第杂环化合物

第杂环化合物演示文稿1第1页，共63页。2（优选）第杂环化合物第2页，共63页。§1、杂环化合物的分类§2、杂环化合物的命名§3、杂环化合物的结构§4、五元杂环化合物的性质§5、六元杂环化合物的性质§6、稠杂环化合物的性质§7、杂环化合物的制备反应本章知识结构:第3页，共63页。第一节杂环化合物的分类（1）按环的大小分五元环六元环（2）按环的数目分单环稠环第4页，共63页。第二节杂环化合物的命名（一）基本杂环的名称杂环化合物的命名采用外文名的音译，用带“口”字的同音汉字表示。①五元杂环茂

呋喃(furan)

噻吩(thiophene)

吡咯(pyrrole)第5页，共63页。五元杂环中含两个或两个（至少含有一个氮原子）以上的杂原子的体系称唑(azole)按O,S,NH,N的顺序编号

咪唑(imidazole)

吡唑(pyrazole)

噻唑(thiazole)

噁唑(oxazole)

异噁唑(isooxazole)第6页，共63页。②六元杂环吡啶哌啶、六氢吡啶

哒嗪(pyridazine)

嘧啶(pyrimidine)

吡嗪(pyrazine)

哌嗪α--吡喃γ--吡喃第7页，共63页。③稠杂环茚吲哚(indole)嘌呤(purine)喹啉(quinoline)异喹啉(isoquinoline)第8页，共63页。请务必熟练掌握以下16个杂环化合物！停留30秒后，请一位同学回答问题。第9页，共63页。Yourscore:第10页，共63页。（二）取代杂环化合物的命名编号原则：①单杂环以杂原子为起点②两个及两个以上相同杂原子的杂环编号之和最小③不同杂原子，按照O,S,NH,N的顺序编号④稠杂环的编号按照相应的芳环母体（嘌呤特殊）命名步骤：①确定杂环母体名称②编号③取代基的名称连同位置编号以词头或词尾的形式加在杂环名前或后吡咯3-甲基α-甲醛呋喃杂环作取代基糠醛第11页，共63页。4-氨基吡啶4-氨基嘧啶4,6-二羟基嘧啶4-嘧啶甲酸5-硝基-2-呋喃甲醛N,N-二甲基-3-吡啶甲酰胺1,3,7-三甲基嘌呤-2,6-二酮第12页，共63页。7-溴-8-羟基喹啉-5-磺酸命名时，这些问题需要注意;①杂环含有最多数目的非累积双键时，常含互变异构体，饱和氢原子（“指示氢”或“标氢”）的位置不相同。常用位号加“H”作词头（斜体）表示标氢位置不同的异构体。1H-吡咯2H-吡咯α--吡喃γ--吡喃2H-吡喃4H-吡喃第13页，共63页。②杂环不含有最多数目的非累积双键时，多出的氢原子为外加氢，要指明外加氢的位置和数目。1H-吲哚3H-吲哚9H-嘌呤7H-嘌呤2,5-二氢吡咯四氢呋喃

THF第14页，共63页。对于没有上述特定名称的稠杂环命名可采取：将两个单杂环合并在一起，在此基础上命名。基本环附加环并呋喃苯命名步骤：①确定基本环和附加环（原则）②附加环用1,2,3······标注各原子③基本环用a,b,c·······表示各边噻吩并［2,3-b］呋喃附加环基本环稠合原子在附加环中的编号稠边在基本环中的编号杂环为基本环大环为基本环按N,O,S,的顺序第15页，共63页。噻吩并［3,2-b］吡咯数字编号要与基本环边的走向一致咪唑并［2,1-b］噻唑5-苯基咪唑并［2,1-b］噻唑杂原子数目多为基本环杂原子种类多为基本环第16页，共63页。吡唑并［4,5-d］噁唑6H-9-甲基苯并［h］异喹啉第17页，共63页。第三节杂环化合物的结构（一）五元单杂环的结构环上所有原子都采取sp2杂化；各原子以sp2轨道相互形成σ键；三种杂环均具有芳香性杂原子具有供电子作用，使杂环活化。第18页，共63页。亲电反应活性顺序：吡咯呋喃噻吩＞＞苯＞＞∴吡咯、呋喃和噻吩非常容易进行芳香亲电取代反应。（二）六元单杂环的结构吡啶具有芳香性具有碱性稳定性顺序：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃第19页，共63页。第四节五元杂环化合物的性质吡咯、呋喃和噻吩都是无色液体。（沸点：131℃31℃84℃）化学性质：①在强碱存在下，吡咯氮上的氢显酸性；②亲电取代反应较苯容易，且主要取代α-位；③催化氢化；④呋喃的共轭二烯性质，用于DA反应；⑤呋喃重要衍生物α-呋喃甲醛的化学性质；⑥简要介绍唑类杂环化合物。第20页，共63页。（一）酸碱性结构上属于仲胺，但碱性很弱？pKa~56.4101625微弱酸性pKa15第21页，共63页。吡咯碘化镁吡咯钾盐及吡咯卤化镁都用来合成吡咯α-取代衍生物。

α-吡咯甲酸α-吡咯甲醛α-乙酰基吡咯α-甲基吡咯Reimer-Tiemann反应第22页，共63页。（二）卤代、磺化和硝化三个共振式，正电荷分散在三个原子上，相对稳定两个共振式，反应所需过渡态能量比α位高亲电取代主要在α位第23页，共63页。①卤代吡咯活性最大，往往得到四取代物。第24页，共63页。②磺化吡咯、呋喃对强质子酸不稳定。吡啶三氧化硫加合物吡咯-2-磺酸吡啶盐吡咯-2-磺酸盐酸吡啶盐非质子磺化剂第25页，共63页。③硝化非质子硝化试剂:硝酸乙酰基酯第26页，共63页。④F-C酰化反应吡咯活性最大，直接酰化。2-乙酰基吡咯第27页，共63页。（三）催化加氢四氢吡咯有机碱呋喃、吡咯催化加氢后，失去芳香性，得到饱和的杂环化合物。四氢呋喃THF性质类似环醚重要溶剂四氢噻吩第28页，共63页。（四）呋喃、吡咯的特殊性质呋喃具有明显的共轭二烯特征，可发生D-A反应。顺丁烯二酸酐第29页，共63页。（五）糠醛的特性α-呋喃甲醛无色液体，沸点162℃，在空气中易被氧化变黑。用途：优良溶剂；精炼石油，溶解含硫物质及环烷烃脱除色素，溶解硝酸纤维重要的化工原料，用于合成酚醛树脂及药物α-呋喃基-3-丙烯酸安息香缩合第30页，共63页。呋喃的重要衍生物：（了解）

呋喃坦啶1-［（5-硝基-2-呋喃基）亚甲基］氨基-2,4-咪唑烷二酮杀菌剂，主治泌尿系统感染呋喃丙胺N-异丙基-E-β-（5-硝基-2-呋喃基）丙烯酰胺抗日本血吸虫病第31页，共63页。速尿强利尿药；与降压药合用，增强降压作用2-氯-4-（2-呋喃甲氨基）-5-羧基苯磺酰胺第32页，共63页。（六）唑含有两个杂原子（至少有一个是N原子）的五元杂环。

咪唑(imidazole)

吡唑(pyrazole)

噻唑(thiazole)

噁唑(oxazole)

异噁唑(isooxazole)

异噻唑(isothiazole)

咪唑的分子结构：碱性第33页，共63页。①噻唑无色液体，沸点117℃，与水互溶具有碱性。青霉素G阿莫西林β－内酰胺类抗生素第34页，共63页。硫胺素，治疗脚气病，神经炎，胃肠道疾病。头孢氨苄噻嗪环第35页，共63页。②

咪唑

吡唑碱性：咪唑＞噻唑＞噁唑互变异构现象：3-甲基吡唑5-甲基吡唑3(5)-甲基吡唑4-甲基咪唑5-甲基咪唑4(5)-甲基咪唑第36页，共63页。亲电反应活性降低，对氧化剂、对酸不敏感?

4-硝基吡唑5-硝基咪唑4-硝基咪唑1,2-二唑亲电取代位置第37页，共63页。2-对硝基苯基咪唑4(5)-咪唑磺酸碘化-N–甲基咪唑（季铵盐）第38页，共63页。许多天然物质内含有咪唑环：组氨酸组胺1-苯基-2,3-二甲基-4-（甲基-甲磺酸钠氨基）-5-（2,5-二氢-1H）吡唑酮重要的唑类衍生物：安乃近（罗瓦尔精）解热镇痛药；抗风湿药（降血压）第39页，共63页。嘧吡唑解热镇痛消炎药4-甲基-2-（3-甲基-5-甲氧基吡唑基）-6-甲氧基嘧啶甲硝羟乙唑（甲硝唑）“灭滴灵”抗滴虫、阿米巴原虫药；治疗口腔溃疡2-甲基-1-（β-羟乙基）-5-硝基咪唑第40页，共63页。阿苯哒唑“肠虫清”广谱驱虫药［（5-（丙巯基）-1H-苯并咪唑-2-基）］氨基甲酸甲脂西咪替丁法莫替丁抗溃疡药第41页，共63页。第五节六元杂环化合物的性质（一）吡啶

无色有恶臭的液体，与水混溶，优良溶剂，药物合成原料。第42页，共63页。吡啶的衍生物广泛存在于自然界，烟碱（尼古丁）烟酸烟酰胺治疗癞皮病异烟酸异烟酰肼（雷米封）抗结核病药第43页，共63页。①N的碱性、亲核性与无机酸或路易斯酸成盐，非质子磺化试剂用于呋喃和吡咯的磺化第44页，共63页。选择性氧化剂，用于氧化伯醇到醛。在反应中，吡啶用作除酸剂，吡啶与叔胺相似，能与碘代烷作用得到季铵盐。碘化-N–甲基吡啶α—甲基吡啶γ—甲基吡啶氯铬酸吡啶盐PCCCrO3-2C5H5N橙红色Sarrett试剂第45页，共63页。②亲电及亲核取代反应进行芳香亲电取代反应比较困难。原因：（1）N的吸电子性，类似于-NO2（2）碱性，与酸性物质结合成强吸电子性的铵盐

3-溴吡啶3-硝基吡啶3-吡啶磺酸第46页，共63页。2-氨基-5-溴吡啶2,6-二甲基-3-硝基吡啶吡啶环上电子云出现的几率密度第47页，共63页。齐齐巴宾反应此处离去基团为H-第48页，共63页。γ-苯乙烯基吡啶2-(β-羟乙基)吡啶侧链α-H第49页，共63页。③氧化还原反应4-吡啶甲酸3-吡啶甲酸(烟酸）哌啶（缺电子的环易被还原）（吡啶比苯环稳定）第50页，共63页。吡啶与30%的H2O2和HAc作用，可发生类似叔胺的氧化反应，生成N-氧化物N－氧化吡啶第51页，共63页。重要的吡啶衍生物－－－－－尼可刹米（可拉明）烟酸烟酰胺烟酸和烟酰胺VB族

呼吸中枢兴奋药VB6族吡哆醇吡哆醛吡哆胺治疗妊娠呕吐、放射性呕吐等第52页，共63页。（二）嘧啶

哒嗪(pyridazine)

嘧啶(pyrimidine)

吡嗪(pyrazine)二氮嗪无色结晶，熔点22℃，易溶于水。碱性比吡啶弱；亲电取代更困难；亲核取代更容易。第53页，共63页。一元碱亲电取代需活化基团。亲核取代主要在2,4,6-位上进行。第54页，共63页。重要的嘧啶衍生物－－－－－核酸的三个碱基：胞嘧啶C2-氧-4-氨基嘧啶尿嘧啶U2,4-二氧嘧啶胸腺嘧啶T5-甲基-2,4-二氧嘧啶第