医药类《有机化学》第14章 杂环化合物-教学课件（非AI生成）.ppt

*本章主要讨论那些环系比较稳定，并且有不同程度芳香性的杂环化合物。芳杂环化合物是符合休克尔规则的杂环化合物。*学习指导p181（3）*通常用比较温和的非质子硝化试剂，如：硝乙酐。反应在低温下进行。*次黄嘌呤、黄嘌呤和尿酸是腺嘌呤和鸟嘌呤在体内的代谢产物，存在于哺乳动物的尿和血中。尿酸：尿酸是嘌呤最重要的衍生物。人的血液中含有的少量尿酸是核蛋白（嘌呤）的代谢产物，在鸟类和爬行类体内，蛋白质代射的产物为尿酸，而人类则为尿素。1、呋喃、噻吩、吡咯都具有一定的芳香性。2、比苯容易发生亲电取代。3、亲电取代反应一般发生α位，如果α位已取代，则发生在β位。结构和苯类似。五元杂环分子中的键长有一定的平均化，电子云分布不平均，因此芳香性较苯环差，有某种程度的不饱和化合物的性质和环的不稳定性。它们的芳香性由强到弱的顺序为：离域能：噻吩：121.3kJ·mol-1吡咯：87.8kJ·mol-1呋喃：66.9kJ·mol-1+KOH+H2O+H2O+KOH化学性质1、吡咯的弱酸性：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.（1）呋喃、噻吩、吡咯在酸的作用下可质子化；（2）如：N-质子化（3）由于质子化反应，吡咯在强酸作用下会因 聚合而被破坏；（4）在稀的酸性水溶液中，呋喃的质子化在氧上发生并导致水解开环。2、亲电取代反应*1、亲电取代反应的活性顺序为：（1）概述吸电子诱导（-I）：O(3.5)N(3.0)S(2.6)给电子共轭（+C）：NOS综合：N贡献电子最多，O其次，S最少*2取代反应主要发生在α-C上；*3吡咯、呋喃对酸及氧化剂比较敏感，选择试剂时需要注意。八隅体结构最稳定*4、杂原子和取代基的定位效应A杂原子的定位效应：B取代基的定位效应：第一取代基进入到杂原子的α-位。3位上有取代基时，呋喃、吡咯、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：（2）呋喃、噻吩、吡咯的卤化反应容易得多卤取代物。为了得一卤代(Cl,Br)产物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。+I2四碘吡咯KI（3）呋喃、噻吩、吡咯的硝化反应通常用比较温和的非质子硝化试剂；反应在低温下进行。（4）呋喃、噻吩、吡咯的磺化反应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。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。S+NSO3ClCH2CH2Clr.t.SSO3-Ba(OH)22Ba2+（5）呋喃、噻吩、吡咯的傅氏酰基化反应3、加氢反应可用催化加氢（6）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。4、Diels-Alder反应呋喃最易发生Diels-Alder反应糠醛又叫?-呋喃甲醛工业上利用玉米芯、大麦壳、高梁秆为原料，在酸作用下水解而得。具有芳香醛的特征，可以发生亲核加成、银镜反应和歧化反应等。稀HCl?+3H2O（二）吲哚苯并五元杂环化合物有苯并呋喃、苯并噻吩和苯并吡咯（吲哚）。吲哚为无色片状结晶，有浓烈臭味，但其纯品在极稀的浓度时却具有花香味，故可作为化妆品用的香料。m.p=52℃，b.p=253℃。吲哚可溶于热水、热乙醇、乙醚和苯，其化学性质与吡咯相似。吲哚的反应避免用强酸碱性比吡咯弱苯并五元杂环化合物比相应的简单杂环稳定；亲电取代反应活性比未稠合的低。可看作呋喃、噻吩或吡咯的“-CH=”被“-N=”取代，统称为“唑类”。与吡咯等类似，同样具有闭合的6个电子共轭体系，所以也都具有一定的芳香性。（三）两个杂原子的五元杂环噁唑噻唑咪唑吡唑1,3-唑1,2-唑青霉素噻唑环青霉素是噻唑的衍生物。青霉素G疗效最好。咪唑结构吡咯N的孤电子对处于p轨道一般胺中的N是sp3杂化。N的孤电子对处于sp3杂化轨道sp3轨道N的孤电子对处于sp2杂化轨道吡啶N与吡咯N均为sp2杂化。吡咯N(孤电子对参与共轭，所以碱性较弱)吡啶N(孤电子对不参与共轭，所以碱性较强)碱性1.1,2-唑与1,3-唑都有吡啶N，所以都有碱性。2.1,3-唑的碱性比1,2-唑强。因为两个杂原子互相影响大。3.碱性：咪唑＞噻唑＞噁唑由综合电子效应决定。化学反应——主要讨论亲电取代反应唑的反应性比呋喃、噻吩、吡咯差。1,2-、1