有机化学 第十二章杂环化合物和生物碱幻灯片.pptVIP

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： 这些化合物的性质与相应的脂肪族化合物相近。 按骨架分类:五元杂环、六元杂环;单杂环和稠杂环等。 命名——按英文音译。常见的杂环有： 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： 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次保持最小： 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： 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。 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 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： 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： （使用缓和路易斯酸催化剂） （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： （B）取代反应—亲电取代反应与硝基苯类似，发生在?位；较苯难磺化、硝化和卤化。 与硝基苯相似：吡啶与强的亲核试剂起亲核取代反应，主要生成?取代产物（齐齐巴宾反应）： （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： 本章小结 一、杂环命名 二、杂环结构 三、五元杂环：呋喃、噻吩、吡咯 六元杂环：吡啶 * 环系中可含一个、两个或多个相同或不同的杂原子。 环可以有三元环、四元环、五元环、六元环或更大，可以是稠合的环。 一、杂环化合物概述 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。 本章介绍的是具有不同芳香性的杂环化合物（简称芳杂化合物）。 已经学过的杂环化合物： 二、 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 命名2：环上只有一个杂原子时，有时也把靠近杂原子的位置叫?位，其次为?位，再次为?位： 在没有误会的情况下，“杂”字可以省去。 杂原子的未共用电子对参加了芳香性的六?电子体系的形成。体系符合4n+2休克尔规则。 三、 杂环化合物的结构 杂原子均以sp2杂化（未杂化的P上有2个电子参加成环） 取代反应活性的次序 吡咯 呋喃 噻吩 苯 -0.10 -0.03 -0.06 0 (不一致) 位电子 云密度 呋喃、吡咯、噻吩环中的杂原子上的未共用电子对参与了环的共轭体系，使环上的电子云密度增大，故比苯容易发生亲电取代反应，取代通常发生在?-位。 吡啶在发生亲电取代反应较苯困难，主要发生在?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) 实验室采用糠酸加热脱羧制得： 四、 五元杂环化合物 1、 呋喃 （1）呋喃的制备 硝化（缓和试剂）： 磺化（缓和试剂）： 吡咯与SO3的络合物 （2）化学性质 （A）取代反应—— ?位取代 呋喃具有共轭双键的性质(双烯合成) 在催化剂作用下,呋喃加氢生成四氢呋喃 (优良的溶剂和有机原料): 傅-克酰基化反应 四氢呋喃 （B）加成反应 无芳香性 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。 噻吩的结构： （1）噻吩的制法 2、 噻吩 丁烷、丁烯和丁二烯 方法1 方法3——实验室制法 方法2 （2） 噻吩的性质 亲电取代发生在?位 傅-克反应 3、 吡咯 吡咯的制备 （A）弱酸性 （B）取代反应 偶合反应 四碘吡咯常用来代替碘仿作伤口消毒剂. 4、 吲哚 吲哚的结构 异吲哚的结构 ——苯并吡咯 吡啶容易和SO3结合生成N-磺酸吡啶，作为缓和的磺化剂。 五、 六元杂环化合物 1、 吡啶? 吡啶不能起傅-克反应? 亲电取代 ?位取代 与2-硝基氯苯相似，2-氯吡啶与碱或氨等亲核试剂作用，可生成相应的羟基吡啶或氨基吡啶： 强的亲核试剂 亲核取代 ?取代产物 吡啶经催化氢化或用乙醇和钠还原，可得六氢吡啶：