五元杂环化合物 课件-《有机化学》同步教学（化学工业出版社）

项目九杂环化合物《有机化学》OrganicChemistry教学目标具有杂环化合物的结构识别能力。具有根据杂环化合物的结构判断其物理参数的能力。具有根据杂环化合物化学性质进行鉴别和合成路线设计能力。能力目标掌握杂环化合物的结构、命名以及同分异构等。掌握杂环化合物的物理性质。掌握杂环化合物的化学性质及应用。知识目标

培养诚实守信、团结协作、爱岗敬业精神；培养安全、环保、健康生产意识；培养分析问题和解决问题的能力；

创新能力培养等。

素质目标2目录contents9.1杂环化合物的分类与命名9.2五元杂环化合物9.3六元杂环化合物9.4二杂六元杂环化合物9.5二杂五元杂环化合物9.6稠环杂环化合物9.7苯并吡喃的衍生物9.8嘌呤及其衍生物9.2五元杂环化合物含有一个杂原子的典型五元杂环是呋喃、噻吩、吡咯。

芳香性秩序：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃

呋喃的芳香性最弱，实际上它可以进行双烯加成反应，表现出共轭二烯烃的性质。9.2五元杂环化合物一、呋喃1．呋喃的结构

呋喃的分子式为C4HO，构造式为。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，它们彼此以SP2杂化轨道形成σ键的同时，其未参与杂化的P轨道也相互重叠形成了一个闭合共轭大π键。........9.2五元杂环化合物

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。相对来说，电子云密度较高，环上取代反应比苯容易进行。9.2五元杂环化合物2．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。现代工业以糠醛和水蒸气为原料，在高温及催化剂的作用下制取呋喃。

呋喃存在于木焦油中，它很容易由农副产品经下述一系列反应而制得：9.2五元杂环化合物采用糠酸在铜催化剂和喹啉介质中加热脱羧制得呋喃。9.2五元杂环化合物鉴别：苯甲醛、苯乙醛、糠醛与糠酸。9.2五元杂环化合物鉴别：苯甲醛、苯乙醛、糠醛与糠酸。9.2五元杂环化合物

3.呋喃的性质与用途呋喃为无色液体，沸点32℃，相对密度0.9336，具有类似氯仿的气味，难溶于水，易溶于有机溶剂。它的蒸气遇到浸有盐酸的松木片时呈绿色，叫做松木片反应，可用来鉴定呋喃。呋喃是重要的有机化工原料，可用来合成药物、除草剂、稳定剂和洗涤剂等精细化工产品。呋喃具有芳香性，容易进行环上取代，反应主要发生在α位。同时它还在一定程度上表现出不饱和化合物的性质，可以发生加成反应。9.2五元杂环化合物(1)取代反应呋喃在室温下与氯和溴反应强烈，可得到多卤化物。呋喃与溴作用，生成2，5-二溴呋喃。9.2五元杂环化合物(2)加成反应

呋喃有共轭双键结构，可以和顺丁烯二酸酐发生双烯合成反应，产率很高。四氢呋喃9.2五元杂环化合物（3）傅克反应与乙酸酐在三氟化硼为催化剂作用下，发生乙酰化反应。9.2五元杂环化合物鉴别：α-甲基呋喃与四氢呋喃9.2五元杂环化合物鉴别：α-甲基呋喃与四氢呋喃9.2五元杂环化合物二、噻吩1．噻吩的结构

噻吩的分子式为C4H4S，构造式为

。和呋喃一样，也含有闭合的六电子大π键。

........

噻吩也具有芳香性，其芳香性比呋喃强，是五元杂环化合物中最稳定的一个。9.2五元杂环化合物2．噻吩的来源与制法噻吩与苯共存于煤焦油中，粗苯中约含0.5%的噻吩。石油和页岩油中也含有噻吩及其衍生物。现代工业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），然后迅速冷却来制取噻吩。

可以采用丁二酸钠与三硫化二磷作用制得。9.2五元杂环化合物

3．噻吩的性质及用途噻吩为无色易挥发的液体，沸点84℃，相对密度1.0648，有类似于苯的气味，不溶于水，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，此反应非常灵敏，可用来鉴定噻吩。噻吩及其衍生物主要用作合成药物的原料，例如由α-噻吩乙酸合成的头孢菌素Ⅱ（又称先锋霉素Ⅱ）是常用的抗生素。此外，还是制造感光材料、光学增亮剂、染料、除草剂和香料的原料。9.2五元杂环化合物（1）取代反应由于噻吩的芳香性较强，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。

9.2五元杂环化合物（2）加成反应噻吩也可以催化加氢生成四氢噻吩。四氢噻吩为无色液体。有难闻气味，其蒸气刺激眼睛和皮肤。9.2五元杂环化合物（3）傅克反应9.2五元杂环化合物鉴别：噻吩与苯。9.2五元杂环化合物鉴别：噻吩与苯。9.2五元杂环化合物合成：噻吩合成α噻吩甲酸。9.2五元杂环化合物合成：噻吩合成α噻吩甲酸。9.2五元杂环化合物

三、吡咯1．吡咯的结构

吡咯的分子式为C4H5N，构造式为

，结构与呋喃、噻吩相似。......

吡咯也具有芳香性，其芳香性介于呋喃和噻吩之间。

吡咯与呋喃和噻吩的区别是，分子中的氮原子上连有一个氢原子，由于氮原子的P电子参与了环上共轭，对这个氢原子的吸引力降低，使其变得比较活泼，具有弱酸性。9.2五元杂环化合物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。现代工业用氧化铝为催化剂，以呋喃和氨为原料在气相中反应来制取。9.2五元杂环化合物3．吡咯的性质及用途吡咯为无色油状液体，沸点131℃，相对密度0.9698，有微弱的类似苯胺的气味，吡咯的蒸气或醇溶液能使浸过盐酸的松木片呈红色，叫做松木片反应，可用来鉴定吡咯。吡咯是许多重要的生物分子（如血红素、叶绿素、胆汁色素、某些氨基酸、许多生物碱及个别酶）的基本结构单元，其衍生物在工业上有广泛的应用。9.2五元杂环化合物（1）取代反应

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，发生卤代时得到的是四卤化吡咯。9.2五元杂环化合物吡咯的硝化和磺化反应与呋喃一样，需要用缓和的硝化和磺化剂。

9.2五元杂环化合物（2）弱酸性

从结构上看，吡咯是环状仲胺，但由于氮原子上的未共用电子对参与了环上的共轭，氮原子上的电子云密度降低，不易与H+结合，因此碱性极弱。相反，氮原子上的氢却具有弱酸性，可以与固体氢氧化钾作用成盐。同时也可以与格式试剂反应生成吡咯卤化镁。9.2五元杂环化合物（3）加成反应

吡咯催化加氢，催化剂为Ni，Pd等，生成四氢吡咯。

四氢吡咯又称吡咯烷，为无色液体。四氢吡咯具有脂肪仲胺的性