第十六章杂环化合物方案课件.ppt

第十六章 杂环化合物,Heterocyclic compound,主要内容：1.分类和命名2.结构3.化学性质4.重要的衍生物简介。,芳香性判断,碱性（含氮杂环碱性的比较）,亲电取代,氧化还原反应,吡啶的亲核取代,一.分类和命名,1.分类,六员杂环,稠杂环,quinoline,indole,iso-quinnoline,purine,2.命名,、译音加口旁。、编号：首先从杂原子开始，若含2个 或2个以上杂原子编号的优先顺序为 OSNHN。、嘌呤的特殊编号。,例：,-呋喃甲醛(糠醛),-吡啶甲酸 噻唑 吡唑,8-羟基喹啉 4-氨基-2-氧嘧啶 6-氨基嘌呤(胞嘧啶)(腺嘌呤),2-氨基-5-苯甲酰基苯并咪睉,8-羟基-喹啉-5-磺酸 1,3,7-三甲基嘌呤-2,6-二酮,1H-吡咯,2H-吡咯,1H-吲哚,3H-吲哚,9H-嘌呤,7H-嘌呤,二、结构(一)吡咯和吡啶的结构：,吡咯环上N原子采取SP2杂化,P轨道一对电子参与P-共轭，形成六电子五原子的共轭体系，与苯的电子六电子六原子结构相比，吡咯环上的电子云密度高。N原子上的电子云密度降低。,吡啶环的N原子也是SP2杂化，N原子的P 轨道与碳上P轨道形成六电子六原子的共轭体，N原子上未成键的孤对电子在SP2杂化轨道上，未参与共轭为N原子所独有，N原子上的电子云密度较高。与苯环相比，由于N原子的电负性较大，故吡啶环上的电子云密度较苯环上的电子云密度低。,吡啶的结构,总结：,3.N上的电子云密度：脂肪胺NH3 吡啶苯胺吡咯,2.环上电子云密度：五元环 苯胺 苯 六元环 硝基(吡咯等)(吡啶等),1.杂环化合物多具有芳香性(芳杂环)，芳香性 的 判断可根据Hckel规则：环内各原子共平面且有环状闭合的共轭体系，离域电子数=4n+2。,三、性质：,1、碱性比较：,温和的磺化、烷基化、酰化及硝基化试剂：,例：,2、亲电取代：取代反应速度：取决于环上的电子云密度。吡咯呋喃噻吩苯,乙醚,吡啶,例：,取代位置：发生在电子云密度高的位置即：吡咯发生在(邻)-位 吡啶发生在(间)-位。,机制:,E+进攻吡咯(邻)-位的共振式（三种）：,E+进攻吡咯(对)-位的共振式（两种）：,结论：由于(邻)-位反应中间体较稳定，过渡态能量低，反应速度快，因此吡咯亲电取代反应易 在(邻)-位发生。,E+分别进攻吡啶，位的共振式：,（极不稳定）,（极不稳定）,结论：位和 位都有极不稳定的共振式，而位进攻则没有，因此吡啶的亲电取代反应发生在位上。,3、吡啶亲核取代反应,吡啶环是一个“缺电子”体系。当吡啶2-位(或4-位)具有优良的离去基团(如卤素)时，较弱的亲核试剂(如：NH3、H2O等)就能反应。,4、氧化：吡啶比苯还难被氧化,-吡啶甲酸,可见：电子云密度较高的环较易被氧化。,而当氢化时吡啶比苯容易：,六氢吡啶（哌啶）,对于氧化剂环的稳定性顺序为：,思考：当喹啉，吲哚，对-苯基硝基苯和对-苯基 苯胺进行亲电取代时，取代基优先进于哪个位置。,5、吡啶的水溶性,吡啶是一个极性分子，偶极矩为2.26D。,水溶度：任意比例 1：1 1：1 微溶,(四)重要的杂环化合物：吡咯衍生物：叶绿素、血红素、VB12等，都 含有卟吩环的基本骨架。卟吩环由4个吡咯环的-C通过次甲基（-CH=）相连而成的共轭体系，显示芳香性。,卟吩,血红素,pKb=6.8,5-甲基,4-甲基,维生素PP：,-吡啶甲酸（烟酸）,雷米封(Remifonum)：,-吡啶甲酰胺（烟酰胺）,异烟酰肼,优良的抗结核药。,吡啶衍生物：,核酸中的碱基：,嘧啶碱：,胞嘧啶(C),尿嘧啶(U),胸腺嘧啶(T),互变异构体,嘧啶,嘌呤碱：,腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),嘌呤,次黄嘌呤、黄嘌呤和鸟嘌呤为嘌呤碱在体内 的代谢产物。其中：,酮式 烯醇式,下列化合物中最难发生亲电取代反应的是,叶绿素、血红素等都含有的杂环是A、吡啶 B、咪唑 C、噻唑 D、嘧啶 E、吡咯,亲电取代反应发生在-位的是,补充：,喹啉的合成（Shraup合成法）,反应过程：,1、甘油醛脱水生成丙烯醛：,吲哚的合成（Fischer-indol synthesis),人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,