单杂原子五元杂环化合物

1、第四章第四章 单杂原子的五元杂环单杂原子的五元杂环化化 合合 物物 在在1960年以来，许多具有重要生理活性的天然存在的五员杂环化合物的年以来，许多具有重要生理活性的天然存在的五员杂环化合物的发现发现 ，研究工作发展迅速，如每年研究吡咯化合物的论文就有几百篇，研究工作发展迅速，如每年研究吡咯化合物的论文就有几百篇(CA)，有人称之为吡咯化学的复兴时代。有人称之为吡咯化学的复兴时代。五五员员杂杂环环体体系系（单单杂杂原原子子）饱饱和和五五员员杂杂环环体体系系（环环戊戊烷烷型型）不不饱饱和和五五员员杂杂环环体体系系（环环戊戊二二烯烯型型）饱饱和和五五员员杂杂环环体体系系ONHSSOO四四氢氢呋呋喃

2、喃四四氢氢吡吡咯咯四四氢氢噻噻吩吩环环丁丁砜砜不不饱饱和和五五员员杂杂环环体体系系ONHS呋呋喃喃吡吡咯咯噻噻吩吩一、环戊二烯型杂环体系一、环戊二烯型杂环体系1、结构与物性、结构与物性X不不稳稳定定分分子子，二二聚聚体体无无芳芳香香性性稳稳定定芳芳香香性性65P- 共共轭轭ONHS芳芳香香性性富富电电子子芳芳环环体体系系ONHS偶偶极极作作用用0.419 D1.80 D0.71 D1.87 D从稻草、玉米棒等植物茎料中制取呋喃衍生物从稻草、玉米棒等植物茎料中制取呋喃衍生物-糠醛、糠酸糠醛、糠酸2、一般合成方法、一般合成方法O多多聚聚戊戊糖糖H3+OOHOOHOHOHOHOHCHOHOOHHOH

3、3+O-3H2OCHO（1）2+3型的环合反应型的环合反应XXX2C + 3X3C + 2X2C + 3Xa. -氨基酮和含活性亚甲基的羰基化合物的缩合反应氨基酮和含活性亚甲基的羰基化合物的缩合反应(knorr反应反应)50%b. -卤代醛卤代醛(或酮或酮)与与-羰基酯的缩合反应羰基酯的缩合反应95%c. -羟基酮与炔二酸酯的缩合反应羟基酮与炔二酸酯的缩合反应80%d. -不饱和酮或醛与不饱和酮或醛与-氨基酸酯氨基酸酯(或巯基乙酸酯或巯基乙酸酯), 在醇碱催化下反应生成吡咯在醇碱催化下反应生成吡咯.e. -二羰基化合物与与活泼的硫醚二羧酸酯作用二羰基化合物与与活泼的硫醚二羧酸酯作用(Hinsb

4、erg)反应制取取代噻吩反应制取取代噻吩.（2）1+4型的环合反应型的环合反应 是一个杂原子或含杂原子的官能团与含四个碳原子的链状化合物发生是一个杂原子或含杂原子的官能团与含四个碳原子的链状化合物发生关环反应关环反应. .a. 1,4-二羰基化合物与与氨、碳酸铵、烷基伯胺、芳胺、杂环取代伯胺、肼、取二羰基化合物与与氨、碳酸铵、烷基伯胺、芳胺、杂环取代伯胺、肼、取 代肼和氨基酸等关环得到取代吡咯代肼和氨基酸等关环得到取代吡咯.Paal-knorr反应反应反应机理：加成十消除机理反应机理：加成十消除机理b. 1,4-二羰基化合物与与二羰基化合物与与P2S5反应生成相应的噻吩反应生成相应的噻吩.工业

5、上合成取代工业上合成取代噻吩的方法噻吩的方法.（3）通过环重排反应）通过环重排反应a. 缩环重排缩环重排（4）尤里耶夫反应）尤里耶夫反应b. 扩环重排扩环重排 某些三员杂环在加热或催化剂作用下，能发生扩环重排反应，生成相某些三员杂环在加热或催化剂作用下，能发生扩环重排反应，生成相应的吡咯等五员杂环。应的吡咯等五员杂环。对于有吸电子取代基的呋喃，一般产率很低。对于有吸电子取代基的呋喃，一般产率很低。3 化学性质和反应化学性质和反应（1）芳香性与亲电取代反应）芳香性与亲电取代反应 由于五员杂环体系是芳香性的，并且比苯的亲电取代反应活性还要大些，由于五员杂环体系是芳香性的，并且比苯的亲电取代反应活性

6、还要大些，因为杂原子上的孤对电子参与共轭，并因为杂原子上的孤对电子参与共轭，并“流向流向”环碳原子。环碳原子。+ H2SO4SO3H+ H2SO4SSSO3H室温亲电取代反应活性亲电取代反应活性:ONHS主要发生在主要发生在-位上位上呋喃、吡咯与呋喃、吡咯与HNO3反应，环本身被破坏，要用弱硝化试剂。反应，环本身被破坏，要用弱硝化试剂。硝酸乙酰酯硝酸乙酰酯环上有吸电子基团时，环被钝化而稳定环上有吸电子基团时，环被钝化而稳定与溴反应十分剧烈，得多溴产物。与溴反应十分剧烈，得多溴产物。温和溴化试剂，二氧六环溴化物温和溴化试剂，二氧六环溴化物傅傅-克反应克反应（2）不饱和性与加成反应）不饱和性与加成

7、反应A。催化加氢反应。催化加氢反应+ 2 H2OR-Ni 107 Pa80160oCO+ 2 H2NR-Ni (735)107 Pa150200oCRNRB。4+2 型的环加成反应型的环加成反应C。光激加成反应。光激加成反应O+2540 Ahv Me2COoOD。2+1 型加成反应型加成反应O+hvCH2N2OCH2+ N2+ CH2=CH-CNNHCH3ONaNCH2CH2CNMichaclNHNO2NNO2CH3+ (CH3)2SO4OH-NHH 活泼二、环二、环戊烷型饱和杂环体系戊烷型饱和杂环体系1、四氢呋喃：、四氢呋喃： 环状的醚，环状的醚， 优良的溶剂优良的溶剂乙乙烯烯型型卤卤化化物

8、物或或芳芳基基氯氯化化物物不不能能发发生生正正常常的的格格氏氏反反应应实实现现乙醚MgTHFMg工业上生产尼龙工业上生产尼龙662、四氢吡咯：、四氢吡咯： 环状的二级胺，是合成药物、杀虫剂、杀菌剂的原料。环状的二级胺，是合成药物、杀虫剂、杀菌剂的原料。降压药物降压药物-五吡咯烷五吡咯烷胃长宁胃长宁HNO+NOCH2CH2CNCH2=CHCN 四氢吡咯在合成中的一个重要用途，是与各种醛、酮反应，生成烯胺。四氢吡咯在合成中的一个重要用途，是与各种醛、酮反应，生成烯胺。这是醛、酮化合物进行烷基化和酰基化反应的中间体这是醛、酮化合物进行烷基化和酰基化反应的中间体MichaelHN+OOH3COH3CO

9、OH3COOOKOH-CH3OH3、四氢噻吩及其砜衍生物、四氢噻吩及其砜衍生物S+ H2MoS2200 oC , 200 atmS+ H2SAl2O3400 oCSOHOHS+ H2O2SOO环丁砜，优良溶剂环丁砜，优良溶剂三、含其它杂原子的五员杂环化合物三、含其它杂原子的五员杂环化合物1885年年 Paal等第一个合成了硒吩等第一个合成了硒吩Se 直到上世纪直到上世纪7080年代，人们发现了一些很有价值的、具有生理年代，人们发现了一些很有价值的、具有生理活性的硒吩，如抗阻胺活性的活性的硒吩，如抗阻胺活性的-取代硒吩。取代硒吩。SeCH2N CH2CH2N(CH3)2PhHClRRPhPhOO

10、+ P2Se5SeRPhRPh二甲苯450 oCSeO+ H2SeMgOSeS与与化化学学性性质质相相似似Se+ HNO3（发发烟烟）SeNO2(CH3CO)2OTe碲碲吩吩SeOTeS芳香性顺序：芳香性顺序：+ Na2TeTe无无氧氧无无水水CH3OHCHCCCH+ (CH3CO)2OTeTeCOCH3SnBPSiHHMeMePhPhPhPhPhPhPhPhPhPhPhPh三三苯苯基基膦膦吩吩硅硅吩吩锡锡吩吩硼硼吩吩四、天然存在的生物活性物质四、天然存在的生物活性物质1、吡咯化合物、吡咯化合物1858年从骨焦油中分馏出来的年从骨焦油中分馏出来的.NH卟吩胆色素原卟吩胆色素原,在生物体中在生物

11、体中,能转能转变成卟啉、叶绿素、变成卟啉、叶绿素、VB12吡咯香料：吡咯香料：在咖啡、烤花生、玉米花和烟草中发现，属烤香型香精。在咖啡、烤花生、玉米花和烟草中发现，属烤香型香精。NHCOOHNHCOCH3NCOCH3CH3NH2CO从雄性斑蝴蝶中得到一种吡咯嗪酮从雄性斑蝴蝶中得到一种吡咯嗪酮昆虫激素：切叶蚁激素，是蚂蚁的信息标记昆虫激素：切叶蚁激素，是蚂蚁的信息标记 “导航路标导航路标”，又叫追踪激素，又叫追踪激素NHCOOCH3H3CNCH3O是目前唯一确定了的昆虫催春物质。是目前唯一确定了的昆虫催春物质。多吡咯化合物：存在于血红蛋白、叶绿素、多吡咯化合物：存在于血红蛋白、叶绿素、VB12中

12、。中。1972年年woodward 等人全合成了等人全合成了VB12历时二十余年。历时二十余年。脯氨酸，脯氨酸，20种氨基酸之一种氨基酸之一治疗青光眼治疗青光眼南瓜子氨酸南瓜子氨酸 L-型，对血型，对血吸虫的生长有明显抑制吸虫的生长有明显抑制丁公藤碱丁公藤碱IINHCOOHNHNH2COOH2、呋喃化合物、呋喃化合物OCOOH -呋喃甲酸是受感染了的甘薯中分离出来的苦呋喃甲酸是受感染了的甘薯中分离出来的苦味成分之一。味成分之一。OCH3玫瑰呋喃，精馏玫瑰油时得到，高级香料玫瑰呋喃，精馏玫瑰油时得到，高级香料呋喃香料（焦甜香味的香料）：加入到各种食品和饮料中。呋喃香料（焦甜香味的香料）：加入到各种食品和饮料中。OCH2SHOCH2SSCH3OCH2S-SCH2OOCH3H3CHOOOCH3H3COOCH3OORSRORRS3、噻吩化合物、噻吩化合物SSS三噻嗯，杀