环烃和杂环化合物.ppt

吡咯环中每个碳原子上均有一个未参与杂化的p轨道，p轨道有一个电子；氮原子中未参与杂化的p轨道有两个电子（孤对电子）；因此吡咯环的共轭体系虽然只由五个原子组成，但共轭体系的π电子却有六个，离域π56使吡咯分子为富电子芳杂环。在吡啶分子中，氮原子未参与杂化的p轨道只有一个电子，孤对电子是在一个sp2轨道中，不参与形成共轭体系，离域π66因氮原子电负性大于碳原子使吡啶分子为缺电子芳杂环。芳杂环都具有闭合的共轭体系，但氧、硫、氮等原子的电负性比碳大，因此环上电子云密度的分布不如苯环那样高度平均化，因此芳香性及稳定性比苯差。第63页,共76页，星期六，2024年，5月?三、简单杂环化合物的性质1、亲电取代反应五元杂环为共轭体系，电荷密度比苯大，容易发生亲电取代反应。杂原子的吸电子能力较强，使杂环上电子云分布不均衡，与杂原子相邻的碳原子电子云密度较高，所以取代基主要进入α-位。亲电取代反应的活性为：呋喃吡咯噻吩说明：吡咯、呋喃、噻吩的亲电取代反应很容易进行，对试剂及反应条件必须有所选择和控制。第64页,共76页，星期六，2024年，5月（1）卤代反应—呋喃的活性最大，噻吩的活性最小。OO温度较高时，生成多卤代物。Br+Br2HAc+HBr第65页,共76页，星期六，2024年，5月（2）硝化反应不能用混酸硝化，一般是用乙酰基硝酸酯(CH3COONO2)作硝化试剂，在低温下进行。乙酰基硝酸酯第66页,共76页，星期六，2024年，5月（3）磺化反应呋喃、吡咯不能用浓硫酸磺化，要用特殊的磺化试剂——吡啶三氧化硫的络合物。H噻吩可直接用浓硫酸磺化：浓硫酸SO3H第67页,共76页，星期六，2024年，5月（4）傅-克酰化反应第68页,共76页，星期六，2024年，5月2、加氢还原反应第69页,共76页，星期六，2024年，5月3、吡咯的酸碱性吡咯虽然是一个仲胺，但碱性很弱。吡咯具有弱酸性，其酸性介与乙醇和苯酚之间。第70页,共76页，星期六，2024年，5月第71页,共76页，星期六，2024年，5月?四、常见杂环化合物1.呋喃呋喃（结构见表10－2）存在于松木焦油中，是无色液体，沸点是31.4℃,相对密度0.9336（20℃）,具有类似氯仿的气味，不溶于水，而易溶于乙醇、乙醚，它的蒸汽遇到被盐酸浸湿过的松木片时，即呈现出绿色，叫做松木反应，可用来鉴定呋喃的存在。2.噻吩噻吩（结构见表10－2）与苯共存于煤焦油中，由煤焦油取得的苯含0.5%的噻吩。噻吩是无色而有特殊气味的液体。沸点84℃,与苯相似，不易用蒸馏法分离出来。可利用噻吩比苯容易磺化的性质，用浓硫酸振荡含有噻吩的苯，则噻吩成为a-磺酸而溶于下层硫酸中，可从苯中分离出去。第72页,共76页，星期六，2024年，5月噻吩和吲哚醌在硫酸作用下显蓝色，利用它来检验苯中的噻吩。噻吩是含有一个杂原子的五元杂环化合物中最稳定的一个。噻吩具有不饱和性，可以加成有如下的性质：3.吲哚吲哚（结构见表10－2）是结晶固体，熔点52℃，沸点235℃。可溶于热水、乙醇及乙醚中。它存在于煤焦油中，蛋白质腐败时也有吲哚产生。纯吲哚在浓度极稀时，有花香味，用于香料工业中。第73页,共76页，星期六，2024年，5月4.喹啉和8-羟基喹啉喹啉（结构见表10－2）为无色油状液体，沸点238℃，难溶于水，易溶于有机溶剂中，有恶臭。与吡啶相似，喹啉是叔胺，有弱碱性，能与强酸作用生成盐，它能与金属离子形成配合物。8-羟基喹啉是喹啉的重要衍生物，其特点是分子中的羟基上有一个能被金属离子取代的氢原子。此外，其杂环上的氮原子能提供一对未共用电子对与金属离子形成一个配位键。因此，8-羟基喹啉能与Mg、Al、Mn、Fe、Cd、Ni、Cu等金属离子配合形成配合物而难溶于水而沉淀下来，在分析化学中用于测定这些离子。8-羟基喹啉的化学结构为：第74页,共76页，星期六，2024年，5月生物碱是一类存在于生物体内的、对人和动物有强烈生理效应的碱性含氮化合物，由于主要存在于植物中，所以常称为植物碱。大多数生物碱有旋光性，许多生物碱对人畜有很强的生理作用。第75页,共76页，星期六，2024年，5月感谢大家观看第76页,共76页，星期六，2024年，5月磺化反应是可逆的，苯磺酸与稀硫酸共热时可水解脱下磺酸基。此反应常用于有机合成上控制环上某一位置不被其它基团取代，或用于化合物的分离和提纯。第31页,共76页，星期六，2024年