21-杂环化合物.ppt

第21章 杂环化合物 2. 卟吩及卟啉族化合物 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，称为卟吩，其取代物称为卟啉族化合物。 卟吩（porphine） 21.3 含有一个杂原子的六元杂环体系 共轭效应和诱导 效应都是吸电子 孤电子对在sp2杂化轨道上。 ?=2.20D ?=1.17D 1. 吡啶的结构 吡 啶 结构：吡啶N是sp2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 取代反应。发生亲电取代反应时，环上N起间位定 位基的作用。发生亲核取代反应时，环上N起邻对 位定位基的作用。 1. 亲电试剂与吡啶N的反应 CH3I RCOCl H+ SO3 Br2 CCl4 石油醚 2. 吡啶的亲电取代反应 2. 在C上发生亲电取代反应 当原有基团为氨基、羟基等这样一些强邻对位定位基时，则它们的定位作用是占主导地位的。 （1）置换氢的亲核取代反应 一般机制： 3. 吡啶的亲核取代反应 实例：齐齐巴宾(Chichibabin, A.E.)反应——氨化 定义：吡啶与氨基钠作用生成2-氨基吡啶的反应称为 齐齐巴宾反应。 H2O + NaNH2 100oC C6H5N(CH3)2 （2）2- 或4-位的亲核取代反应 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。 还原反应 4. 吡啶的氧化还原反应 2,4,6-位烷基的? -H与羰基? -H相似 5. 吡啶侧链α-H的反应 吡啶易被过氧化物（过氧乙酸、过氧化氢等）氧化生成吡啶氮氧化物。 (吡啶氮氧化物) 6. 吡啶N的氧化反应 * 21.1 杂环化合物的分类和命名 21.2 吡咯、呋喃、噻吩 21.3 吡啶 21.4 稠杂环化合物 高等植物光合作用必须的叶绿素 氯化血红素 高等动物输送氧过程中的血红素 a. 磺胺类 磺胺异噁唑 b. 青霉素 广谱抗菌素 c. 头孢菌素 21.1?杂环化合物简介和命名 1. 杂环化合物的定义 在环上含有杂原子(非碳原子)的有机物称为杂环化合物。 2. 五元杂环化合物的命名 苯并五元杂环体系 呋喃(furan) 噻吩(thiophene) 吡咯(pyrrole) 苯并呋喃 (benzofuran) 苯并噻吩 (benzothiophene) 苯并吡咯 吲哚 (indole) 异噻唑(isothiazole) 吡唑(pyrazole) 异噁唑(isoxazole) 1,2-唑—异唑 噁唑(oxazole) 噻唑(thiazole) 咪唑(imidazole) 1,3-唑 3. 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氮，则该杂环化合物称为唑 (-azole)。 4. 六元杂环化合物的命名 六元杂环 吡啶(pyridine) 吡喃(pyran) γ-吡喃酮 (γ-pyrone) α-吡喃酮 (α-pyrone) 哒嗪(pyridazine) 嘧啶(pyrimidine) 吡嗪(pyrazine) 杂环并杂环 喹啉 (quinoline) 异喹啉 (isoquinoline) 苯并吡喃(benzopyran) 苯并-?-吡喃酮 (benzo-?-pyrone) 嘌呤(purine) 苯并六元杂环环系 21.2?呋喃、噻吩、吡咯 吡咯的结构 孤电子对在p轨道上 吡 咯 结构：吡咯N是sp2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，环上相当 有一个邻对位定位基。 共轭效应给电子(+C) 诱导效应吸电子(-I) 呋喃、噻吩的结构请同学自己分析。 21.2.1 呋喃、噻吩、吡咯的结构 呋喃、噻吩 吡咯 均为含有一个杂原子、六个?-电子所组成 的五元杂环共轭体系。环内原子上的电子云密度大于苯环，是富电子的芳香化合物。 21.2.2 物理性质 1. 偶极矩 3.37 1.35 0.97 ΔD 芳香 脂环 2. 沸点 表21.1 吡咯、呋喃和噻吩的沸点 130 吡咯 88.5 四氢吡咯 84.4 噻吩 121.1 四氢噻吩 32 呋喃 66 四氢呋喃 41.5 环戊二烯 49 环戊烷 b.p（℃） 环二烯型 b.p（℃） 环烷型 3. 共轭稳定性 从吡咯、呋喃、噻吩的碳-碳双键和碳-碳单键的平均化程度看，其共轭稳定性是：噻吩 吡咯 呋喃。