第十八章 杂环化合物

1、组织化学，第18章，杂环化合物，机械化学，1 .熟悉杂环化合物的命名惯例2。掌握5元杂环化合物的物理和化学性质3。掌握六元杂环化合物的物理和化学性质4。了解一些生物碱的特性，了解内容，组织化学，天然中杂环化合物的分布，许多中草药的活性成分大部分是杂环化合物，一些维生素和抗生素，一些植物色素和植物染料含有杂环，很多合成药物和合成染料含有杂环。他们都有重要的生理作用。组织化学，呋喃吡咯噻吩，第一节杂环化合物的分类和命名，杂环化合物是一类环状有机化合物，构成环的原子中除碳外还有其他原子(杂原子)。该环化合物具有芳香结构(封闭共轭体系)和一定的稳定性。一般杂原子从o，n，s等形式来看都是含有杂原子的环

2、化合物，但其性质与相应的热链化合物类似，不属于杂环化合物的讨论范畴。1 .杂环化合物的分类和命名，单环，五环，包含一个杂原子，呋喃吡咯噻吩，包含两个杂原子，已唑噻唑，吡唑异噻唑，1。音译名(在同音汉字和“口”字旁边)，6元环，包含一个杂原子，吡啶吡喃，包含两个杂原子，嘧啶，嘧啶，混合环，喹啉，异喹啉吡啶，吖啶，吖啶，当环中有两个或两个以上相同的原子时，原子的数目必须最小(通常从有置换通风的原子开始)。当环中有其他原子时，按o，s，n的顺序编号；尽量减少取代的碳原子号。8-羟喹啉，4-甲基咪唑，2-氨基嘧啶，5-甲基噻唑，典型的5元杂环是呋喃，噻吩，吡咯。最重要的五元环化合物。其衍生物不仅种类多

3、样，而且具有重要的产业原料及重要的生理作用。1、呋喃、噻吩、吡咯的结构和方向性用物理方法证明。呋喃、噻吩、吡咯都是平面结构，环上的所有原子都是SP2混合，每个原子叠加在SP2混合轨道上，并结合在一起。在碳未混合的p轨道上有一个电子，在杂原子的p轨道上有一对电子，p轨道平行重叠，形成封闭的共轭体系。第二节五元杂环化合物，根据休克4 n 2的规则，这三种杂环都是芳香的，系统中的电子数：4 2=6，呋喃，噻吩，吡咯是富含电子的5中心6电子，因此这三种杂环是一定程度的芳香，杂原子电负性大小：二是制备方法，糠醛(-呋喃甲醛)脱羰基制备呋喃。噻吩由丁烷、硫、丁稀、二氧化硫在高温下反应，呋喃与盐酸浸湿的松树

4、见面时呈绿色，称为松片反应，噻吩由硫酸作用引起蓝色反应，呋喃和氨在高温下产生吡咯反应，吡咯的蒸汽遇到盐酸浸泡的松树时可以用红色检查吡咯及其低级同系物，并且亲电交替反应，亲电药攻击会引起-位置呋喃、噻吩、吡咯等一系列芳香族化合物的特性反应，因为电子是丰富的杂环，所以亲电取代反应比苯更好。第三，化学性质-位-吡咯烷噻吩，溴化反应相对速度，31018 610 11 510 9 1，反应活性相对顺序，如苯酚和苯胺，吡咯、呋喃、噻吩容易发生卤素。氯和溴不仅不需要催化剂，而且经常采用温和的条件，例如用溶剂稀释或使用低温，以避免很多取代物。吡咯反应活性最高，在低温下进行，一般是含有大量卤素的产品。呋喃和Br

5、2反应也很强烈。0和Br2在二氧化硅6环的存在下对1-溴产物、Cl2和40的混合产物进行了反应。噻吩溴化可在室温下进行，并可获得溴化产物。硝化反应，5元杂环化合物和硝酸(强氧化剂)反应，未得到预期产物，芳环被破坏。呋喃、噻吩和吡咯容易氧化，一般不直接硝酸硝化。较轻的郑智薰质子硝化试剂，如乙酰化物硝酸盐，大体上是用低温反应进行的。2-氯呋喃、2，5-二氯呋喃、磺化反应、吡咯、呋喃不能直接使用磺化。因为在进安镇硫酸中发生不稳定和聚合，通常用磺化剂吡啶三氧化硫进行磺化。噻吩比较稳定，可以用硫酸在室温下直接磺化(产量稍低)，或用温和的磺化试剂磺化。说明：噻吩环方向性比呋喃环和吡咯环更强、更稳定。噻吩环

6、的电子云密度大于苯环，更容易磺化。使用磺化反应对苯和噻吩、普克硅化、5元杂环化合物进行酰化时，应在没有更温和的催化剂和催化剂的情况下进行反应。吡咯无需催化剂就可以直接酰化。呋喃和酸酐或酰氯在催化作用下引起酰基化反应。噻吩酰化使用磷酸或氯化锡作为催化剂。加成反应是最典型的反应，表示由催化加氢生成相应饱和化合物的指示化合物的不饱和性，如环戊二烯分子。2 .附加反应，3。吡咯的弱碱性、弱酸性、吡咯表面是次胺，但实际上吡咯是很弱的碱，碱性比苯胺弱得多。它只能在冷稀酸溶液中溶解。吡咯卤化镁，四，糠醛(-呋喃甲醛)，2 .特性和用途，糠醛为无色透明液体，沸点为161.7，空气中逐渐变成棕褐色，可溶于酒精、

7、醚和其他有机溶剂的糠醛本身是良好的溶剂，在工业中广泛使用，常用于石油炼制、松香、硝酸纤维溶解等，在有机合成工业中也很重要，是涂料、裴秀智产业的重要原料。糠醛的结构与苯甲醛相似，表示没有-H的醛的特性。I，吡啶，1。来源及结构，吡啶存在于煤焦油、页岩油和骨焦油中，其衍生物广泛分布在植物碱、维生素、辅酶和所有吡啶环等自然界中。工业上吡啶主要用糠醛制造法和乙炔制造法制造。6元杂环化合物中最重要的是吡啶和嘧啶：第3节6元杂环化合物，1。吡啶的结构、共轭效应和刘涛效应都吸收了电子，孤电子在SP2混合轨道上。吡啶结构：吡啶n为SP2杂化，孤电子对不参与共轭。反应：碱性强。环是亲电子取代反应不容易，但亲核取

8、代反应容易发生。当亲电子取代反应发生时，在环中，n起定位基础的作用。发生亲核取代反应时，环的n起邻近位置碱的作用。2 .吡啶的性质是与无色臭的液体、沸点115.5、水、乙醇、醚等许多有机溶剂混合而成的良好溶剂。吡啶的化学性质反映在芳环的取代反应(包括亲核、亲电)和氮上的米奇电子对的碱性和亲核性中。碱性和亲核性，吡啶分子内氮原子的SP2杂化轨道中，有一对电子没有共享电子，这不涉及电子环的共轭(三次胺)，这是电子接受质子，具有碱性。但是碱性比三次胺弱，比吡咯强。，碱性：三乙胺吡啶吡咯，吡啶氮原子也可以作为亲核试剂与R-X，Br2等亲核试剂反应，形成吡啶盐，二乙胺吡咯吡啶氨基苯胺，亲转环反应，吡啶是

9、缺乏电子芳魂的环。氮原子的电子吸收导致环中碳原子的密度降低，其亲转环反应与硝基苯相同。与富含电子芳魂的呋喃、吡咯、噻吩不同，吡啶在亲前置换反应中不太活跃，比苯的置换反应难得多，一般反应要在激烈的条件下进行硝化、卤化、磺化才能进行傅克反应。反应特点，*1不发生傅烷基化，酰基反应。*2硝化、磺化、卤化必须在强条件下发生；*3吡啶环给予电子组时，反应活性增加。*4吡啶n可视为国际定位器。反应主要发生在内部(电子云密度)，如果吡啶环中有电子组，则可以提高反应活性，提高产率。亲核取代，由于环上的电子云密度减少，吡啶与亲核试剂(例如芳基锂、烷基锂等)容易起作用，主要是-比特取代产物-如果占有位置-比特取代

10、产物-比特取代产物生成。吡啶环氧化剂稳定性，吡啶郑智薰苯稳定，难以氧化。吡啶是三次胺，因此很容易被H2O2，氧化酸氧化成N-氧化物。吡啶N-氧化物是有机合成的重要中间体。o相电子对及吡啶环的动态共轭结果，激活吡啶环，在位置上容易亲电子取代反应，产率高，吡啶n氧化物可由三氯化磷处理，还原为吡啶环。还原反应，吡啶还原反应比苯更容易进行。还原生成六氢吡啶，吡啶是含两个氮原子的六元杂环，容易溶于水，吡啶的氮是SP2杂化，参与p电子共轭，性质类似吡啶。碱性是系统中氮的电子吸收作用，比吡啶弱得多，其亲电取代反应比吡啶难，亲核取代比吡啶容易。自然界中有很多嘧啶衍生物。在尿嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶、胸腺嘧啶等代

11、谢中起重要作用。19世纪末，荷兰医生艾克曼从米糠中提取的维生素B1是最先发现的维生素之一。嘧啶是重要的衍生物之一，是维持糖分正常代谢的必要物质，体内维生素B1不足会引起多发性神经炎、阳痿、食欲不振等。维生素B1存在于米糠、麦麸、瘦肉精、绿叶、花生、豆类和酵母中。第一，吲哚，吲哚存在于煤焦油中，结晶无色的片状，熔点52.5，有很臭的气味-与甲基吲哚共存。但是纯吲哚的非常稀的溶液有香味，可以做香米。吲哚与吡咯的特性相似，几乎没有碱性，但比吡咯更稳定的封闭共轭体系。4节稠杂环化合物，吲哚主要衍生物：ii，喹啉，喹啉和异喹啉是使苯环和吡啶环变稠的化合物，它们都存在于煤焦油中，许多生物碱含有喹啉杂环。1

12、 .喹啉的合成派克法由苯胺、甘油、进安镇硫酸和硝基苯、氧化铁等弱氧化剂共同制备。反应过程，2 .喹啉的化学性质，喹啉是无色油液，特殊气味，化学性质和吡啶和-硝基萘有些相似，亲核取代反应，喹啉分子是吡啶环，亲核取代反应，主要是2，4位，氧化和还原反应，喹啉加氢还原，喹啉加氢尿酸是鸟类和爬行动物粪便的主要成分，无色结晶，未溶于水，酸性弱，pKa=5.7，2。黄嘌呤存在于动物的血液、肝脏和尿液中，黄嘌呤本身并不重要，但其衍生物更重要。它们都是嘌呤的甲基衍生物。都是生物碱。它们都有刺激中枢神经的作用，咖啡因的功效最好，广泛用于药物，存在于茶、咖啡和可可中。3 .腺嘌呤和鸟嘌呤，腺嘌呤和鸟嘌呤是核蛋白中

13、的两个嘌呤衍生物。它们与尿嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶一起形成核酸的五大碱基，对核酸的生物学功能起着重要作用。腺嘌呤(a)、鸟嘌呤(G)、(6-氨基嘌呤)、(2-氨基-6-羟基嘌呤)、生物碱(又称为植物碱)是从有机体中提取的有机碱性物质。它们大部分与含氮杂环有很强的生理作用，很多草药的有效成分是生物碱，如当归、甘草、贝母、麻黄、黄连等。生物碱大部分是固体，不溶于水，可溶于乙醇等有机溶剂。大部分生物碱也有碱，很多试剂可以与生物碱产生不溶性沉淀或颜色反应，用于检查生物碱。第5节生物碱简介，1。生物碱的一般特性、(生物碱的)沉淀反应、生成生物碱和沉淀的试剂有碘化汞钾(K2HgI4)、苦味酸、鞣酸等。进安镇硫酸，硝酸，甲醛，氨等生物碱和颜色反应，2。一些重要的生物碱、尼古丁(尼古丁)、烟草提取、毒性强、兴奋性中枢神经系统、高血压、中枢神经系统的许多抑制作用，以及心脏麻痹而死亡。麻黄碱，也被称为麻黄碱，兴奋交感神经、收缩血管、支气管哮喘治疗的抗脏器管支作用。颠茄、颠茄、阿托品、曼陀罗、精灵等solanaceae植物中存在。药上用作抗胆剂，可以抑制汗腺、唾液、泪腺、胃液等分泌，扩散瞳孔，治疗胃脘痛和肠痉挛，并作为有机磷和锑中毒的解毒剂。吗啡对中枢神经有麻醉作用，镇痛效果好，但毒