杂环化合物2课程学习

吡啶和嘧啶(1)硝化(2)磺化(3)卤化喹啉和异喹啉嘌呤第1页/共21页第一页，共22页。杂环化合物(heterocycliccompounds)：构成环的原子除碳原子外还有其它原子的一类环状化合物，常见的杂原子是O,N,S。头孢氨苄(先锋霉素IV)血红素(heme)四氢呋喃哌啶吡啶第2页/共21页第二页，共22页。17.1杂环化合物的分类、命名和结构分类和命名

杂环非芳香性杂环芳香性杂环非芳香性杂环:四氢吡咯六氢吡啶奎宁环四氢呋喃1,4–二氧六环(1–氮杂二环[2.2.2]辛烷)第3页/共21页第三页，共22页。芳杂环化合物:五元杂环：呋喃噻吩吡咯furanthiophenepyrrole吡唑咪唑唑噻唑pyrazoleimidazoleoxazolethiazole六元杂环：吡啶pyridine

哒嗪嘧啶吡嗪pyridazinepyrimidinepyrazine第4页/共21页第四页，共22页。苯并呋喃苯并噻吩吲哚(苯并吡咯)benzofuranthionaphtheneindole稠杂环：苯并咪唑苯并唑苯并噻唑嘌呤benzomidazolebenzoxazolebenzothiazolepurine

喹啉异喹啉吖啶quinolineisoquinolineacridine第5页/共21页第五页，共22页。

杂环的编号一般从杂原子开始，含多个杂原子时按O、S、N的次序编号。5–甲基噻唑6–甲氧基苯并唑

对于含一个杂原子的杂环也可把靠近杂原子的位置叫做α位，其次为β和γ位。17.1.2结构和芳香性呋喃、噻吩和吡咯：C、N原子均为sp2杂化，环上的5个原子处于同一平面；5个p轨道都第6页/共21页第六页，共22页。垂直于环所在的平面且相互平行；p轨道的相互交盖形成闭合的共轭体系，体系中有6个π电子。sp2–杂化参与大π键生成的p轨道中的电子图17.1吡咯的轨道结构第7页/共21页第七页，共22页。呋喃、吡咯和噻吩的芳香性：

共振能分别为67、88和117kJ/mol。容易发生亲电取代反应键长趋于平均化表17.1呋喃、噻吩、吡咯及环戊二烯的键长/nmX－C1(单键)C2－C3C3－C4

呋喃0.1362(0.143)0.13610.1430噻吩0.1714(0.182)0.13700.1423吡咯0.1370(0.147)0.13820.1417环戊二烯0.15020.13410.1455键长/nm0.1540.134第8页/共21页第八页，共22页。图17.2吡啶的轨道结构C–N:0.147nmC=N:0.128nm

核磁共振信号大都出现在较低场δ6.24δ7.29δ7.18δ6.99δ6.68δ6.22δ6.28δ6.43吡啶是典型的芳香杂环化合物芳香性：苯>噻吩>吡咯>呋喃偶极矩/C·m:7.5×10–306.1×10–30

第9页/共21页第九页，共22页。17.2五元杂环化合物五元杂环化合物的化学性质

呋喃、吡咯的遇酸或氧化剂容易开环或聚合。它们在亲电取代反应中，使用温和的试剂：硝化一般采用硝酸乙酰脂CH3COONO2作硝化剂

杂原子的＋C效应，增加了杂环的亲电取代反应的活性。亲电取代反应活性顺序：第10页/共21页第十页，共22页。

煤焦油中提取的苯含0.5%噻吩。这是制取无噻吩苯的一种方法(3)卤化采用溶剂稀释、低温(2)磺化

吡咯、呋喃通常采用吡啶与SO3的加合物：第11页/共21页第十一页，共22页。(4)Friedel–Crafts酰基化催化剂：SnCl4,BF3等第12页/共21页第十二页，共22页。

呋喃、噻吩、吡咯的制备Paal–Knorr合成法γ–二羰基化合物酸催化下脱水或与氨或硫化物作用

吡咯、呋喃、噻吩亲电取代反应的区域选择性：反应主要发生在2位上杂环上有两种不同位置的取代：亲电试剂进攻2位的中间体稳定第13页/共21页第十三页，共22页。聚戊糖戊糖糠醛常见的五元杂环化合物第14页/共21页第十四页，共22页。17.3六元杂环化合物吡啶和嘧啶

生物碱一般是指从动植物中得来的、具有碱性的、有强烈生理作用的一类有机含氮化合物：吡啶的碱性：第15页/共21页第十五页，共22页。亲电取代反应：类似硝基苯，一般需在强烈条件下才能发生亲电取代反应。亲电试剂主要进入β位(1)硝化(2)磺化第16页/共21页第十六页，共22页。(3)卤化芳环上的亲核取代反应：

吡啶更容易发生亲核取代反应，反应的部位是在环上的α位和4位：第17页/共21页第十七页，共22页。环上氮原子的性质：亲核性：

吡啶能与卤代烷作用生成相当于季铵盐的产物吡啶盐：碱性：第18页/共21页第十八页，共22页。还原：有机碱催化剂、环氧树脂的固化剂氧化：吡啶与过氧化氢作用生成吡啶–N–氧化物：第19页/共21页第十九页，共22页。含有吡啶环的药物分子：喹啉和异喹啉嘌呤第20页/共21页第二十页，共22页。感谢您的观看！第21页/共21页第二十一页，共22页。内容总结吡啶和嘧啶。