有机化学第十二章杂环化合物和生物碱ppt课件

1、一般把除碳以外的成环原子叫杂原子，常见的杂原子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：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，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。可以是稠合的环。一、杂环化合物概述一、杂环化合物概述 杂环化合物种类繁多，约占全部已知有机化合物的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。三分之一。这些化合物的性质与相应的脂肪族化合物相近。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

2、杂环化合物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）。简称芳杂化合物）。 已经学过的杂环化合物：已经学过的杂环化合物：按骨架分类按骨架分类:五元杂环、六元杂环五元杂环、六元杂环;单杂环和稠杂环等。单杂环和稠杂环等。 命名命名按英文音译。常见的杂环有：按英文音译。常见的杂环有：二、二、 杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名喹啉喹啉 呋喃呋喃 噻吩噻吩吡咯吡咯吡啶吡啶吲哚吲哚 噻唑噻唑 嘧啶嘧啶 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

3、名命名2：环上只有一个杂原子时，有时也把靠近杂：环上只有一个杂原子时，有时也把靠近杂原子的位置叫原子的位置叫位，其次为位，其次为位，再次为位，再次为位：位： 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：命名命名3：根据相应的碳环来命名。把杂环看作相应碳环：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子取代而形成的化合物，命名时在中的碳原子被杂原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：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，在没有误会的情况下，“杂字可以省去。杂字可

4、以省去。1、五元杂环化合物、五元杂环化合物呋喃、噻吩、吡咯的结构呋喃、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。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杂原子的未共用电子对参加了芳香性的六芳香性的六电子体系的形成。电子体系的形成。体系符合体系符合4n+2休克尔规则。休克尔规则。三、三、 杂环化合物的结构杂环化合物的结构杂原子均以杂原子均以sp2杂化杂化未杂化的未杂化的P上有上有2个电个电子参加成环子参加成环）取代反应活性的次序取代反应活性的次序 吡咯吡咯 呋喃呋喃 噻吩噻吩 苯苯 -0.10 -0.03 -0.06 0 (不一致不一致)a位电

5、子位电子a云密度云密度 呋喃、吡咯、噻吩环中的杂原子上的未共用电子对呋喃、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取代反应，取代通常发生在比苯容易发生亲电取代反应，取代通常发生在-位。位。 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，主要发生在吡啶在发生亲电取代反应较苯困难，主要发生在位。位。2、六元杂环化合物、六元杂环化合物吡啶吡啶杂原子均以杂原子均以sp2杂化杂化未杂化的未杂化的P上有上有1电子电子参加成环）参加成环）P

6、(1), Sp2(1,1,2)存在于松木焦油中，为无色液体，难溶于水，易溶于存在于松木焦油中，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）。色叫松木反应，鉴别呋喃的存在）。 工业上用糠醛（工业上用糠醛（-呋喃甲醛制备：呋喃甲醛制备： 实验室采用糠酸加热脱羧制得：实验室采用糠酸加热脱羧制得：四、四、 五元杂环化合物五元杂环化合物1、 呋喃呋喃（1呋喃的制备呋喃的制备 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）：硝化缓

7、和试剂）： 磺化缓和试剂）：磺化缓和试剂）：吡咯与吡咯与SO3的络合物的络合物（2化学性质化学性质（A取代反应取代反应 位取代位取代 （使用缓和路易斯酸催化剂） 呋喃具有共轭双键的性质呋喃具有共轭双键的性质(双烯合成双烯合成) 在催化剂作用下在催化剂作用下,呋喃加氢生成四氢呋喃呋喃加氢生成四氢呋喃 (优良的溶剂优良的溶剂和有机原料和有机原料): 傅傅-克酰基化反应克酰基化反应四氢呋喃四氢呋喃（B加成反应加成反应无芳香性无芳香性 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其同系物。 噻吩的结构：（1噻吩的制法2、 噻吩噻吩丁烷、丁烯和丁烷、丁烯和丁二烯丁二烯方法

8、方法1方法方法3实验室制法实验室制法方法方法2（2） 噻吩的性质噻吩的性质亲电取代发生亲电取代发生在在位位傅傅-克克反应反应3、 吡咯吡咯 吡咯的制备吡咯的制备（A弱酸性弱酸性（B取代反应取代反应偶合反应偶合反应四碘吡咯常用来代替碘仿作伤口消毒四碘吡咯常用来代替碘仿作伤口消毒剂剂.4、 吲哚吲哚 吲哚的结构吲哚的结构 异吲哚的结构异吲哚的结构苯并吡咯苯并吡咯NHNH（1存在和制取存在和制取存在于煤焦油和页岩油中。存在于煤焦油和页岩油中。（2性质性质（A碱性碱性吡啶环上氮原子有一对未共用电子没参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：加环上的共轭体系，因

9、此能与质子结合，具有弱碱性： 吡啶容易和吡啶容易和SO3结结合生成合生成N-磺酸吡啶，磺酸吡啶，作为缓和的磺化剂。作为缓和的磺化剂。五、五、 六元杂环化合物六元杂环化合物1、 吡啶吡啶（B取代反应取代反应亲电取代反应与硝基苯类似，发生亲电取代反应与硝基苯类似，发生在在位；较苯难磺化、硝化和卤化。位；较苯难磺化、硝化和卤化。吡啶不能起傅吡啶不能起傅-克反应克反应亲电取代亲电取代位取代位取代 与硝基苯相似：吡啶与强的亲核试剂起亲核取代反与硝基苯相似：吡啶与强的亲核试剂起亲核取代反应，主要生成应，主要生成取代产物齐齐巴宾反应）：取代产物齐齐巴宾反应）： 与与2-硝基氯苯相似，硝基氯苯相似，2-氯吡啶

10、与碱或氨等亲核试剂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：作用，可生成相应的羟基吡啶或氨基吡啶：强的亲核试剂强的亲核试剂亲核取代亲核取代取代产物取代产物（C氧化与还原氧化与还原吡啶比苯稳定，不易被氧化剂吡啶比苯稳定，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：环不破坏，生成相应的吡啶甲酸： 吡啶经催化氢化或用乙醇和钠还原，可得六氢吡啶：吡啶经催化氢化或用乙醇和钠还原，可得六氢吡啶：尼古丁尼古丁吡啶和哌啶的衍生物吡啶和哌啶的衍生物2、喹啉和异喹啉、喹啉和异喹啉异喹啉比较重要的衍生物异喹啉比较重要的衍生物罂粟碱、黄连素罂粟碱、黄连素罂粟花罂粟花喹啉喹啉六、六、 嘧啶、嘌呤及其衍生物嘧啶、嘌呤及其衍生物 1、嘧啶的衍生物、嘧啶的衍生物广泛存在于生物体内。广泛存在于生物体内。是核酸的重要组成部分是核酸的重要组成部分2、