杂环化合物学习.pptx

《杂环化合物学习.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《杂环化合物学习.pptx（34页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、一般把除碳以外的成环原子叫杂原子，常见的杂原子有氧、硫和氮：环系中可含一个、两个或多个相同或不同的杂原子。环系中可含一个、两个或多个相同或不同的杂原子。环环可可以以有有三三元元环环、四四元元环环、五五元元环环、六六元元环环或或更更大大，可以是稠合的环。可以是稠合的环。第十七章 杂环化合物 杂环化合物种类繁多，约占全部已知有机化合物的 三分之一。第1页/共34页这些化合物的性质与相应的脂肪族化合物相近。本本章章介介绍绍的的是是具具有有不不同同芳芳香香性性的的杂杂环环化化合合物物（简称芳杂化合物）。（简称芳杂化合物）。已经学过的杂环化合物：第2页/共34页按骨架分类:五元杂环、六元杂环;单杂环和稠

2、杂环等。命名按英文音译。常见的杂环有：17.2杂环化合物的分类和命名喹啉 呋喃 噻吩吡咯吡啶吲哚 噻唑 嘧啶第3页/共34页 命名1：带有取代基的杂环化合物，以杂环为母体，从杂原子开始顺着环编号；当环上含有两个或以上相同的杂原子时，应使杂原子所在位次的数字最小；环上有不同杂原子时，按O、S、N的次序编号：命命名名2：环环上上只只有有一一个个杂杂原原子子时时，有有时时也也把把靠靠近近杂杂原子的位置叫原子的位置叫 位，其次为位，其次为 位，再次为位，再次为 位：位：第4页/共34页 含有两个或以上的相同杂原子的单杂环衍生物，编号从连有取代基（或氢原子）的那个杂原子开始，顺序定位，使另一个杂原子的位

3、次保持最小：第5页/共34页命名3：根据相应的碳环来命名。把杂环看作相应碳环中的碳原子被杂原子取代而形成的化合物，命名时在相应的碳环名称前加上杂原子的名称：在没有误会的情况下，在没有误会的情况下，“杂杂”字可以省去。字可以省去。第6页/共34页（1）五元杂环化合物呋喃、噻吩、吡咯的结构 五个原子处于同一平面；有一个闭合的共轭体系。杂杂原原子子的的未未共共用用电电子子对对参参加加了了芳芳香香性性的的六六 电电子子体体系系的的形形成成。体体系系符合符合4n+2休克尔规则。休克尔规则。17.3 杂环化合物的结构与芳香性杂原子均以sp2杂化（未杂化的P上有2个电子参加成环）p(2),sp2(1,1,1

4、)p(2),sp2(1,1,2)p(2),sp2(1,1,2)第7页/共34页 呋呋喃喃、吡吡咯咯、噻噻吩吩环环中中的的杂杂原原子子上上的的未未共共用用电电子子对对参参与与了了环环的的共共轭轭体体系系，使使环环上上的的电电子子云云密密度度增增大大，故故比苯容易发生比苯容易发生亲电取代亲电取代反应，取代通常发生在反应，取代通常发生在-位位。芳香性程度的比较：第8页/共34页芳香性强弱的次序 苯 噻吩 吡咯 呋喃取代反应活性的次序吡咯 呋喃 噻吩 苯离域能离域能：152 117 88 67 KJ/mol-0.10 -0.03 -0.06 0 (不一致不一致)a位电子位电子云密度云密度第9页/共34

5、页 氮原子与碳原子处在同一平面。吡啶的结构与苯相似，符合休克尔规则，具有芳香性 吡啶在发生吡啶在发生亲电取代反应亲电取代反应较苯困难，主要发生在较苯困难，主要发生在 位位。相相对对来来说说，吡吡啶啶较较易易发发生生亲亲核核取取代代反反应应，取取代代基基往往往往进入进入 位位。（2）六元杂环化合物吡啶杂原子均以sp2杂化（未杂化的P上有1电子参加成环）P(1),Sp2(1,1,2)第10页/共34页 由于芳杂环中电子的离域作用，环中的单、双键与孤立的单、双键不同，因此，可用下列式子表示：也可用共振式的叠加来表示，如吡咯：也可用共振式的叠加来表示，如吡咯：芳香族化合物的电荷分布：芳香族化合物的电荷

6、分布：环环上上碳碳原原子子电电荷荷密密度度比比苯苯大大的的称称为为多多 芳芳杂杂环环，通通常常为为五元芳杂环；比苯小的，称为五元芳杂环；比苯小的，称为缺缺 芳杂环芳杂环，六元杂环。，六元杂环。第11页/共34页 电子数电子数=6 电子数电子数=8 电子数电子数=6非共轭体系非共轭体系 电子数电子数=6 电子数电子数=6N有有3个个 键的键的,如如-NH-,则则N为为SP2（1,1,1）,剩余剩余P=2电子电子(电子电子)N有有2个个 键的键的,如如-N=,则则N为为SP2（1,1,2）,剩余剩余P=1电子电子(电子电子)下列化合物哪些具有芳香性？下列化合物哪些具有芳香性？有芳香性有芳香性有芳香

7、性有芳香性有芳香性有芳香性有芳香性有芳香性反芳香性反芳香性无芳香性无芳香性第12页/共34页存在于松木焦油中，为无色液体，难溶于水，易溶于有机溶剂。其蒸汽遇有被盐酸浸过的松木时，即呈绿色（叫松木反应，鉴别呋喃的存在）。工业上用糠醛（-呋喃甲醛）制备：实验室采用糠酸加热脱羧制得：实验室采用糠酸加热脱羧制得：17.4 五元不饱和杂环呋喃（1）呋喃的制备第13页/共34页 呋喃具有芳香性，较苯活泼，容易发生取代反应；还有一定程度的不饱和化合物的性质(发生加成反应)。溴代：硝化硝化（缓和试剂）：（缓和试剂）：磺化磺化（缓和试剂）：（缓和试剂）：吡咯与吡咯与SO3的络合物的络合物（2）化学性质（A）取代

8、反应 位取代第14页/共34页 （使用缓和路易斯酸催化剂）呋喃具有共轭双键的性质呋喃具有共轭双键的性质(双烯合成双烯合成)在在催催化化剂剂作作用用下下,呋呋喃喃加加氢氢生生成成四四氢氢呋呋喃喃(优优良良的的溶溶剂剂和有机原料和有机原料):傅-克酰基化反应四氢呋喃（B）加成反应无芳香性第15页/共34页 噻吩存在于煤焦油的粗苯中，约为粗苯含量的噻吩存在于煤焦油的粗苯中，约为粗苯含量的0.5%在石油和页岩油中也含有噻吩及其同系物。在石油和页岩油中也含有噻吩及其同系物。噻吩的结构：噻吩的结构：（1）噻吩的制法）噻吩的制法噻吩噻吩丁烷、丁烯和丁二烯方法方法1第16页/共34页方法方法3实验室制法实验室

9、制法方法方法2第17页/共34页（2）噻吩的性质噻吩的性质亲电取代发生在 位傅-克反应第18页/共34页吡咯吡咯 吡咯的制备吡咯的制备（A）弱酸性）弱酸性第19页/共34页（B）取代反应）取代反应四碘吡咯四碘吡咯常用来代替碘仿作伤口消毒剂常用来代替碘仿作伤口消毒剂.第20页/共34页偶合反应偶合反应加氢反应加氢反应第21页/共34页吲哚吲哚苯并吡咯苯并吡咯 吲哚的结构吲哚的结构 吲哚的制备吲哚的制备(1)Leimgruber-Batcho合成法合成法第22页/共34页 吲哚的化学反应吲哚的化学反应(2)费歇尔吲哚合成费歇尔吲哚合成（1 1）氮的碱性：不具有碱性，但是强酸性可以少量质子化。）氮的

10、碱性：不具有碱性，但是强酸性可以少量质子化。（2）亲电取代：主要发生在亲电取代：主要发生在C3位。位。第23页/共34页（1）存在和制取存在于煤焦油和页岩油中。（2）性质（A）碱性吡啶环上氮原子有一对未共用电子没参加环上的共轭体系，因此能与质子结合，具有弱碱性：吡啶容易和SO3结合生成N-磺酸吡啶，作为缓和的磺化剂。17.5 六元杂环化合物吡啶第24页/共34页 吡啶与叔胺相似，可与卤烷结合生成相当于季铵盐的产物，受热则发生分子重排而生成吡啶的同系物：吡啶与酰氯作用生成盐，是良好的酰化剂：吡啶与酰氯作用生成盐，是良好的酰化剂：第25页/共34页（B）取代反应亲电取代反应与硝基苯类似，发生在 位

11、；较苯难磺化、硝化和卤化。吡啶不能起傅-克反应亲电取代亲电取代 位取代位取代第26页/共34页 与硝基苯相似：吡啶与强的亲核试剂起亲核取代亲核取代反应，主要生成 取代产物（齐齐巴宾反应）：与与2-硝基氯苯相似，硝基氯苯相似，2-氯吡啶与碱或氨等亲核试剂氯吡啶与碱或氨等亲核试剂作用，可生成相应的作用，可生成相应的羟基吡啶羟基吡啶或或氨基吡啶氨基吡啶：强的亲核试剂亲核取代亲核取代 取代产物取代产物第27页/共34页（C）氧化与还原吡啶比苯稳定，不易被氧化剂氧化。吡啶的同系物被氧化时总是侧链先氧化而芳杂环不破坏，生成相应的吡啶甲酸：第28页/共34页 吡啶用过氧羧酸氧化（或30%的H2O2和CH3C

12、OOH作用）时，生成吡啶N-氧化物或称氧化吡啶：吡啶经催化氢化或用乙醇和钠还原，可得吡啶经催化氢化或用乙醇和钠还原，可得六氢吡啶六氢吡啶：湿AgOH,？第29页/共34页17.6 喹啉和异喹啉喹啉的制备第30页/共34页喹啉的化学反应 亲电取代，进入苯环的亲电取代，进入苯环的5，8-位（位（异环异环）亲核取代，进入吡啶环的亲核取代，进入吡啶环的-位（位（同环同环）第31页/共34页 苯环的破裂苯环的破裂 吡啶环的氢化吡啶环的氢化 苯环和吡啶环均氢化苯环和吡啶环均氢化第32页/共34页（2）异喹啉）异喹啉异喹啉比较重要的衍生物异喹啉比较重要的衍生物罂粟碱、黄连素罂粟碱、黄连素罂粟花罂粟花第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页