第十八雜環(huán)化合物

第十八雜環(huán)化合物演示文稿目前一頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)（優(yōu)選）第十八雜環(huán)化合物目前二頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)（三）、教學(xué)內(nèi)容1、雜環(huán)化合物的分類和命名。

2、五元雜環(huán)化合物：呋喃、噻吩、吡咯、糠醛、

噻唑、咪唑和吲哚等化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。

3、六元雜環(huán)化合物：吡啶、嘧啶、喹啉、嘌呤等化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。

4、生物堿的性質(zhì)與制法。作業(yè):1(1、3、5、7、9）、4、6、7、8、9（1、2、3、4）、10、11，12目前三頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)第十八章雜環(huán)化合物廣義上雜環(huán)化合物定義：環(huán)上含有雜原子(C除外)的環(huán)狀化合物常見雜原子：O、S、N一般所指雜環(huán)化合物——

具有芳香結(jié)構(gòu)的含有雜原子的環(huán)狀化合物及其衍生物環(huán)醚、內(nèi)酐、內(nèi)酯等因沒有芳香結(jié)構(gòu)，非雜環(huán)化合物這些都是雜環(huán)化合物嗎？目前四頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)

雜環(huán)化合物應(yīng)用范圍極其廣泛，涉及醫(yī)藥、香料、高分子材料等，尤其在生物界中，廣義的雜環(huán)化合物幾乎到處可見。雜環(huán)化合物種類繁多，約占全部已知有機(jī)化合物的三分之一。本章介紹的是具有芳香性的雜環(huán)化合物（簡稱芳雜化合物）目前五頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)命名：音譯法：按外文名詞音譯，用帶“口”字旁的同音漢字表示(見表18-1)

編號(hào)：一般從雜原子開始,遵守最低系列原則，

不止一個(gè)雜原子時(shí)，按O→S→N順序編號(hào)

第一節(jié)雜環(huán)化合物的分類和命名目前六頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)特殊編號(hào)!

環(huán)上只有一個(gè)雜原子時(shí)，有時(shí)也把靠近雜原子的位置叫位，其次為位，再次為位：目前七頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)目前八頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)

含有兩個(gè)或以上的相同雜原子的單雜環(huán)衍生物，編號(hào)從連有取代基（或氫原子）的那個(gè)雜原子開始，順序定位，使另一個(gè)雜原子的位次保持最小：異噁唑噁唑目前九頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)第二節(jié)五元雜環(huán)化合物一、呋喃、噻吩、吡咯雜環(huán)的結(jié)構(gòu)：

芳香性：苯>噻吩>吡咯

>呋喃二、呋喃、噻吩、吡咯的性質(zhì)松木片反應(yīng)；親電取代反應(yīng)活性:吡咯

>呋喃>噻吩>苯取代基主要進(jìn)入α-位

鹵代、硝化、磺化時(shí)試劑要求；

加成反應(yīng)；吡咯的弱堿性和弱酸性；了解——糠醛、噻唑、咪唑和吲哚、卟啉化合物

返回教學(xué)內(nèi)容目前十頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)第二節(jié)五元雜環(huán)化合物

重點(diǎn)討論呋喃、噻吩、吡咯一、呋喃、噻吩、吡咯雜環(huán)的結(jié)構(gòu)：

構(gòu)成六電子體系的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)體系，符合4n+2休克爾規(guī)則——具有芳香性吡啶的結(jié)構(gòu)目前十一頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)性質(zhì)上：易起親電取代反應(yīng)：硝化、磺化、鹵代等；具有類似苯的典型性質(zhì)——具芳香性：結(jié)構(gòu)上：符合4n+2規(guī)則的閉合共軛體系；鍵長趨于平均化；（NMR譜δ值≈7）呋喃、噻吩、吡咯：問題：它們的芳香性是否一致？與苯環(huán)比較如何？目前十二頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)

呋喃、噻吩、吡咯具有一定芳香性，但由于雜原子的存在，閉合π電子云沒有苯環(huán)均勻，穩(wěn)定性較苯環(huán)小，即芳香性較苯環(huán)差：

雜原子電負(fù)性越大,閉合環(huán)π電子云分布均勻性越差,穩(wěn)定性越小,即芳香性越小雜原子電負(fù)性：S:2.44

N:3.04O：3.50芳香性

？穩(wěn)定化能或共振能目前十三頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)二、呋喃、噻吩、吡咯的性質(zhì)1、物理性質(zhì)：

都難溶于水中呋喃：存在于松木焦油中，無色液體，bp.31.36℃

噻吩：存在于煤焦油中,無色液體,bp.84.16℃

吡咯：存在于煤焦油和骨焦油中,無色液體

bp.130~131℃2、松木片反應(yīng)——呋喃、吡咯、噻吩的鑒定反應(yīng)：

呋喃:其蒸氣遇到鹽酸浸濕的松木片——呈綠色吡咯:其蒸氣遇到鹽酸浸濕的松木片——呈紅色噻吩:在濃H2SO4作用下與松木片反應(yīng)——呈藍(lán)色

(噻吩最好用如下反應(yīng)鑒定)吲哚的松木片反應(yīng)目前十四頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)噻吩+吲哚醌/濃H2SO4——顯藍(lán)色反應(yīng)：目前十五頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)3、親電取代反應(yīng)取代基主要進(jìn)入α-位，若α-位有取代基時(shí)，則進(jìn)入β-位親電取代反應(yīng)活性的次序：吡咯

>呋喃>噻吩>苯

呋喃、吡咯、噻吩五元雜為Π56共軛體系，環(huán)碳上的電子云密度較苯環(huán)大，故比苯容易發(fā)生親電取代反應(yīng);例如：噻吩溴代比苯快109倍

吡咯活性類似于苯胺，呋喃活性類似于苯酚目前十六頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)

鹵代反應(yīng)：Br四碘代吡咯在醫(yī)療中作為傷口的消毒劑1,4-二氧六環(huán)乙醚乙醇目前十七頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)硝化和磺化反應(yīng)：

溫和的消化試劑用濃硫酸或混酸反應(yīng)都易使呋喃等開環(huán)而成焦油狀聚合物目前十八頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)70%5%室溫下苯與濃硫酸難反應(yīng)室溫下用濃硫酸可以區(qū)別苯與噻吩：目前十九頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)噻吩與苯共存于煤焦油中，常在苯中含有少量的噻吩，除去少量噻吩可用冷濃硫酸。與冷濃硫酸反應(yīng)而溶于冷濃硫酸中不反應(yīng)不溶于冷濃硫酸偶合反應(yīng)：（習(xí)題4）目前二十頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)乙酰化和烷基化反應(yīng)：呋喃和吡咯的烷基化反應(yīng)大多生成聚合物目前二十一頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)吡咯、呋喃、噻吩的親電取代反應(yīng)說明：取代基主要進(jìn)入α-位對(duì)試劑及反應(yīng)條件必須有所選擇和控制：鹵代反應(yīng)：不需要催化劑，要在較低溫度下進(jìn)行；硝化反應(yīng)：不能用混酸硝化，一般是用乙?；跛狨?/p>

(CH3COONO2)作硝化試劑，在低溫下進(jìn)行磺化反應(yīng)：呋喃、吡咯不能用濃硫酸磺化，要用特殊的磺化試劑——吡啶三氧化硫的絡(luò)合物；噻吩可直接用濃硫酸磺化；

返回第二節(jié)目前二十二頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)4、加成反應(yīng)均可催化加氫，生成相應(yīng)的四氫化物其中：呋喃最容易反應(yīng)，證明芳香性最差

，不飽和性最大

呋喃芳香性最差，從而共軛二烯性質(zhì)較大，最容易進(jìn)行雙烯合成；吡咯、噻吩不易進(jìn)行雙烯合成，要在特定條件下才能發(fā)生D-A反應(yīng)。例如：內(nèi)式(90%)外式1,4-和1,2-加成目前二十三頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)吡咯與卡賓的反應(yīng)：目前二十四頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)5、吡咯的弱堿性和弱酸性弱堿性:弱酸性:目前二十五頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)吡咯的弱酸性反應(yīng)實(shí)例：說明后者酸性比吡咯的酸性較強(qiáng)吡咯鹵化鎂吡咯鹽目前二十六頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)吡咯鉀鹽和吡咯鹵化鎂的應(yīng)用：合成吡咯衍生物:干乙醚目前二十七頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)三、糠醛（α—呋喃甲醛）1、制備（了解）無色液體，放置容易變色工業(yè)上：農(nóng)副產(chǎn)品如甘蔗渣聚戊糖戊醛糖目前二十八頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)2、性質(zhì)和用途（具有與苯甲醛相似的性質(zhì)）

1）某些方面是良好的溶劑

2）催化加氫成糠醇

3）氧化反應(yīng)成糠酸

4）歧化反應(yīng)：CH2OHCOOH或VB15）發(fā)生安息香縮合和Perkin反應(yīng)目前二十九頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)五、噻唑、咪唑和維生素B1，青霉素G（了解）四、呋喃等的制法(見P199帕爾-諾爾合成法)(了解)噻唑：咪唑：廣泛存在于自然界中，具有生理活性——用作殺菌劑無色固體，mp：90℃易溶于水比較：呋喃、噻吩、吡咯難溶于水，噻唑、咪唑易溶于水？為什么？能理解噻唑是液體、而咪唑是固體嗎？目前三十頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)維生素B1（VB1）：青霉素:對(duì)糖類的新陳代謝有顯著的影響，人體缺乏時(shí)會(huì)引起腳氣病目前三十一頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)六、吲哚（了解）用于制茉莉型香料、染料、藥物等吲哚的松木片反應(yīng)呈紅色（與吡咯相同），親電取代在3位發(fā)生（見P202反應(yīng)式相當(dāng)于萘的α位），β—吲哚乙酸——植物生長調(diào)節(jié)劑：5-羥基色胺——哺乳動(dòng)物及人腦中思維活動(dòng)的重要物質(zhì)：松木片反應(yīng)無色結(jié)晶溶于熱水目前三十二頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)七、了解卟啉化合物（吡咯色素）

含卟啉環(huán)的化合物稱為卟啉化合物（卟啉或卟吩）卟啉環(huán)本身在自然界并不存在，但卟啉化合物廣泛存在于自然界中，同時(shí)與金屬離子形成絡(luò)合物；例如：血紅素：含鐵的卟啉化合物葉綠素：含鎂的卟啉化合物維生素B12：含鈷的卟啉化合物

返回教學(xué)內(nèi)容目前三十三頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)一、吡啶1、吡啶的來源和制造（了解）吡啶存在于煤焦油，頁巖油和骨焦油中吡啶是重要的有機(jī)合成原料（合成藥物等）良好的有機(jī)溶劑有機(jī)合成催化劑（常作堿性試劑）

吡啶可與水、乙醇、乙醚等任意混溶（與五員環(huán)呋喃等不溶于水不同，為什么？）有特殊臭味的無色液體，bp：115.5℃密度：0.982第三節(jié)六員環(huán)化合物目前三十四頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)制法（了解）：

1）煤焦油中提?。哼拎ず图谆拎?/p>

2）從糠醛制備：4）實(shí)驗(yàn)室合成法（見P204漢茨施合成法）3）從乙炔制備：目前三十五頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)2、吡啶的結(jié)構(gòu)吡啶N上孤電子對(duì)外露于環(huán)外，堿性較苯胺強(qiáng)，易與水成氫鍵——易溶于水的主要原因呋喃、噻吩、吡咯的結(jié)構(gòu)目前三十六頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)3、吡啶的堿性及其鹽的性質(zhì)目前三十七頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)由于吡啶環(huán)上的N原子，環(huán)上的電荷分布不均：4、吡啶的化學(xué)性質(zhì)吡啶的親電取代反應(yīng)活性相當(dāng)于硝基苯親電取代活性：五員雜環(huán)>苯>吡啶目前三十八頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)4、吡啶的化學(xué)性質(zhì)（1）親電取代反應(yīng)親電取代活性：五員雜環(huán)>苯>吡啶鹵代：浮石催化目前三十九頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)（2）吡啶環(huán)對(duì)氧化劑的穩(wěn)定性——比苯環(huán)更穩(wěn)定磺化：硝化：濃硝酸/濃硫酸目前四十頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)吡啶相當(dāng)于叔胺,易氧化成N—氧化物：90%合成4-取代吡啶的方法目前四十一頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)（3）還原反應(yīng)和親核取代

（吡啶的親核取代比苯活潑）六氫吡啶胡椒啶或哌啶屬于親核取代反應(yīng)目前四十二頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)二、嘧啶：親電取代反應(yīng)：苯>吡啶>嘧啶（相當(dāng)于間二硝基苯）無色晶體易溶于水堿性比吡啶弱

為什么？目前四十三頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)Biginelli反應(yīng)

二氫嘧啶-2-酮衍生物具有重要的藥理活性

用作鈣拮抗劑、降壓劑等，還可以作為研制抗癌藥物的先導(dǎo)物目前四十四頁\總數(shù)五十一頁\編于八點(diǎn)Scheme1.One-potsynthesisof4-arylmethylidene-3-phenylisoxazol-5-o