有机化学经典课件17PPT课件

1、作业（作业（P429P429）5 5、7 7、8 8、1010、1111。第十七章第十七章 杂环化合物杂环化合物第1页/共47页一般把除碳以外的成环原子叫杂原子，常见的杂原子有氧、硫和氮： 环系中可含一个、两个或多个相同或不同的杂原子。环可以有三元环、四元环、五元环、六元环或更大，可以是稠合的环。第十七章 杂环化合物 杂环化合物种类繁多，约占全部已知有机化合物的 三分之一。第2页/共47页这些化合物的性质与相应的脂肪族化合物相近。 本章介绍的是具有不同芳香性的杂环化合物（简称芳杂化合物）。 已经学过的杂环化合物：第3页/共47页按骨架分类:五元杂环、六元杂环;单杂环和稠杂环等。 命名按英文音译

2、。常见的杂环有：17.1 杂环化合物的分类和命名喹啉 呋喃 噻吩吡咯吡啶吲哚 噻唑 嘧啶第4页/共47页 命名1：带有取代基的杂环化合物，以杂环为母体，从杂原子开始顺着环编号；当环上含有两个或以上相同的杂原子时，应使杂原子所在位次的数字最小；环上有不同杂原子时，按O、S、N的次序编号： 命名2：环上只有一个杂原子时，有时也把靠近杂原子的位置叫 位，其次为 位，再次为 位：第5页/共47页 含有两个或以上的相同杂原子的单杂环衍生物，编号从连有取代基（或氢原子）的那个杂原子开始，顺序定位，使另一个杂原子的位次保持最小：第6页/共47页命名3：根据相应的碳环来命名。把杂环看作相应碳环中的碳原子被杂原

3、子取代而形成的化合物，命名时在相应的碳环名称前加上杂原子的名称： 在没有误会的情况下，“杂”字可以省去。第7页/共47页（1）五元杂环化合物呋喃、噻吩、吡咯的结构 五个原子处于同一平面；有一个闭合的共轭体系。 杂原子的未共用电子对参加了芳香性的六 电子体系的形成。体系符合4n+2休克尔规则。17.2 杂环化合物的结构与芳香性杂原子均以sp2杂化（未杂化的P上有2个电子参加成环）p(2), sp2(1,1,1)p(2), sp2(1,1,2)p(2), sp2(1,1,2)第8页/共47页 呋喃、吡咯、噻吩环中的杂原子上的未共用电子对参与了环的共轭体系，使环上的电子云密度增大，故比苯容易发生亲电

4、取代反应，取代通常发生在 -位。 芳香性程度的比较：第9页/共47页芳香性强弱的次序 苯 噻吩 吡咯 呋喃取代反应活性的次序 吡咯 呋喃 噻吩 苯离域能离域能：152 117 88 67 KJ/mol -0.10 -0.03 -0.06 0 (不一致不一致)位电子位电子云密度云密度第10页/共47页 氮原子与碳原子处在同一平面。 吡啶的结构与苯相似，符合休克尔规则，具有芳香性 吡啶在发生亲电取代反应较苯困难，主要发生在 位。 相对来说，吡啶较易发生亲核取代反应，取代基往往进入 位。（2）六元杂环化合物吡啶杂原子均以sp2杂化（未杂化的P上有1电子参加成环）P(1), Sp2(1,1,2)第11

5、页/共47页 由于芳杂环中电子的离域作用，环中的单、双键与孤立的单、双键不同，因此，可用下列式子表示： 也可用共振式的叠加来表示，如吡咯： 芳香族化合物的电荷分布： 环上碳原子电荷密度比苯大的称为多 芳杂环，通常为五元芳杂环；比苯小的，称为缺 芳杂环，六元杂环。第12页/共47页 电子数=6 电子数=8 电子数=6非共轭体系 电子数=6 电子数=6N有3个 键的,如-NH-,则N为SP2（1,1,1）,剩余P=2电子( 电子)N有2个 键的,如-N=,则N为SP2（1,1,2）,剩余P=1电子( 电子) 作业第8题:下列化合物哪些具有芳香性？有芳香性有芳香性有芳香性有芳香性有芳香性有芳香性有芳

6、香性有芳香性反芳香性反芳香性无芳香性无芳香性第13页/共47页存在于松木焦油中，为无色液体，难溶于水，易溶于有机溶剂。其蒸汽遇有被盐酸浸过的松木时，即呈绿色（叫松木反应，鉴别呋喃的存在）。 工业上用糠醛（ -呋喃甲醛）制备： 实验室采用糠酸加热脱羧制得：17.3 五元杂环化合物呋喃（1）呋喃的制备第14页/共47页 呋喃具有芳香性，较苯活泼，容易发生取代反应；还有一定程度的不饱和化合物的性质(发生加成反应)。 溴代： 硝化（缓和试剂）： 磺化（缓和试剂）：吡咯与SO3的络合物（2）化学性质（A）取代反应 位取代第15页/共47页 （使用缓和路易斯酸催化剂） 呋喃具有共轭双键的性质(双烯合成)

7、在催化剂作用下,呋喃加氢生成四氢呋喃 (优良的溶剂和有机原料): 傅-克酰基化反应四氢呋喃（B）加成反应无芳香性第16页/共47页 学名: -呋喃甲醛。制造糠醛树脂等。（1）糠醛的制法（麦杆、花生壳、甘蔗渣等含多缩戊糖的物质）：糠醛第17页/共47页 糠醛在醋酸存在下与苯胺作用显红色检验糠醛； 糠醛具有一般醛基的性质：（2）性质和用途 糠醛可发生银镜反应；第18页/共47页 糠醛为没有 -氢的醛，其性质与苯甲醛或甲醛相似：B：生成 -呋喃丙烯酸 A：坎尼扎罗反应（歧化反应）普尔金反应（Perkin）第19页/共47页 噻吩存在于煤焦油的粗苯中，约为粗苯含量的0.5%在石油和页岩油中也含有噻吩及

8、其同系物。 噻吩的结构：（1）噻吩的制法噻吩丁烷、丁烯和丁二烯方法1第20页/共47页方法3实验室制法方法2第21页/共47页（2） 噻吩的性质亲电取代发生在 位傅-克反应第22页/共47页吡咯 吡咯的制备（A）弱酸性第23页/共47页（B）取代反应偶合反应四碘吡咯四碘吡咯常用来代替碘仿作伤口消毒剂.第24页/共47页吲哚 吲哚的结构 异吲哚的结构苯并吡咯NHNH第25页/共47页（1）存在和制取存在于煤焦油和页岩油中。（2）性质（A）碱性吡啶环上氮原子有一对未共用电子没参加环上的共轭体系，因此能与质子结合，具有弱碱性： 吡啶容易和SO3结合生成N-磺酸吡啶，作为缓和的磺化剂。17.4 六元杂

9、环化合物吡啶第26页/共47页 吡啶与叔胺相似，可与卤烷结合生成相当于季铵盐的产物，受热则发生分子重排而生成吡啶的同系物： 吡啶与酰氯作用生成盐，是良好的酰化剂：第27页/共47页（B）取代反应亲电取代反应与硝基苯类似，发生在 位；较苯难磺化、硝化和卤化。吡啶不能起傅-克反应亲电取代亲电取代 位取代位取代第28页/共47页 与硝基苯相似：吡啶与强的亲核试剂起亲核取代亲核取代反应，主要生成 取代产物（齐齐巴宾反应）： 与2-硝基氯苯相似，2-氯吡啶与碱或氨等亲核试剂作用，可生成相应的羟基吡啶或氨基吡啶：强的亲核试剂亲核取代亲核取代 取代产物取代产物第29页/共47页（C）氧化与还原吡啶比苯稳定，

10、不易被氧化剂氧化。吡啶的同系物被氧化时总是侧链先氧化而芳杂环不破坏，生成相应的吡啶甲酸：第30页/共47页 吡啶用过氧羧酸氧化（或30%的H2O2和CH3COOH作用）时，生成吡啶N-氧化物或称氧化吡啶： 吡啶经催化氢化或用乙醇和钠还原，可得六氢吡啶：作业5(3)湿AgOH, ？第31页/共47页尼古丁吡啶和哌啶的衍生物第32页/共47页喹啉和异喹啉喹啉的制备第33页/共47页喹啉的化学反应 亲电取代，进入苯环的5，8-位（异环异环） 亲核取代，进入吡啶环的-位（同环同环）第34页/共47页 苯环的破裂 吡啶环的氢化 苯环和吡啶环均氢化第35页/共47页（2）异喹啉异喹啉比较重要的衍生物罂粟碱

11、、黄连素罂粟花罂粟花第36页/共47页17.5 嘧啶、嘌呤及其衍生物 （1）嘧啶的衍生物广泛存在于生物体内。是核酸的重要组成部分第37页/共47页（2）嘌呤及其衍生物 嘌呤的结构是核酸的重要组成部分 嘌呤的衍生物（1）第38页/共47页 嘌呤的衍生物（2）尿酸尿酸咖啡碱咖啡碱第39页/共47页有机化合物和合成方法 资料：资料：* 1900-2000年的100年中，化学合成和分离了2285万种化合物（包括天然产物、药物、材料等）。其中大部分都是有机合成的产物。* 许多天然存在的有机化合物，包括复杂的天然产物，都可以用有机合成方法制得。第40页/共47页* 生命科学: 生物大分子，生物活性分子，生

12、化分析试剂等* 医药学: 药物，药理、病理分析试剂等* 农业: 农药、农用化学品等* 石油: 石油化工产品等* 材料科学: 高分子化合物，功能材料等* 食品: 食品添加剂等* 日用化工: 染料，涂料，化装品等有机合成是有机化学中永不枯竭的研究资源第41页/共47页有机合成是从容易得到的简单工业原料（有机或 无机试剂），通过一步或多步反应来制 备所需的化合物。通常有机合成的方法有两种：（1）从已给的原料出发，通过有机反应逐步转变为所 需要的化合物（目标化合物）。这种方法一般是 目标化合物比较简单，反应步骤少；（2）逆向分析法从目标化合物开始，通过“切断” 和倒推，以得到简单的起始原料。 （反合成

13、分 析）。第42页/共47页目标分子即打算加以合成的分子，以TM表示。切断用于合成上的一种方法，即将分子的一个键切断，使分子转变成一种以上的可能原料，这是化学反应中的逆过程。合成子在切断时所得出的概念性的分子碎片，通常是离子。第43页/共47页合成步骤设计合成一种目标分子应尽可能考虑以下几点：1、步骤少 (多则总产率低、时间、原材料消耗多)；2、产率高 (副反应少，分离能化简)；3、原料便宜易得 （还要加上无毒、少毒）反应条件、 设备易于实现；还应加上绿色化学的考虑： (“原子 经济性”，污染尽可能少)。 在设计一种合成法时，应主要考虑基本骨架骨架的构成、官能团官能团的引入，基团的保护与去除基团的保护与去除及立体化立体化学学等因素。第44页/共47页有机化学最后三章的学习 第十八章第十八章 碳水化合物碳水化合物 第十九章第十九章 氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 核酸核酸 第二十章第二十章 元素有机化合物元素有机化合物 提供多媒体课件（已经做好，可以拷贝）；提供多媒体课件（已经做好，可以拷贝）； 希望同学在假期里自学这三章；希望同学在假期里自学这三章； 准