有机化学第十七章杂环化合物

1、第十七章 杂环化合物 (Heterocyclic compounds),构成环的原子除碳原子外还有其它原子的一类环状化合物。,最常见的杂原子：氧、氮和硫。,17.1分类和命名,命名 音译名,编号从杂原子开始。遇两相同杂原子, 则由带取代基(或H)的 杂原子开始。含多个不同杂原子, 则按 O S N 顺序编号。,咪唑 噻唑 噁唑 嘧啶,稠杂环的编号,吲哚 嘌呤 喹啉,5-硝基-2-呋喃甲醛 N,N-二乙基-3-吡 啶甲酰胺,1,3,7-三甲基嘌呤-2,6- 二酮,将取代基名称连同位号置杂环名前或名后。,环上有取代基的杂环,噻吩并吡咯 萘并呋喃 5-苯基咪唑并2,1-b噻唑 噻吩并3,2-b吡咯

2、萘并1,2-b呋喃,二. 五元杂环化合物,1. 含一个杂原子的五元杂环化合物,1) 呋喃、噻吩、吡咯的结构与物理性质,碳原子P轨道中有一个电子， 杂原子P轨道中有两个电子， 形成环状离域大键。 电子数:6 有芳香性。,离域能,环上氢核的化学位移出现在低场。,偶极矩,酸碱性,吡咯没有碱性, 具有一定程度的酸性(pka=17.5),(1) 亲电取代反应,杂原子具有+C效应，活化杂环。 亲电取代反应活性顺序： 吡咯 呋喃 噻吩 苯。,2) 呋喃、噻吩、吡咯的反应,试推断呋喃、噻吩、吡咯发生亲电取代反应，比苯容易发生 还是难发生？,位比位活泼。亲电取代主要发生在位。,亲电取代发生在位还是位？,分析 中

3、间体共振结构杂化体的稳定性,取代呋喃、噻吩、吡咯的定位效应,(2) 加成反应,3) 呋喃、噻吩、吡咯的制备,1,4-二羰基化合物。TsOH(或P2O5)，P2S5，NH3 。,4) 呋喃、吡咯、噻吩的衍生物,(1) 糠醛,给出下列反应的产物结构、名称及反应类型。,灵菌红素 卟吩胆色素原,卟吩由四个吡咯和四个次甲基(=CH)交替相 连组成的共轭体系。,卟吩呈平面结构，环中间的空隙里四个氮原 子可分别以共价键、配价键与不同的金属离 子结合。,(2) 叶绿素、血红素和维生素B12,2. 含两个杂原子的五元杂环化合物,吡唑 噻唑 噁唑 异噁唑,(3) 电致发光材料,1). 结构与物理性质,碱性,试推测

4、噁唑与咪唑及1,2唑与相应的1,3唑的碱性大小。,试比较咪唑与吡咯酸碱性的不同，并指出咪唑哪一个N原子 是碱性中心。,互变异构,2) 唑的亲电取代反应,1,2-唑亲电取代发生在C-4位； 1,3-唑主要发生在C-4位。,试分析中间体正离子的稳定性 教材p888,3) 唑的衍生物,维生素B1 青霉素G,三. 六元杂环化合物,1) 结构与物理性质,1. 吡啶,A. 吡啶有无芳香性？ B. 吡啶是否具有碱性？ C. 吡啶盐有无芳香性？ D. 为什么哌啶的碱性比吡啶强？,问题,环氮的碱性与亲核性,2) 吡啶环上的亲电取代反应,反应发生在位。、位不发生反应。,问题,吡啶的亲电取代反应活性是大于苯还是小于

5、苯？若 发生亲电取代, 则反应发生在哪一个位？,试通过共振式分析中间体正离子的稳定性。,3) 吡啶环上的亲核取代反应,吡啶环容易发生亲核取代反应。 、位，以位为主。,分析中间体的共振结构 亲核试剂进攻位：,问题 3-氯吡啶和CH3ONa能发生亲核取代反应吗？,4) 氧化与还原,烟碱(尼古丁) 烟酸 烟酰胺,-吡啶甲酸,哌啶(六氢吡啶),2. 嘧啶,N(sp2)。成环的碳、氮都以一个P电子参与共轭。易发生亲核取代，不易进行亲电取代。,尿嘧啶 胞嘧啶,胸腺嘧啶,脱氧胸苷,四. 吲哚、嘌呤、喹啉、异喹啉,试分析 亲电取代发生在苯环还是杂环上? 并指出具体位置。,亲电取代主要发生在杂环3位,1. 吲哚,利血平,-吲哚丁酸,色氨酸,2. 嘌呤,两个互变异构体的平衡体系,9H-嘌呤 7H-嘌呤,核酸中存在的嘌呤环系：,腺嘌呤 鸟嘌