第十四章 杂环化合物.ppt

1、第18章杂环化合物(1)杂环化合物的分类、命名和结构(2)五元杂环化合物及其化学性质(3)六元杂环化合物(4)稠合杂环化合物(吲哚、喹啉)，第18章杂环化合物，广泛存在于自然界，与动植物、药物和染料的生理功能密切相关。(1)杂环化合物的分类、命名和结构(1)分类和命名根据芳香性，杂环化合物可分为非芳香杂环和芳香杂环。非芳香族杂环化合物与相应的脂肪族化合物具有相似的性质。例如，杂环化合物通常指含有杂原子以形成具有一定芳香性的环的环状化合物。常见的杂环化合物如下：命名：音译常用于命名杂环化合物。例如，(2)结构和芳香性，(1)五元杂环结构，呋喃、噻吩和吡咯分子中的所有原子都是共面的，并且具有类似苯

2、环的结构(缺电子系统)。吡咯():呋喃():噻吩()的结构与呋喃相似。杂原子上的一对P电子垂直于平面并平行于不参与杂化的P轨道，形成一个56的大键，其中含有6个电子，符合Hecker 4n 2规则的要求，因此它们具有一定的芳香性(环上可以发生亲电取代)；由于环中的五个原子共享六个电子，电子云的密度比苯环大，亲电取代的速度比苯快得多。键长数据呋喃、噻吩和吡咯都有一定程度的键长平均值：注：普通CC的键长为0.133纳米；常见的CC键长度为0.154nm。(b)六元杂环的结构，吡啶中的氮原子采用不等sp2杂化：吡啶环有一个6个中心和6个电子的大键，这符合Hueker 4n 2规则，所以吡啶环也是芳香

3、的。然而，由于平均键长不完全，它的芳香性不如苯。吡啶分子的偶极矩数据(D7.410-30Cm)也表明吡啶分子中的电子不是完全均匀分布的。由于吡啶环中氮原子上的一对孤对与苯环(填充在sp2轨道上)共面，不参与环状共轭体系，所以这一对孤对很容易放出并表现出碱性。吡啶的结构可用共振理论表示如下：(2)五元杂环化合物及其化学性质，亲电取代(2)加成(3)吡咯的弱碱性和酸性(4)糠醛(糠醛)(5)显色反应，(2)五元杂环化合物及其化学性质，(1)亲电取代，比苯快，描述：噻吩环比呋喃环和吡咯环更芳香和稳定；噻吩环上的电子云密度大于苯环上的电子云密度，更容易磺化。苯和噻吩可以通过磺化反应来分离：傅克酰基化：

4、(2)加成，(3)吡咯的弱碱性和酸性。虽然吡咯的氮原子有孤对，但由于它参与了环56的共轭，所以被整个环共轭体系所共享，因此氮原子上的电子云密度降低，孤对很难放出并显示出碱性。因此，吡咯的碱性非常弱，甚至比苯胺弱得多。碱性：苯胺(Kb=3.810-10)吡咯(Kb=2.510-14)，能与强酸成盐，但不能与强酸成盐，遇酸分解。另一方面，吡咯的酸性较弱：但吡咯(pKa=17)的酸性很小，甚至远小于苯酚(PKA=17) (4)糠醛(糠醛)，命名为：它最初是用稀酸加热米糠得到的，因此命名为糠醛。性质：糠醛具有典型的无氢醛性质：(5)显色反应，(6)氧化反应，(3)六元杂环化合物，碱性和亲核性，(2)亲

5、电取代，(3)亲核取代，(4)氧化还原，(5)其它，(3)六元杂环化合物可见氮原子上电子云密度大，吡啶环上电子云密度小；氮的m电子云密度大于氧和磷的。因此，与苯相比，吡啶不太容易在芳环上发生亲电取代；如果吡啶在芳香环上有亲电取代，则m-是新引入的。(3)在新引入的基团的上部位置的亲核取代，(4)氧化和还原，问题：吡啶，吡咯，苯和哌啶的基本强度顺序？吡啶是有机化学中常用的溶剂，能溶解许多有机化合物和一些无机盐。吡啶及其衍生物在自然界中分布广泛，在医药上也很常见：吡啶可以从煤焦油中提取：(4)稠合杂环化合物(吲哚，喹啉)，化学性质(Skraup合成法制备喹啉及其衍生物，(4)稠合杂环化合物(吲哚，喹啉)，吲哚广泛存在于自然界中。吲哚乙酸(如天然精油和动物粪便)是一种植物生长调节剂。8-羟基喹啉是一种常见的金属离子络合剂，它能与“硬”离子如Al3和Mg2络合。(1)稠合杂环的化学性质，吲哚的碱性相当于吡咯的碱性；喹啉的碱性相当于吡啶。苯环上的亲电取代，吡啶环上的亲核取代：苯环比吡啶环更稳定，吡啶环上的氢化还原，(2)喹啉及其衍生物的制备Skraup合成方法，历程(以喹啉的制备为例):本章概述：1。在分子中，环上的电子云密度比苯大，亲电