基础有机化学杂环化合物.ppt

1,杂环化合物的分类和命名；五元、六元杂环化合物的结构和性质；稠杂环化合物，喹啉的制法；了解生物碱、毒品的种类与危害。,呋喃、吡咯、噻吩的结构和性质；吡啶、喹啉的结构和性质。,2,杂环化合物的重要性,数量多，占有机物的40%,功能多,18-1杂环化合物的分类和命名,常见的杂原子：O、N、S,非芳香性杂环化合物(脂杂环),芳香性杂环化合物(芳杂环)(本章讨论),四氢呋喃,1,4-二氧六烷,六氢吡啶,等,3,单环,五元环,含一个杂原子,呋喃 吡咯 噻吩,含两个杂原子,噁唑 咪唑 噻唑,异噁唑 吡唑 异噻唑,六元环,4,含一个杂原子：,吡啶 吡喃,含两个杂原子：,哒嗪 嘧啶 吡嗪,稠杂环,5,喹啉 异喹啉 蝶啶 丫啶,吲哚 嘌啉 咔唑,命名,6,1、音译名（同音汉字加“口”字旁,2、当作碳环芳香化合物的衍生物 如：,3、环上原子的编号顺序 从杂原子开始 1，2，3，4 不止一个杂原子，按O，S，N顺序编号 取代基位次之和最小原则,2、含一个杂原子的五元杂环化合物,7,一、结构特点：,1、,56，具有芳香性（闭合共轭大 键，电子数符合4n2规则）,2、芳香性顺序：,电负性 O、N、S 3.5 3.0 2.5,8,亲电取代反应活性顺序:,吡咯 呋喃 噻吩 苯,位电子云密度较大,都能发生亲电取代反应，活性比苯？,大,9,理解,给电子共轭：N O S,亲电取代反应活性顺序,吡咯 呋喃 噻吩苯,离域能：噻吩：121.3 kJmol-1吡咯：87.8 kJmol-1呋喃：66.9 kJmol-1,芳香性（稳定性）:噻吩吡咯呋喃,10,1、卤代,（一）亲电取代反应,2-溴噻吩,反应强烈，易得多卤代物。为得一卤代(Cl,Br)产物，采用低温、溶剂稀释等温和条件,碘不活泼，有催化剂才能一元取代,11,2、硝化,混酸,环裂,焦油状,(可能发生二烯聚合),(35%),混酸,CH3COONO2,-10/乙酐,NO2,CH3COONO2,-10/乙酐,注：CH3COONO2 硝酸乙酰酯,12,呋喃,噻吩和吡咯易氧化,一般不用硝酸直接硝化;需用较温和的非质子硝化试剂，如：硝酸乙酰酯。反应在低温下进行。,13,焦油状（因聚合）,2-吡咯磺酸或噻吩-2-磺酸,3、磺化,浓硫酸,2-呋喃磺酸,2-噻吩磺酸,噻吩易磺化而溶于浓H2SO4，可利用这一性质除去苯或汽油中的噻吩,(固体，含量90%),14,4、酰基化,上述反应可看出亲电取代反应活性:吡咯呋喃噻吩,2-乙酰基吡咯,15,(二)加成反应,催化加氢：,16,双烯合成：,呋喃与顺丁烯二酸酐很容易加成，噻吩较难，吡咯一般不发生双烯合成。,17,（三）吡咯的特性,.,碱性:,R2NH,PKa,15（PH=5）,N=N+,R2NH,弱酸性,18,二、呋喃甲醛（糠醛）,最初由米糠和酸共热制得,1、制法,米糠、麦杆、玉米芯、棉子壳、甘蔗渣、花生壳、高梁杆、大麦壳等 稀酸(硫酸或盐酸),水解,去水环化,戊糖,糠醛,多缩五糖（半纤维素或五聚糖）,戊糖,(C5H8O4)n+nH2O,19,2、化学性质,可能有哪些化学性质？,糠醇,四氢糠醇,还原,糠酸钠,氧化,歧化,O2/Cu 2O,55,用途：可制备多种化工产品,20,18-3六员杂环化合物,吡啶,衍生物广泛存在于自然界，合成药物及Vpp及VB6中,共轭效应和诱导效应都是吸电子的,结构,孤电子对在sp2杂化轨道上。,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。亲电取代时，环上N起间位定位基的作用.亲核取代时，环上N起邻对位定位基的作用。,21,1、碱性,PKb=8.8,R4NOH 脂肪胺 NH3,+,-,PKb,9.3,4.7,22,与无机强酸成盐,+HCl,+CH3COOH,23,（2）C上的亲电取代（活性小于苯，主要在位）,Br2300,H2SO4,350,HNO3,H2SO4 300,注意：不发生 付氏反应,（3）亲核取代（与强亲核试剂反应,主要在 位）,24,反应特点*1 不能发生傅氏烷基化、酰基化反应。*2 硝化、磺化、卤化必须在强烈条件下才能发生；*3 吡啶环上有给电子基团时，反应活性增高；*4 吡啶N可以看作是一个间位定位基。,综上:在温和条件下，亲电试剂主要与N反应；在强烈条件下，C取代为主,25,（4）氧化与还原,氧化：比苯稳定，环的氧化比苯难，吡啶同系物可被氧化,3-吡啶甲酸（烟酸）,KMnO4,OH,-,还原：,+H2,六氢吡啶（哌啶）,（2 胺）,Ni,P,溶于水，碱性大于吡啶.,