有机化学第十二章杂环化合物和生物碱.ppt

1、一般把除碳以外的成环原子叫杂原子，常见的杂原子有氧、硫和氮：,环系中可含一个、两个或多个相同或不同的杂原子。 环可以有三元环、四元环、五元环、六元环或更大，可以是稠合的环。,一、杂环化合物概述,杂环化合物种类繁多，约占全部已知有机化合物的 三分之一。,这些化合物的性质与相应的脂肪族化合物相近。,本章介绍的是具有不同芳香性的杂环化合物（简称芳杂化合物）。,已经学过的杂环化合物：,按骨架分类:五元杂环、六元杂环;单杂环和稠杂环等。 命名按英文音译。常见的杂环有：,二、 杂环化合物的分类和命名,喹啉,呋喃,噻吩,吡咯,吡啶,吲哚,噻唑,嘧啶,命名1：带有取代基的杂环化合物，以杂环为母体，从杂原子开始

2、顺着环编号；当环上含有两个或以上相同的杂原子时，应使杂原子所在位次的数字最小；环上有不同杂原子时，按O、S、N的次序编号：,命名2：环上只有一个杂原子时，有时也把靠近杂原子的位置叫位，其次为位，再次为位：,含有两个或以上的相同杂原子的单杂环衍生物，编号从连有取代基（或氢原子）的那个杂原子开始，顺序定位，使另一个杂原子的位次保持最小：,命名3：根据相应的碳环来命名。把杂环看作相应碳环中的碳原子被杂原子取代而形成的化合物，命名时在相应的碳环名称前加上杂原子的名称：,在没有误会的情况下，“杂”字可以省去。,1、五元杂环化合物呋喃、噻吩、吡咯的结构 五个原子处于同一平面；有一个闭合的共轭体系。,杂原子

3、的未共用电子对参加了芳香性的六电子体系的形成。体系符合4n+2休克尔规则。,三、 杂环化合物的结构,杂原子均以sp2杂化（未杂化的P上有2个电子参加成环）,取代反应活性的次序,吡咯 呋喃 噻吩 苯,-0.10 -0.03 -0.06 0 (不一致),位电子 云密度,呋喃、吡咯、噻吩环中的杂原子上的未共用电子对参与了环的共轭体系，使环上的电子云密度增大，故比苯容易发生亲电取代反应，取代通常发生在-位。,氮原子与碳原子处在同一平面。 吡啶的结构与苯相似，符合休克尔规则，具有芳香性,吡啶在发生亲电取代反应较苯困难，主要发生在位。,2、六元杂环化合物吡啶,杂原子均以sp2杂化（未杂化的P上有1电子参加

4、成环）,P(1), Sp2(1,1,2),存在于松木焦油中，为无色液体，难溶于水，易溶于有机溶剂。其蒸汽遇有被盐酸浸过的松木时，即呈绿色（叫松木反应，鉴别呋喃的存在）。 工业上用糠醛（-呋喃甲醛）制备：,实验室采用糠酸加热脱羧制得：,四、 五元杂环化合物,1、 呋喃,（1）呋喃的制备,呋喃具有芳香性，较苯活泼，容易发生取代反应；还有一定程度的不饱和化合物的性质(发生加成反应)。 溴代：,硝化（缓和试剂）：,磺化（缓和试剂）：,吡咯与SO3的络合物,（2）化学性质,（A）取代反应 位取代,（使用缓和路易斯酸催化剂）,呋喃具有共轭双键的性质(双烯合成),在催化剂作用下,呋喃加氢生成四氢呋喃 (优良

5、的溶剂和有机原料):,傅-克酰基化反应,四氢呋喃,（B）加成反应,无芳香性,噻吩存在于煤焦油的粗苯中，约为粗苯含量的0.5% 在石油和页岩油中也含有噻吩及其同系物。 噻吩的结构： （1）噻吩的制法,2、 噻吩,丁烷、丁烯和丁二烯,方法1,方法3实验室制法,方法2,（2） 噻吩的性质,亲电取代发生在位,傅-克反应,3、 吡咯,吡咯的制备,（A）弱酸性,（B）取代反应,偶合反应,四碘吡咯常用来代替碘仿作伤口消毒剂.,4、 吲哚,吲哚的结构,异吲哚的结构,苯并吡咯,（1）存在和制取存在于煤焦油和页岩油中。 （2）性质 （A）碱性吡啶环上氮原子有一对未共用电子没参加环上的共轭体系，因此能与质子结合，具

6、有弱碱性：,吡啶容易和SO3结合生成N-磺酸吡啶，作为缓和的磺化剂。,五、 六元杂环化合物,1、 吡啶,（B）取代反应亲电取代反应与硝基苯类似，发生在位；较苯难磺化、硝化和卤化。,吡啶不能起傅-克反应,亲电取代 位取代,与硝基苯相似：吡啶与强的亲核试剂起亲核取代反应，主要生成取代产物（齐齐巴宾反应）：,与2-硝基氯苯相似，2-氯吡啶与碱或氨等亲核试剂作用，可生成相应的羟基吡啶或氨基吡啶：,强的亲核试剂,亲核取代 取代产物,（C）氧化与还原吡啶比苯稳定，不易被氧化剂氧化。吡啶的同系物被氧化时总是侧链先氧化而芳杂环不破坏，生成相应的吡啶甲酸：,吡啶经催化氢化或用乙醇和钠还原，可得六氢吡啶：,尼古丁,吡啶和哌啶的衍生物,2、喹啉和异喹啉,异喹啉比较重要的衍生物罂粟碱、黄连素,罂粟花,喹啉,六、 嘧啶、嘌呤及其衍生物,1、嘧啶的衍生物广泛存在于生物体内。,是核酸的重要组成部分,2、嘌呤及其衍生物,嘌呤的结构,是核酸的重