进行；当苯环上有

35、吸电子基团时，反应几乎不能进行；*2 苯环上有给电子基团时，若此基团处于间位，关环可苯环上有给电子基团时，若此基团处于间位，关环可 以在两个不同的位置进行，主要在给电子基团的对位以在两个不同的位置进行，主要在给电子基团的对位 发生；发生；*3 母体异喹啉不宜用此法制备，因为不存在。母体异喹啉不宜用此法制备，因为不存在。二二 喹啉和异喹啉的反应喹啉和异喹啉的反应1.成盐：成盐：碱性强弱：喹啉吡啶异喹啉碱性强弱：喹啉吡啶异喹啉成盐反应：成盐反应：2.氧化反应氧化反应*1 喹啉和异喹啉与绝大多数氧化剂不发生反应；喹啉和异喹啉与绝大多数氧化剂不发生反应；*2 与高锰酸钾能发生反应：与高锰酸钾能发生反应

36、：*3 喹啉与异喹啉在过酸的作用下均可形成喹啉与异喹啉在过酸的作用下均可形成N-氧化物。氧化物。3.亲电取代反应亲电取代反应:反应产物受介质的影响。若反应在酸性介质中进行，取代反应产物受介质的影响。若反应在酸性介质中进行，取代主要在苯环上发生。主要在苯环上发生。若反应在有机溶剂中进行，取代在杂环上发生。若反应在有机溶剂中进行，取代在杂环上发生。4.亲核取代反应亲核取代反应*1 亲核取代反应主要在吡啶环上发生，喹啉的反应位置亲核取代反应主要在吡啶环上发生，喹啉的反应位置 在在2位和位和4位位(2位为主位为主)，异喹啉在，异喹啉在1位；位；*2 常用的亲核试剂有常用的亲核试剂有RLi,ArLi,R

37、MgX,NaNH2,RONa等。等。负氢比较难以取代。负氢比较难以取代。Cl,NO2等基因较易取代。等基因较易取代。5.侧链侧链 -H的反应的反应:产率很高产率很高6.还原还原:反十氢喹啉反十氢喹啉顺十氢喹啉顺十氢喹啉一一 结构结构二二 两个重要的衍生物两个重要的衍生物第八节第八节 嘧啶和咪唑的并环体系嘧啶和咪唑的并环体系-嘌呤环系嘌呤环系一一 结构结构9H-嘌呤嘌呤7H-嘌呤嘌呤嘌呤是一对互变异构体的平衡体系嘌呤是一对互变异构体的平衡体系尿嘧啶尿嘧啶(U)胞嘧啶胞嘧啶(C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)二二 嘌呤的两个重要衍生物嘌呤的两个重要衍生物腺嘌呤腺嘌呤(A)鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(6-氨基嘌呤氨基嘌呤)(2-氨基氨基-6-羟基嘌呤羟基嘌呤)