第十六章杂环化合物方案课件

第十六章杂环化合物Heterocycliccompound第十六章杂环化合物Heterocycliccompou主要内容：1.分类和命名2.结构3.化学性质4.重要的衍生物简介。√√芳香性判断碱性（含氮杂环碱性的比较）亲电取代氧化还原反应吡啶的亲核取代主要内容：√√芳香性判断碱性（含氮杂环碱性的比较）亲电取代氧一.分类和命名1.分类furan五员杂环imidazolethiazolepyrrolethiophene一.分类和命名1.分类furan五员杂环imidazo六员杂环pyridinepyrimidinepyrazinepyran稠杂环quinoline

indoleiso-quinnolinepurine六员杂环pyridinepyrimidine2.命名⑴、译音加口旁。⑵、编号：首先从杂原子开始，若含2个或2个以上杂原子编号的优先顺序为O→S→NH→N。⑶、嘌呤的特殊编号。2.命名⑴、译音加口旁。例：α-呋喃甲醛

(糠醛)β-吡啶甲酸噻唑吡唑8-羟基喹啉4-氨基-2-氧嘧啶6-氨基嘌呤

(胞嘧啶)(腺嘌呤)例：α-呋喃甲醛β-吡啶甲酸噻唑吡唑8-2-氨基-5-苯甲酰基苯并咪睉8-羟基-喹啉-5-磺酸1,3,7-三甲基嘌呤-2,6-二酮2-氨基-5-苯甲酰基苯并咪睉8-羟基-喹啉-5-磺酸1H-吡咯2H-吡咯1H-吲哚3H-吲哚9H-嘌呤7H-嘌呤1H-吡咯2H-吡咯1H-吲哚3H-吲哚9H-嘌呤7H-嘌呤二、结构

(一)吡咯和吡啶的结构：吡咯环上N原子采取SP2杂化,P轨道一对电子参与P-π共轭，形成六电子五原子的共轭体系，与苯的电子六电子六原子结构相比，吡咯环上的电子云密度高。N原子上的电子云密度降低。二、结构吡咯环上N原子采取SP2杂化,P轨道一吡啶环的N原子也是SP2杂化，N原子的P轨道与碳上P轨道形成六电子六原子的共轭体，N原子上未成键的孤对电子在SP2杂化轨道上，未参与共轭为N原子所独有，N原子上的电子云密度较高。与苯环相比，由于N原子的电负性较大，故吡啶环上的电子云密度较苯环上的电子云密度低。吡啶的结构吡啶环的N原子也是SP2杂化，N原子的P轨道与碳上P轨道总结：

3.N上的电子云密度：脂肪胺＞NH3＞吡啶＞苯胺＞吡咯

2.环上电子云密度：五元环≈苯胺＞苯＞六元环≈硝基

(吡咯等)(吡啶等)1.杂环化合物多具有芳香性(芳杂环)，芳香性的判断可根据Hückel规则：环内各原子共平面且有环状闭合的共轭体系，离域π电子数=4n+2。总结：3.N上的电子云密度：2.环上电子云密度：1.

三、性质：

1、碱性比较：非质子性氧化剂三、性质：1、碱性比较：非质子性氧化剂温和的磺化、烷基化、酰化及硝基化试剂：例：温和的磺化、烷基化、酰化及硝基化试剂：例：例：判断a、b、c处N原子的碱性大小。例：C＞b＞a例：判断a、b、c处N原子的碱性大小。例：C＞b＞a2、亲电取代：取代反应速度：取决于环上的电子云密度。

吡咯>呋喃>噻吩>>苯

乙醚吡啶例：

2、亲电取代：乙醚吡啶例：

取代位置：发生在电子云密度高的位置即：

吡咯发生在α(邻)-位吡啶发生在β(间)-位。机制:E+进攻吡咯α(邻)-位的共振式（三种）：

E+进攻吡咯β(对)-位的共振式（两种）：E+进攻吡咯β(对)-位的共振式（两种）：结论：由于α(邻)-位反应中间体较稳定，过渡态能量低，反应速度快，因此吡咯亲电取代反应易在α(邻)-位发生。E+分别进攻吡啶α，β，γ位的共振式：（极不稳定）结论：由于α(邻)-位反应中间体较稳定，过渡态E+分别进攻吡（极不稳定）结论：

α位和γ位都有极不稳定的共振式，而β位进攻则没有，因此吡啶的亲电取代反应发生在

β位上。（极不稳定）结论：α位和γ位都有极不稳定的共振式，而β位3、吡啶亲核取代反应吡啶环是一个“缺π电子”体系。当吡啶2-位(或4-位)具有优良的离去基团(如卤素)时，较弱的亲核试剂(如：NH3、H2O等)就能反应。3、吡啶亲核取代反应吡啶环是一个“缺π电子”体系。当吡啶24、氧化：

吡啶比苯还难被氧化β-吡啶甲酸4、氧化：

吡啶比苯还难被氧化β-吡啶甲酸可见：电子云密度较高的环较易被氧化。可见：电子云密度较高的环较易被氧化。第十六章杂环化合物方案课件而当氢化时吡啶比苯容易：六氢吡啶（哌啶）对于氧化剂环的稳定性顺序为：＞＞五员杂环而当氢化时吡啶比苯容易：六氢吡啶（哌啶）对于氧化剂环的稳定性思考：当喹啉，吲哚，对-苯基硝基苯和对-苯基苯胺进行亲电取代时，取代基优先进于哪个位置。思考：当喹啉，吲哚，对-苯基硝基苯和对-苯基苯胺进行亲电5、吡啶的水溶性吡啶是一个极性分子，偶极矩为2.26D。水溶度：任意比例1：11：1微溶5、吡啶的水溶性吡啶是一个极性分子，偶极矩为2.26D。水溶(四)重要的杂环化合物：

吡咯衍生物：叶绿素、血红素、VB12等，都含有卟吩环的基本骨架。卟吩环由4个吡咯环的α-C通过次甲基（-CH=）相连而成的共轭体系，显示芳香性。(四)重要的杂环化合物：

卟吩血红素卟吩血红素pKb=6.85-甲基4-甲基pKb=6.85-甲基4-甲基维生素PP：β-吡啶甲酸（烟酸）雷米封(Remifonum)：β-吡啶甲酰胺（烟酰胺）异烟酰肼优良的抗结核药。吡啶衍生物：维生素PP：β-吡啶甲酸（烟酸）雷米封(Remifonu核酸中的碱基：嘧啶碱：胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)胸腺嘧啶(T)互变异构体嘧啶核酸中的碱基：嘧啶碱：胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)胸腺嘧啶(T)嘌呤碱：腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)嘌呤次黄嘌呤、黄嘌呤和鸟嘌呤为嘌呤碱在体内的代谢产物。其中：酮式烯醇式嘌呤碱：腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)嘌呤次黄嘌呤、黄嘌呤和鸟嘌呤下列化合物中最难发生亲电取代反应的是下列化合物中最难发生亲电取代反应的是叶绿素、血红素等都含有的杂环是A、吡啶B、咪唑C、噻唑D、嘧啶E、吡咯亲电取代反应发生在β-位的是叶绿素、血红素等都含有的杂环是亲电取代反应发生在β-位的是补充：喹啉的合成（Shraup合成法）反应过程：1、甘油醛脱水生成丙烯醛：补充：喹啉的合成（Shraup合成法）反应过程：1、甘油醛第十六章杂环化合物方案课件第十六章杂环化合物方案课件吲哚的合成（Fischer-indolsynthesis)吲哚的合成（Fischer-indolsynthesis)第十六章杂环化合物方案课件人有了知识，就会具备各种分析能力，