有机化学课件：17杂环化合物

1、第十七章 杂环化合物,碳原子和至少一个其它原子,如氧、硫、氮等组成的环，称为杂环。含有杂环的化合物称为杂环化合物。 特点：1、 数量多，约占已知有机化合物的三分之一； 2、对生命科学有极为重要的意义，与生物的生长、 发育、 繁殖，遗传、变异关系密切。 本章介绍的杂环化合物：具有4n+2个电子的闭合共轭体系,氨苄青霉素钠,头孢氨苄,叶绿素,血红素,17.1 杂环化合物的分类、命名和结构,17.1.1 分类和命名,单杂环和稠杂环； 单杂环：五元杂环和六元杂环。 稠杂环：苯环与单杂环，或两个以上的单杂环稠并而成。 见书上P559 表 17-1 P560 表 17-2,芳香性杂环、非芳香性杂环,一、分

2、类,吡咯 噻吩 呋喃 咪唑 噻唑 噁唑,二、命名,英译法，编号：位置从杂原子开始，多杂原子按O、S、N顺序,吡啶 嘧啶 吡喃,嘌呤,喹啉,异喹啉,吲哚,17.1.2 结构和芳香性,休克儿规则，电子数符合4n+2的环闭体系具有芳香性,17.1.2 结构和芳香性,结构决定化合物的性质，对它们的性质预测如下,1、芳香性,2、含氮化合物碱性,17.2 五元杂环化合物,17.2.1 物理性质,17.2.2 化学性质,亲电取代反应的特点： 活性：吡咯 呋喃 噻吩 苯； 位比位活泼,一、呋喃及其衍生物 缓和的条件下进行亲电取代。遇强酸立即分解、甚至发生聚合,1、呋喃的亲电取代反应,卤代,Br2的浓度大时易产

3、生2,5-二溴呋喃,硝化,磺化,酰化,2. 呋喃的加成反应 加氢,双烯合成,内式产物为主,3、糠醛,糠醛（呋喃甲醛），最初是从米糠与稀酸共热制得的,性质和用途 无色液体，沸点162 C,能溶于醇, 醚等有机溶剂中,对水的溶解度为9%.无-氢的醛;具不饱和呋喃杂环: (1) 良好的溶剂 精炼石油的溶剂;精制松香;脱除色素;溶解硝酸纤维等,2）催化加氢,3）氧化反应,4）歧化反应,5） 工业上制备呋喃的主要方法 将糠醛蒸气与水气混合，在催化剂存在下加热,二、 噻吩 亲电取代反应在较缓和的条件下进行. 1 噻吩的亲电取代反应,卤代,硝化,经水解，又得到噻吩,磺化,经水解，又得到噻吩,酰化,2、噻吩的

4、加成反应 加氢,双烯合成,沸点：吡咯 噻吩 呋喃 亲电取代反应活性： 吡咯 呋喃 噻吩 苯,三、吡咯和吲哚 缓和条件下进行亲电取代。遇强酸极易发生开环、聚合等反应。 1：吡咯的亲电取代反应,卤代,硝化,磺化,酰化,2、吡咯的加成反应 加氢,3、吡咯的弱酸性 弱酸性（酸性介于醇和酚之间），Ka = 10-15; 与固体KOH反应生成钾盐,4、吡咯的衍生物,N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP） 一种优良的溶剂,能与醇、醚、酮、芳烃、氯代烃、植物油混溶，能溶解聚氯乙烯、尼龙、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等,叶绿素,血红素,5、吲哚,A、亲电取代反应(发生在3位,1）卤代,2）硝化,3）磺化,很好的溶剂，由

5、于与氯化钙络合，常用氢氧化钾干燥。 亲电取代反应与硝基苯相似,一、碱性(pKb = 8.8) 比苯胺(pKb = 9.3),吡咯(pKb = 13.4)强，但比脂肪胺及氨(甲胺pKb = 3.36)弱：与盐酸生成吡啶盐酸盐，与硫酸生成吡啶硫酸盐，碱化后生成吡啶,17.3 六元杂环化合物,17.3.1吡啶和嘧啶,与三氧化硫生成三氧化硫-吡啶加合物，是缓和的磺化剂,与三氧化铬的加合物是缓和的氧化剂,与酰氯生成盐，是良好的酰化剂,与卤烷生成相当于季铵盐的产物,二、取代反应,A：卤代：溴，300 C, 或发烟硫酸催化， 130 C,B： 磺化：硫酸，300 C,硫酸汞催化,C：硝化：混酸，300 C,

6、D：亲核取代反应 与氨基钠反应生成氨基吡啶,E：氧化与还原 侧链被氧化，如3-甲基吡啶被高锰酸钾碱性溶液氧化为3-吡啶甲酸,用过酸氧化，生成氧化吡啶,催化氢化，或乙醇和钠还原得六氢吡啶,一、存在与制法 存在于煤焦油和骨焦油中。 斯克洛浦合成法：苯胺、甘油、浓硫酸和硝基苯共热,17.3.2 喹啉和异喹啉,用CH2=CHCOCH3代替甘油，则得到4-甲基喹啉,如用2-丁烯醛代替甘油，得到2-甲基喹啉,二、亲电取代反应：发生在苯环上,与混酸反应生成5-硝基喹啉或8-硝基喹啉,与发烟硫酸(90C)或浓硫酸(220C)反应，主要生成8-喹啉磺酸,三、亲核取代反应,发生在吡啶环，如与氨基钠反应生成2-氨基喹啉,四、氧化反应 苯环被破坏，如用高锰酸钾氧化得