重要的五元杂环及其衍生物有机化学81课件

重要的五元杂环及其衍生物课程：有机化学主讲老师：张瑄课程导入呋喃、噻吩和吡咯，它们及其衍生物广泛存在于自然界中重要的五元杂环重要的化工原料重要的生理作用目录CATALOGUE01呋喃02

糠醛03

噻吩04

吡咯01呋喃011.呋喃的结构C4H4O分子式构造式近代物理方法证明，呋喃分子中的四个碳原子和氧原子处于同一个平面上它们以彼此sp2杂化轨道形成σ键的同时其未参与杂化的p轨道也相互从侧面重叠形成了一个闭合共轭的大π键呋喃与苯相似，具有芳香性呋喃011.呋喃的结构呋喃的芳香性比苯弱，在一定程度上仍具有不饱和化合物的性质吸电子能力较强氧原子电负性较大周围电子云密度较大环上电子云分布不均匀成环原子的电负性不同在呋喃分子中，氧原子参与形成π键的p轨道上有一对电子这是一个包括五个原子六个电子的闭合共轭体系电子云密度高，环上取代反应比苯容易呋喃012.呋喃的来源与制法呋喃及其衍生物主要存在于松木焦油中制法用途是重要的有机化工原料药物除草剂洗涤剂稳定剂呋喃013.呋喃的性质及用途沸点32℃无色液体类似氯仿的气味相对密度0.9336易溶于有机溶剂难溶于水其蒸气遇到浸有盐酸的松木片时呈绿色松木片反应此性质可用于鉴定呋喃呋喃01取代反应例如呋喃与溴作用2,5-二溴呋喃生成呋喃在室温下与氯和溴反应强烈，可得到多卤化物呋喃01取代反应例如呋喃和硝酸乙酰酯反应α-硝基呋喃生成呋喃和吡啶三氧化硫反应α-呋喃磺酸生成由于呋喃十分活泼，遇酸容易发生环的破裂和树脂化，因此在进行消化和磺化反应时，必须使用比较缓和的试剂呋喃01加成反应呋喃有共轭双键结构，和顺丁烯二酸酐发生双烯合成反应在催化剂的作用下，呋喃也可以加氢生成四氢呋喃四氢呋喃为无色透明液体己二酸己二胺呋喃02糠醛021.糠醛的结构C5H4O2

分子式构造式呋喃环醛基糠醛既有芳香性又有醛基的特征反应，其性质与苯甲醛相似氧化反应还原反应歧化反应糠醛化学名为α-呋喃甲醛，因最初来源于米糠，因此被称做糠醛糠醛2.糠醛的来源与制法米糠麦秆玉米芯在酸催化下，使这些农副产品中的缩戊糖发生水解生成戊糖，戊糖再进一步脱水环化即制得糠醛02糠醛3.糠醛的性质及用途沸点162℃特殊香味无色液体溶于水相对密度1.160优良的有机溶剂与乙醇乙醚互溶在醋酸的存在下，与苯胺作用显红色银镜反应此性质可用于鉴别糠醛02糠醛氧化反应糠醛氧化糠酸生成还原反应糠醛被还原糠醇生成坎尼扎罗反应糠醛在浓氢氧化钠的作用下发生歧化反应糠酸钠和糠醇生成02糠醛环上的取代反应糠醛的环上取代反应一般发生在5号位呋喃环上的5号位引入硝基后，具有明显的抑菌作用用途例如呋喃唑酮（痢特灵）呋喃妥因（呋喃坦丁）当发生硝化时，由于醛基易被氧化，需要进行保护02糠醛03噻吩03噻吩1.噻吩的结构C4H4S分子式构造式噻吩的结构与呋喃类似，也具有芳香性芳香性比呋喃强，是五员杂环化合物中最稳定的一个03噻吩2.噻吩的来源与制法将丁烷和硫的气相混合物迅速通过600～650℃的反应器（接触时间0.07～1s），然后迅速冷却现代工业制取方法采用丁二酸钠与三硫化二磷作用实验室中制取方法03噻吩3.噻吩的性质及用途沸点84℃无色易挥发的液体不溶于水类似于苯的气味易溶于多种有机溶剂噻吩与靛红在浓硫酸存在下加热而呈蓝色实验反应此性质可用于鉴定噻吩03噻吩3.噻吩的性质及用途噻吩的芳香性较强，环比较稳定，因此不具有共轭二烯的性质发生磺化反应时，可用浓硫酸作磺化试剂，和呋喃相似，取代反应也发生在α位例如噻吩和溴的取代α-溴噻吩生成噻吩的硝化α-硝基噻吩生成磺化α-噻吩磺酸生成水解生成噻吩04吡咯04吡咯1.吡咯的结构C4H5N分子式构造式吡咯也具有芳香性，芳香性介于呋喃和噻吩之间2.吡咯的来源与制法吡咯及其同系物主要存在于骨焦油中，通过分馏可以取得04吡咯3.吡咯的性质及用途沸点131℃无色油状液体有微弱的类似苯胺的气味相对密度0.9698吡咯的蒸气或醇溶液能使浸过盐酸的松木片呈红色松木片反应此性质可用于鉴别吡咯04吡咯取代反应例如吡咯和碘发生取代四碘吡咯生成吡咯容易发生取代反应，并主要生成α-取代产物由于吡咯的性质活泼，发生卤代反应得到的是四卤化吡咯伤口消毒剂04吡咯取代反应硝酸乙酰酯和吡啶三氧化硫α-硝基吡咯和α-吡咯磺酸生成吡咯容易发生取代反应，并主要生成α-取代产物由于吡咯的性质活泼，发生卤代反应得到的是四卤化吡咯吡咯的磺化反应与呋喃一样，需要用缓和的硝化和磺化剂04吡咯弱酸性吡咯氮原子不易于氢离子结合，碱性极弱，反而具有酸性，可以与固体氢氧化钾作用成盐例如吡咯与氢氧化钾作用盐吡咯钾生成04吡咯加成反应吡咯催化加氢四