第十四章杂环化合物

第十四章杂环化合物第1页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院

杂环化合物：组成环的原子除C原子之外，还有O、S、N

等其它杂原子的化合物。

单杂环编号时，总是以杂原子为“1”位，依次为1，2，3……或将与杂原子相邻的碳原子编为α，β，γ……funanpyrrolthiophenepyridine一、分类和命名非芳香性：芳香性：第2页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院

如有两个或两个以上相同的杂原子时，要使连有氢的或取代基的杂原子为1号，并使其余杂原子的编号尽可能最小。N-甲基咪唑含有不同杂原子时，按O、S、N的次序编号：

噻唑（thiazole）噁唑(oxazole)第3页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院稠杂环：（一般按稠杂芳烃的规则编号）喹啉特例第4页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院标氢――母环被部分还原某些母环与特定的母环仅杂原子位置不同-----“异”

异喹啉异噁唑3H-吡咯4－吡喃3H-吲哚第5页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院sp2杂化，Π56,由于环中杂原子以共用电子对参与共轭，使环内碳原子上的电子云密度大于苯环，因而亲电取代比苯容易。芳香性：呋喃<吡咯<噻吩<苯（离域能，电负性解释）1、结构二、含一个杂原子的五元环第6页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院2、亲电取代(α-位)（1）卤代第7页，课件共40页，创作于2023年2月当α位都被占据后，亲电取代也可以在β位：上海交通大学化学化工学院第8页，课件共40页，创作于2023年2月亲电反应活泼性：上海交通大学化学化工学院第9页，课件共40页，创作于2023年2月（2）硝化吡咯和呋喃在强酸作用下容易开环生成聚合物，噻吩用混酸硝化时反应太猛烈，因而硝化反应一般在低温和乙酐溶液中进行。上海交通大学化学化工学院第10页，课件共40页，创作于2023年2月（3）磺化吡咯,呋喃对强酸敏感，需要较缓和的磺化剂，如：SO3-吡啶上海交通大学化学化工学院除去石油和粗苯中的噻吩第11页，课件共40页，创作于2023年2月（4）付克酰基化：（烷基化产率较低，选择性差）不要催化剂较弱的Lewis酸较弱的Lewis酸上海交通大学化学化工学院第12页，课件共40页，创作于2023年2月（5）环上已有取代基对亲电取代取向的影响上海交通大学化学化工学院α位为供电子基——另一α位取代α-位为吸电子基——较远的β位取代第13页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院β位有供电子基——相邻的α位取代β位有吸电子基——较远的α位取代呋喃例外第14页，课件共40页，创作于2023年2月3、加成----加H2THF是常用的非质子溶剂，bp:650C上海交通大学化学化工学院第15页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院4、作为共轭二烯的性质

（吡咯、噻吩较难）呋喃芳香性最差呋喃可使浸过盐酸的松木片显绿色。第16页，课件共40页，创作于2023年2月5.呋喃的特殊反应（1）酸性开环（2）1，4加成反应上海交通大学化学化工学院第17页，课件共40页，创作于2023年2月6、吡咯的酸碱性上海交通大学化学化工学院第18页，课件共40页，创作于2023年2月（类似苯酚）上海交通大学化学化工学院第19页，课件共40页，创作于2023年2月7、呋喃、吡咯的重要衍生物

（1）糠醛的性质：

类似苯甲醛。由米糠、玉米杆、花生壳等水解制取。

上海交通大学化学化工学院第20页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院m.p.

52.5℃b.p.254℃，气味极臭，但在极稀溶液中有花香味，是化妆品的常用香料，有弱酸性。8、吲哚与吡咯不同之处强酸中：第21页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院是哺乳动物脑组织中与中枢神经有关的物质。吲哚环存在于1000多各生物碱天然产物中。第22页，课件共40页，创作于2023年2月9、卟啉衍生物：由四个吡咯环和四个次甲基交替组成，有芳香性。如叶绿素，血红素等上海交通大学化学化工学院第23页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院三、含二个杂原子的五元杂环第24页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院第25页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院1.结构与物理性质..碱性弱酸咪唑环存在于组氨酸中第26页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院1.弱碱性：共轭酸的pKa值：2.化学性质：第27页，课件共40页，创作于2023年2月质子化的咪唑环有弱酸性：

在生理化的条件下，PH=7.3时，咪唑以质子化和非质子化两种形式存在，所以许多酶中都含有咪唑环。酸性大于吡咯环的pka=17。上海交通大学化学化工学院第28页，课件共40页，创作于2023年2月2．互变异构：

在咪唑中，4位和5位是等同的；在吡唑中，3位和5位是等同的。当N上的氢被其他原子或基团取代后，就不存在这种互变异构了。第29页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院1.吡啶和嘧啶(1)吡啶：无色臭味液体，b.p.115℃。与水、乙醇、乙醚混浴，能溶解无机盐。

四、六元杂环化合物C,N原子均为SP2杂化第30页，课件共40页，创作于2023年2月吡啶环上的电子云密度小于苯环。上海交通大学化学化工学院第31页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院a.

碱性:（大于苯胺，小于脂胺）温和的磺化试剂第32页，课件共40页，创作于2023年2月吡啶盐的酸性大于铵盐。上海交通大学化学化工学院温和的酰基化试剂第33页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院b.亲电取代

(与硝基苯类似,比苯难)（一般正离子首先进攻氮原子形成盐，使环上电子云密度降低）不发生付克反应第34页，课件共40页，创作于2023年2月c.亲核取代（比苯易发生在α位）上海交通大学化学化工学院第35页，课件共40页，创作于2023年2月当α、γ位有卤素时，由于它们是较好的离去基团，使用比较弱的亲核试剂，亲核反应也很容易发生。例如：上海交通大学化学化工学院第36页，课件共40页，创作于2023年2月d.氧化，比苯难上海交通大学化学化工学院3－甲基吡啶3－吡啶甲酸（烟酸）3－吡啶甲酰胺（烟酰胺）第37页，课件共40页，创作于2023年2月上海交通大学化学化工学院e.还原，比苯易哌啶，PiperidineN-氧化吡啶的活性比吡啶高：第38页，课件共40页，创作于2023年2月f.吡啶侧链