杂环化合物的课件资料

杂环化合物的课件资料第1页/共46页第2页/共46页Zidovudine(AZT)Diazepam(Valium)8-methylpyrrolo[1,2-a]-pyrazineDiaminostillbenedisulfonicacid“bleach”安定第3页/共46页§19.1

杂环化合物的分类与命名分类杂环化合物一般可分为单环和稠环二类。单环化合物由可依据环中的原子数分为五元杂环和六元杂环等.2)命名(1)音译法Furan呋喃Pyrrole

吡咯

Thiophene

噻吩Imidazole

咪唑

Thiazole

噻唑第4页/共46页Pyridine

吡啶Pyridazine

哒嗪Pyrimidine

嘧啶Indole

吲哚Quinoline

喹啉注意：杂环上有取代基时,取代基的位次从杂原子开始，依次用1,2,3,4,…..或a,b,g,…..编号。2,5-二甲呋喃a,a’-二甲呋喃3-甲基噻吩b-甲基噻吩2-乙酰基吡咯a-乙酰基吡咯第5页/共46页(2)若杂环上有两个以上杂原子时，则从O、S、N的顺序编号，编号时取杂原子位次之数字和位最小值。4-甲基噻唑2,4,二甲基咪唑4-氨基嘧啶2.系统命名法:依据相应的碳环来命名。如五元环相应碳环为“茂”,六元环相应是苯。氧杂茂氮杂茂硫杂茂氮杂苯第6页/共46页§19.2.五元杂环化合物1)

结构与芳性第7页/共46页结构特点：成环的所有原子在一个平面上；是一个环闭的共扼体系（5原子6电子体系）;p电子数符合休克尔规则。因此，具有芳性。但因O、S、N原子电负性的不同，参与芳构化的能力也不同。其芳性强若之顺序为第8页/共46页饱和化合物第9页/共46页2)

五元杂环化合物的性质物理性质A.呋喃：无色液体，存于松木焦油中,b.p.31.36oC.

遇盐酸浸湿的松木片呈绿色。B.噻吩：无色有特殊气味的液体，存于煤焦油中,b.p.84.16oC.

与吲哚醌在硫酸作用下显兰色。C.吡咯：无色液体，存于煤焦油和骨焦油中,b.p.130~131oC.遇盐酸浸湿的松木片呈红色。(2)化学性质五元杂环化合物是5原子6电子的体系，环上电子云密度比苯环上的大,故比苯更容易发生亲电取代反应，且一般发生在a-位上。总的反应活性

吡咯>呋喃>噻吩>苯第10页/共46页A.亲电取代反应Br2,0oC二恶烷CH3CO2NO2-5~-30oCC5H5N+SO3-ClCH2CH2Cl(CH3)2C=CH2ZnCl2,170oC(CH3CO)2OSnCl4,R.T.第11页/共46页Br2,25oCHOAcCH3CO2NO2HOAc,0oCH2SO4,R.T.C6H5COClAlCl3,R.T.第12页/共46页B.吡咯的弱酸、弱碱性第13页/共46页(3)

糠醛（a-呋喃甲醛）制备：糠醛是呋喃的重要衍生物和有机原料，由米糠制得而得名。米糠、玉米芯、杆等含有多聚戊糖,在烯酸作用下水解、脱水环化即成糠醛。B.性质a.氧化第14页/共46页b.加氢Cr2O3-CuO150oC,100atm

骨架镍180oC,100atmc.歧化d.脱羰第15页/共46页e.与酚缩合酚醛树脂(5)

噻唑与咪唑噻唑:又称1,3-硫氮杂茂,其衍生物广泛存于自然界中.如VB1第16页/共46页

噻唑为无色有吡啶气味的液体，b.p.117oC,与水混溶.环上的氮原子有碱性,化学性质稳定，不易发生亲电取代反应。硫脲氯乙醛第17页/共46页B.咪唑:是吡唑的同分异构体，又称1,3-二氮杂茂。许多重要的天然产物是咪唑的衍生物，如组氨酸：a-氨基-b-(4-咪唑基)丙酸

咪唑因分子间可形成氢键,故熔点、沸点较高，且与水互溶.同时分子具有碱性，化学性质稳定，有互变异构现象：第18页/共46页(6)

吲哚:又称氮杂茚或称苯并吡咯。其衍生物在自然界中分布很广.吲哚色氨酸b-吲哚乙酸

吲哚为结晶固体，能溶于热水.纯吲哚有臭味,但稀释10000倍后则具有香味,可用于香料。但粪臭素第19页/共46页C6H5CO2NO2CH3CN,0oCC5H5N+SO3-C6H6Zn/H3PO4DMF,POCl3H2OBr2,0oC二恶烷H+第20页/共46页重要代表物：b-羟基吲哚和靛蓝b-羟基吲哚在空气中可被氧化成靛蓝互变异构第21页/共46页靛蓝是我国古代重要的兰色染料，其人工合成方法为：O2[O]第22页/共46页(7),自然界中重要的吡咯衍生物卟吩第23页/共46页叶绿素叶绿醇R=第24页/共46页第25页/共46页氯化血红素(血卟啉)第26页/共46页§19.3.

六元杂环化合物

六元杂环化合物中最重要的是吡啶和嘧啶.吡啶来源吡啶又称氮杂苯。最初由干馏动物的骨骼得到，其衍生物广泛存于自然界，一些生物碱中常含有吡啶或氢化吡啶环。烟碱新烟碱古柯碱(可卡因)第27页/共46页(2)

结构与苯相似,N原子的一个sp2杂化轨道上有一对孤电子对第28页/共46页结构参数与电荷分布

数据表明吡啶环中键长是平均化的，但电荷分布不均匀。可预见吡啶环相当稳定，因氮原子上电子云密度大而具有碱性。(3)性质:具有特殊臭味的无色液体，b.p.115oC,

能与水混溶。A.碱性:其碱性强弱有以下次序pKb3.64.758.89.3第29页/共46页故可以与酸成盐可用活泼甲基化合物与I2来进行第30页/共46页B.亲电取代反应:活性比苯低的多，不发生F-C反应，且亲电取代发生在b-位.Br2,300oCAlCl3100oCKNO3,H2SO4300oCHgNO3,H2SO4220oC第31页/共46页C.亲核取代吡啶炔第32页/共46页D.还原反应六氢吡啶,又称呱啶E.氧化反应N-氧化吡啶第33页/共46页F.与SO3反应磺化剂(4)重要的衍生物a-正丙基呱啶(毒芹碱）第34页/共46页2.嘧啶无色结晶,m.p.22oC,溶于水.碱性比吡啶弱,不易发生亲电取代反应.吡啶衍生物存于自然界中,是VB1主要成分.(Cytosine)胞嘧啶-C重要的嘧啶衍生物：嘧啶衍生物存在互变异构

第35页/共46页(Thymine)胸腺嘧啶-T(Uracil)脲嘧啶-U第36页/共46页3.喹啉喹啉异喹啉

又名氮杂萘,存于煤焦油中。具有抗癌作用的喜树碱分子中就含有喹啉环。喜树碱喹啉本身具有抗疟疾作用。

性质:

无色油状液体,有特殊气味，b.p.238oC,不溶于水。弱减性，亲电取代反应进入苯环，亲核取代反应进入吡啶环。第37页/共46页HNO3/H2SO4

0oCH2SO4

22

0oCBr2,

H2SO4Ag2SO4NaNH2100oCSn/HCl第38页/共46页HNO3/H2SO4NaNH2NH3(l)4.嘌呤9H-嘌呤7H-嘌呤异喹啉第39页/共46页(Adenine)腺嘌呤-A(Guanine)鸟嘌呤-G次黄嘌呤黄嘌呤尿酸重要的嘌呤衍生物：第40页/共46页§19.4.生物碱

生物碱是指一类存在于生物体中的结构复杂，生理作用很强的含氮碱性有机物。主要存在于植物中，也叫植物碱。(1),烟碱

主要存在于烟草中(2),颠茄碱颠茄碱可用于医治胃和十二指肠溃疡,可作为有机磷及锑剂中毒的解毒剂。第41页/共46页(3),黄麻碱颠茄碱分中含的氮杂环叫托烷第42页/共46页(4),金鸡纳碱