杂环化合物PPT课件

1、有机化学有机化学授课授课杂环化合物杂环化合物有机化学有机化学授课授课 杂环化合物是指由碳原子和氧、硫、氮等杂原子共同组成的，具有环状结构的化合物。 本章所要讨论的杂环化合物是环系比较稳定，具有一定芳香性的化合物。 环醚、内酯、内酐和内酰胺等，不属杂环化合物。有机化学有机化学授课授课第一节第一节 杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名第二节第二节 五元杂环化合物五元杂环化合物第三节第三节 六元杂环化合物六元杂环化合物第四节第四节 重要的杂环化合物及其衍生物重要的杂环化合物及其衍生物*第五节第五节 生物碱生物碱有机化学有机化学授课授课第一节第一节 杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名

2、 一、杂环化合物的分类一、杂环化合物的分类五元杂环六元杂环。芳环并杂环杂环并杂环。 根据环的形式分类根据环中杂原子的数目分类杂环单杂环稠杂环含一个杂原子杂环含两个杂原子杂环有机化学有机化学授课授课 二、杂环化合物的命名二、杂环化合物的命名 1.译音法译音法 根据杂环化合物的英文名称，选择带“口”字偏旁的同音汉字来命名。 呋喃 噻吩 吡咯 咪唑 噻唑 (furan) (thiophene) (pyrrole) (imidazole) (thiazole)OSNHSNNNH有机化学有机化学授课授课吡啶 吡喃 嘧啶 吡嗪 吲哚 (pyridine) (pyran) (pyrimidine) (pyr

3、azine) (indole) 喹啉 异喹啉 嘌呤 苯并噻唑 (quinoline) (isoquinoline) (purine) (benzothiazole)NHNONNNNNNSNNNNNH有机化学有机化学授课授课2.系统命名法系统命名法 适用于杂环衍生物的命名适用于杂环衍生物的命名 (1) 选母体选母体与芳香族化合物命名原则类似，当杂环上连有R、X、OH、NH2等取代基时，以杂环为母体；如果连有CHO、COOH、SO3H等时，把杂环作为取代基 。 (2) 杂环编号杂环编号 杂环上连有取代基时，需要给杂环编号，编号规则如下。有机化学有机化学授课授课 从杂原子开始编号，杂原子位次为1。当

4、环上只有一个杂原子时，也可把与杂原子直接相连的碳原子称为位，其后依次为位和位。 2-呋喃甲醛（糠醛） 8-羟基喹啉 (-呋喃甲醛) （不叫8-喹啉酚） 12345N678OHO12345_CHO有机化学有机化学授课授课 若含有多个相同的杂原子，则从连有氢或取代基的杂原子开始编号，并使其他杂原子的位次尽可能最小。 NNHCH3_12345（4-甲基咪唑） 12345_ClSN（4-氯噻唑） 若含有不相同的杂原子，按O、S、N的顺序编号。有机化学有机化学授课授课12345678NNNNNHNH2123456789 COOH 某些特殊的稠杂环，不符合以上编号规则，有其特定的编号。 4-异喹啉甲酸 6

5、-氨基嘌呤（不叫6-嘌呤胺） 当当N上连有取代基时，往往用上连有取代基时，往往用“N”表示取代基表示取代基的位置。的位置。 N_CH3（N-甲基吡啶） 有机化学有机化学授课授课第二节第二节 五元杂环化合物五元杂环化合物 一、呋喃、噻吩、吡咯的结构一、呋喃、噻吩、吡咯的结构呋喃 噻吩 吡咯 呋喃、噻吩、吡咯电子数符合休克尔规则（4n+2），因此具有芳香性。ONHS. . .有机化学有机化学授课授课 在呋喃、噻吩、吡咯分子中，是由5个原子，6个电子组成的共轭体系，使环上碳原子的电子云密度增加，所以称为富电子芳杂环或多电子芳杂环。 另外，吡咯分子中的氮原子上连有一个氢原子，由于氮原子的p电子参与了环

6、上共轭，降低了对这个氢原子的吸引力，使得氢原子变得比较活泼，具有弱酸性。 呋喃、噻吩、吡咯分子中各原子间的键长并不完全相等，因此芳香性比苯差。 电负性强弱顺序是：氧氮硫， 芳香性强弱顺序是：苯噻吩吡咯呋喃。有机化学有机化学授课授课呋喃呋喃有机化学有机化学授课授课噻吩噻吩有机化学有机化学授课授课吡咯吡咯有机化学有机化学授课授课 二、呋喃、噻吩、吡咯的性二、呋喃、噻吩、吡咯的性质质 呋喃存在于松木焦油中，其蒸气遇到浸过盐酸的松木片时呈绿色绿色，叫做松木片反应松木片反应。此现象可用来鉴定呋喃。 噻吩存在于煤焦油的粗苯及石油中，在浓硫酸存在下，与靛红一同加热显示蓝色蓝色，反应灵敏。可用来检验噻吩。 吡

7、咯存在于煤焦油和骨焦油中，其蒸气或其醇溶液能使浸过盐酸的松木片呈红色红色，此反应可用来鉴定吡咯。有机化学有机化学授课授课 1. 亲电取代反应亲电取代反应 呋喃、噻吩、吡咯都比苯容易发生亲电取代反应，取代主要发生在位。它们反应的活性顺序为：吡咯呋喃噻吩苯吡咯呋喃噻吩苯。(1) 卤化卤化 O+ Br225Br_O+ HBr2-溴呋喃（75%）二氧六环S+ Br2Br_+ HBrSCH3COOH2-溴噻吩HN+ 4I2 + 4NaOHN_IIII+ 4NaI + 4H2O四碘吡咯有机化学有机化学授课授课(2) 硝化硝化 呋喃、噻吩、吡咯的硝化，常使用比较缓和的硝化剂（硝酸乙酰酯）在低温下进行硝化。硝

8、酸乙酰酯由硝酸和乙酸酐反应制得。OONO2+ CH3COONO2-530_CH3COOH+硝酸乙酰酯SNO2+ CH3COONO2_CH3COOHS0乙酸或乙酐+NNO2+ CH3COONO2_CH3COOHN-10HH+乙酐有机化学有机化学授课授课(3) 磺化磺化 呋喃和吡咯遇酸容易发生环的破裂，磺化时常使用比较缓和的磺化剂（吡啶三氧化硫）。_N SO3SO3HNClCH2CH2ClO+O+吡啶三氧化硫-呋喃磺酸-吡咯磺酸_N SO3SO3HN+NHNH有机化学有机化学授课授课利用此性质可分离或除去粗苯中的噻吩。利用此性质可分离或除去粗苯中的噻吩。-噻吩磺酸能溶于浓硫酸，而且易发生水解反应。

9、_SSO3H100150+ H2OS+ H2SO4（稀）噻吩在室温下可溶于浓硫酸，并发生磺化反应。 S_S+ H2SO4SO3H + H2O浓-噻吩磺酸有机化学有机化学授课授课2. 加成反应加成反应 ONi, 5MPa100+ 2H2O四氢呋喃S0.20.4MPaPdS+ 2H2四氢噻吩NNi200NH+ 2H2H四氢吡咯有机化学有机化学授课授课第三节第三节 六元杂环化合物六元杂环化合物 一、吡啶的结构一、吡啶的结构NN原子为sp2杂化 吡啶电子数符合休克尔规则，具有芳香性。吡啶的芳香性比苯弱。.有机化学有机化学授课授课吡啶吡啶有机化学有机化学授课授课二、吡啶的性质二、吡啶的性质 吡啶存在于煤

10、焦油及页岩油中。是一种弱碱，能使湿润的石蕊试纸变蓝，可用此性质鉴定吡啶。吡啶能与无水氯化钙生成配合物，所以不能使用氯化钙干燥吡啶。1.碱性碱性 吡啶氮原子上有一对孤对电子（吡啶氮原子上有一对孤对电子（sp2杂化电子）杂化电子）没有参与共轭，可与质子结合，因此具有碱性。没有参与共轭，可与质子结合，因此具有碱性。 不同化合物的碱性大小顺序为：N_NNHNH3NH2H四氢吡咯 氨 吡啶 苯胺 吡咯有机化学有机化学授课授课 吡啶容易与三氧化硫结合，生成吡啶三氧化硫。NN+SO3-+ SO3吡啶三氧化硫 吡啶与叔胺相似，也可与卤代烷作用生成季铵盐。 _N+ C15H31ClNC15H31Cl -+氯化十

11、五烷基吡啶N+ H2SO4NH+HSO4-2NaOHN+ Na2SO4 + 2H2O吡啶硫酸盐 利用此反应可分离、提纯吡啶，也可用吡啶吸收反应中所生成的酸。有机化学有机化学授课授课2.取代反应取代反应 吡啶的取代反应，主要发生在位，且反应比苯困难。吡啶不发生傅克反应。_N300300Br2 ,KNO3 + H2SO4NNNBr_NO2SO3H_220浓H2SO4 , HgSO4浮石，气相溴吡啶硝基吡啶吡啶磺酸有机化学有机化学授课授课3.加成反应加成反应 4.氧化反应氧化反应 HN+ H2PtCH3COOHN 吡啶比苯稳定，不易被氧化剂氧化，当环上连有含-氢的侧链时，侧链容易被氧化成羧基。_NC

12、H3_NCOOHKMnO4 , OH-吡啶甲酸（烟酸）_NCH3ONCOOH-吡啶甲酸（异烟酸）有机化学有机化学授课授课第四节第四节 重要的杂环化合物及其衍生物重要的杂环化合物及其衍生物一、呋喃衍生物一、呋喃衍生物1.糠醛糠醛O_CHO 糠醛具有芳香醛的特征。性质与苯甲醛相似，糠醛具有芳香醛的特征。性质与苯甲醛相似，可以发生氧化、还原、歧化及环上取代等反应。可以发生氧化、还原、歧化及环上取代等反应。2.呋喃唑酮（痢特灵呋喃唑酮（痢特灵 ）3.呋喃妥因（呋喃坦丁呋喃妥因（呋喃坦丁 ）_NOOO2NCH NO_OO2NCHNOONNH有机化学有机化学授课授课二、吡啶衍生物1维生素维生素B1CH2N

13、NNH2CH3H3CCH2CH2OHClNS-+3维生素维生素PP包括烟酸和烟酰胺两种物质。包括烟酸和烟酰胺两种物质。 2雷米封雷米封 又名异烟肼异烟肼。NNCOOHCONH2烟酸烟酰胺（ -吡啶甲酸）（ -吡啶甲酰胺）N CONHNH2异烟肼（ -吡啶甲酰肼）有机化学有机化学授课授课三、嘧啶三、嘧啶嘧啶 嘧啶具有弱碱性，可与强酸成盐，其碱性比吡啶弱。NNNH2OHNNNH2HONN4-氨基-2-羟基嘧啶 4-氨基-2-氧嘧啶 胞嘧啶（胞嘧啶（C）有机化学有机化学授课授课NNOHOHH3CNNOHOHH3C5-甲基-2，4-二氧嘧啶 5-甲基-2，4-二羟基嘧啶 胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）2，4

14、-二羟基嘧啶 2，4-二氧嘧啶 尿嘧啶（尿嘧啶（U）NNOHOHNNOHOH有机化学有机化学授课授课6-氨基嘌呤（腺嘌呤）（A )2-氨基-6-羟基嘌呤 2-氨基-6-氧嘌呤 鸟嘌呤（G）四、嘌呤四、嘌呤HNNOHH2NNNHONNHNNH2NNNHHNNNHHNNNH2NN有机化学有机化学授课授课第五节第五节 生物碱生物碱1物理性质物理性质一、生物碱的分类和命名一、生物碱的分类和命名 生物碱是指存在于生物体内，有一定生理活性的碱性含氮杂环化合物。 二、生物碱的性质二、生物碱的性质 2化学性质化学性质(1) 碱性碱性 (2) 沉淀反应沉淀反应 大多数生物碱或生物碱的盐类水溶液，能与一些试剂生成

15、不溶性沉淀。这些试剂称为生物碱沉淀剂生物碱沉淀剂。有机化学有机化学授课授课 沉淀剂是复盐、杂多酸和某些有机酸，例如，碘-碘化钾、碘化汞钾、碘化铋钾、磷钼酸、硅钨酸、 、苦味酸和鞣酸等。不同生物碱能与不同生物碱能与不同的沉淀试剂作用呈不同颜色的沉淀。不同的沉淀试剂作用呈不同颜色的沉淀。 (3) (3) 显色反应显色反应 一些氧化剂或脱水剂，例如，高锰酸钾、重铬酸钾、浓硝酸、浓硫酸、钒酸铵或甲醛的浓硫酸溶液等。它们能与不同的生物碱反应呈现不同的颜色。 显色剂在色谱分析上常作为生物碱的鉴定试显色剂在色谱分析上常作为生物碱的鉴定试剂。剂。有机化学有机化学授课授课三、重要的生物碱三、重要的生物碱 2麻黄碱麻黄碱 又名尼古丁尼古丁，剧毒，属吡啶衍生物类生物碱。为无色或微黄色液体，在烟草中以柠檬酸盐或苹果酸盐的形式存在。烟碱也是有效的农