化学类新教案014课件.ppt

第十四章　杂环化合物 罂粟碱　　　　　　　　　　　　　　　吗啡 基础化学 第十四章　杂环化合物 前页 后页 首页 基础化学 前页 后页 首页 第三节　六元杂环化合物 第二节　五元杂环化合物 第一节　杂环化合物的分类和命名 学习目标 课后习题 首页 ?学习目标： ?了解杂环化合物喹啉，了解杂环化合物的命名方法； ?杂环化合物呋喃、吡咯、噻吩及性质及用途； ?用音译法给常见杂环化合物命名； ?用化学方法区别常见的杂环化合物。 ?第一节 杂环化合物的分类和命名 ?一、杂环化合物的分类 ?二、杂环化合物的命名 　　杂环化合物的命名比较复杂，有系统命名法和音译法。各国多采用习惯名称，我国习惯采用英文名称的译音，一般选用同音汉字，并在同音汉字加“口”字旁。 杂环上有取代基的杂环化合物命名时，以杂环为母体，取代基的位次从杂原子算起依次用1,2,3,… (或α,β,γ…)编号，并使取代基位次之和最小。 　　当环上有不同杂原子时，则按O、S、N顺序依次编号。编号时使杂原子的位次之和应最小。如下表所示。 杂环化合物的分类及名称 ?第二节　五元杂环化合物 含一个杂原子的典型五元杂环化合物是呋喃、噻吩和吡咯。含两 个杂原子的有噻唑、咪唑和吡唑。本节重点讨论呋喃、噻吩和吡咯。 ?一、呋喃、吡咯、噻吩的结构 　　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2个孤对电子参与共轭形成一个由5个p轨道、6个电子构成的共轭体系，它们都具有芳香性，见下图。 后页 五元杂环化合物得结构 由于氧、氮、硫原子的电负性不同，ONS,所以它们给电子能力为SNO,硫原子的未共用电子对参与共轭的程度较大，氮原子次之，而氧原子参与共轭的程度小，使得它们的芳香性大小不同，但均比苯的芳香性小，因此均比苯的化学性质活泼。它们的芳香性次序为： 苯 噻吩 吡咯 呋喃 ?二、呋喃、吡咯、噻吩的性质 　　（一）物理性质 　　呋喃是无色易挥发液体，沸点32℃，有类似氯仿的气味。吡咯是无色液体，但易被空气氧化而变褐色或黑色，沸点131℃，有类似苯胺的气味。噻吩也是无色液体，沸点84℃，是三个五元杂环化合物中最稳定的一个。三者均难溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 　　呋喃、吡咯都能与浸过盐酸的松木片发生不同的颜色反应，其中呋喃呈现绿色反应；吡咯显红色。噻吩与靛蓝一起加热则显蓝色。由此可检验这三个五元杂环化合物。 前页 呋喃可以由α-呋喃甲醛（糠醛）气相催化脱羰基得到。 吡咯及其同系物主要存在于煤焦油、骨油中，吡咯得衍生物在自然界分布很广，且大多数具有特殊得生理活性。工业上可由呋喃与氨在氧化铝催化下制得： 噻吩主要存在于煤焦油的粗苯中，约含0.5％，石油中也含有少量噻吩及其衍生物。工业上可以由C4馏分与硫蒸气迅速通过600～650℃的反应器，然后迅速冷却而制得： 卤代反应 硝化反应 磺化反应 付－克反应酰基化 取代反应 （二）化学性质 　　呋喃、吡咯、噻吩均具有芳香性，比苯容易发生取代反应，取代基一般进入α-位；它们也有一定的不饱和性，可以发生加成反应。 后页 　　(1)卤代反应 呋喃、吡咯、噻吩由于比苯活性大，必须在较温和的条件下进行卤代，否则容易生成多卤代物。例如： 2-溴呋喃 2，3，4，5-四溴吡咯 2-溴噻吩 取代反应 (2)硝化反应 呋喃、吡咯、噻吩不能用混酸硝化，一般用乙酰基硝酸酯(CH3COONO2)作硝化试剂，在低温下进行。如果在强酸下容易发生分解、开环、氧化等反应。 取代反应 　 (3)磺化反应 呋喃、吡咯对强酸比较敏感，容易发生开环、聚合等反应，必须由较温和的吡啶三氧化硫加合物作为磺化试剂。噻吩比较稳定，在室温下能与浓硫酸发生磺化反应，生成的2-噻吩磺酸溶于浓硫酸。 取代反应 (4)付－克反应酰基化 由于呋喃、吡咯、噻吩的活性较高，一般用较缓和的催化剂。 取代反应 加成反应 　　在催化剂存在下，呋喃、吡咯、噻吩都能进行加氢反应，生成相应的四氢化物。例如： 四氢呋喃为无色有乙醚气味的液体，沸点65℃，溶于水及有机溶剂，是一种良好的溶剂，也是重要的有机合成原料，由四氢呋喃可以制得己二酸、己二胺、丁二烯和尼龙－66等产品。它又是医药、合成橡胶的原料。四氢吡咯具有仲胺的性质，常用于制备药物、杀菌剂等。由四氢噻吩氧化得非质子极性溶剂——环丁砜。 ?三、重要的衍生物 ?第三节　六元杂环化合物 ?一、吡啶 　　（一）吡啶的结构 　　吡啶是典型的芳香族杂环化合物，五个碳原子与氮杂原子共处同一平面上，六个成环原子均以sp3杂化轨道相互形成六个σ键，每个成环原子的p轨道侧面交盖形成一个闭合的共轭体系，氮原子