第二四章有機合成基礎(chǔ)

一、有機合成的過程利用簡單、易得的原料，通過有機反應(yīng)，生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機化合物。1、有機合成的概念2、有機合成的任務(wù)有機合成的任務(wù)包括目標(biāo)化合物分子骨架的構(gòu)建和官能團的轉(zhuǎn)化。當(dāng)前第1頁\共有150頁\編于星期三\8點有機合成過程示意圖基礎(chǔ)原料輔助原料副產(chǎn)物副產(chǎn)物中間體中間體輔助原料輔助原料目標(biāo)化合物3、有機合成的過程當(dāng)前第2頁\共有150頁\編于星期三\8點4、有機合成的設(shè)計思路

5、關(guān)鍵：設(shè)計合成路線，即碳骨架的構(gòu)建、官能團的引入和轉(zhuǎn)化。當(dāng)前第3頁\共有150頁\編于星期三\8點1、碳碳單鍵的形成1、Friedel-crafts反應(yīng)傅克烷基化反應(yīng)-有機化合物分子中的氫原子被烷基所取代的反應(yīng)傅克?；磻?yīng)-有機化合物分子中的氫原子被酰基所取代的反應(yīng)當(dāng)前第4頁\共有150頁\編于星期三\8點6、有機物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系：兩碳有機物為例：CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCHCHCH2=CHCl[CH-CH

]nHClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa當(dāng)前第5頁\共有150頁\編于星期三\8點7、碳骨架的構(gòu)建和官能團的引入。(1).碳骨架構(gòu)建:包括碳鏈增長和縮短

、成環(huán)和開環(huán)等。構(gòu)建方法會以信息形式給出。(2.官能團的引入和轉(zhuǎn)化:(1)官能團的引入：思考與交流1、引入碳碳雙鍵的三種方法：鹵代烴的消去；醇的消去；炔烴的不完全加成。2、引入鹵原子的三種方法：醇（或酚）的取代；烯烴（或炔烴）的加成；烷烴（或苯及苯的同系物）的取代。當(dāng)前第6頁\共有150頁\編于星期三\8點(2)官能團的轉(zhuǎn)化：包括官能團種類變化、數(shù)目變化、位置變化等。3、引入羥基的四種方法：烯烴與水的加成；鹵代烴的水解；酯的水解；醛的還原。當(dāng)前第7頁\共有150頁\編于星期三\8點a.官能團種類變化：CH3CH2-Br水解CH3CH2-OH氧化CH3-CHOb.官能團數(shù)目變化：CH3CH2-Br消去CH2=CH2加Br2CH2Br－CH2Brc.官能團位置變化：CH3CH2CH2-Br消去CH3CH=CH2加HBrCH3CH-CH3Br當(dāng)前第8頁\共有150頁\編于星期三\8點二、有機合成的方法1、有機合成的常規(guī)方法（1）官能團的引入①引入雙鍵（C=C或C=O）1）某些醇的消去引入C=CCH3CH2OH濃硫酸170℃

CH2==CH2↑+H2O醇△CH2=CH2↑+NaBr+H2OCH3CH2Br

+NaOH2）鹵代烴的消去引入C=C當(dāng)前第9頁\共有150頁\編于星期三\8點3）炔烴加成引入C=C4）醇的氧化引入C=O②引入鹵原子（—X）1）烴與X2取代CH4+Cl2

CH3Cl+HCl光照2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O催化劑△CH≡CH+HBr

CH2=CHBr催化劑△當(dāng)前第10頁\共有150頁\編于星期三\8點3）醇與HX取代CH2==CH2+Br2CH2BrCH2Br2）不飽和烴與HX或X2加成③引入羥基（—OH）1）烯烴與水的加成CH2==CH2+H2O

CH3CH2OH催化劑加熱加壓2）醛（酮）與氫氣加成CH3CHO

+H2CH3CH2OH催化劑ΔC2H5OH+HBrC2H5Br+H2O△當(dāng)前第11頁\共有150頁\編于星期三\8點3）鹵代烴的水解（堿性）C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr水△4）酯的水解稀H2SO4CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O△（2）官能團的消除①通過加成消除不飽和鍵②通過消去或氧化或酯化或取代等消除羥基③通過加成或氧化消除醛基④通過消去反應(yīng)或水解反應(yīng)可消除鹵原子（3）官能團的衍變當(dāng)前第12頁\共有150頁\編于星期三\8點主要有機物之間轉(zhuǎn)化關(guān)系圖還原水解酯化酯羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化水解烯烷炔當(dāng)前第13頁\共有150頁\編于星期三\8點2、正向合成分析法此法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接可間接的中間產(chǎn)物，逐步推向目標(biāo)合成有機物?；A(chǔ)原料中間體中間體目標(biāo)化合物正向合成分析法示意圖當(dāng)前第14頁\共有150頁\編于星期三\8點3、逆向合成分析法是將目標(biāo)化合物倒退一步尋找上一步反應(yīng)的中間體，該中間體同輔助原料反應(yīng)可以得到目標(biāo)化合物?；A(chǔ)原料中間體中間體目標(biāo)化合物逆向合成分析法示意圖所確定的合成路線的各步反應(yīng)，其反應(yīng)條件必須比較溫和，并具有較高的產(chǎn)率，所使用物基礎(chǔ)原料和輔助原料應(yīng)該是低毒性、低污染、易得和廉價的。當(dāng)前第15頁\共有150頁\編于星期三\8點2C2H5OHC—OC2H5C—OC2H5OOC—OHC—OHOO+草酸二乙酯的合成H2C—OHH2C—OHH2C—ClH2C—ClCH2CH2C—HC—HOO當(dāng)前第16頁\共有150頁\編于星期三\8點傅克反應(yīng)***

烷基化反應(yīng)：

CH3CHCH3

﹥CH3CH2CH2因重排++異構(gòu)化產(chǎn)物***

當(dāng)苯環(huán)上連有吸電子基或堿性基團時，不能發(fā)生。當(dāng)前第17頁\共有150頁\編于星期三\8點酰基化反應(yīng)：苯酚很容易進行Friedel-Crafts反應(yīng)，一般不用AlCl3做催化劑，因為AlCl3可與酚羥基形成鋁的絡(luò)鹽(PhOAlCl2)，而使它失去催化活性。要使反應(yīng)在AlCl3的的催化下進行，必須使用過量的AlCl3。因此，酚的Friedel-Crafts反應(yīng)常在較弱的催化劑HF、BF3、H3PO4、PPA(聚磷酸)等作用下進行。當(dāng)前第18頁\共有150頁\編于星期三\8點傅克烷基化反應(yīng)的催化劑1、路易斯酸-金屬鹵化物，催化活性如下：AlCl3>FeCl3>SbCl3>SnCl3>BF3>TiCl3>ZnCl2

2、質(zhì)子酸如HF、H2SO4、H3PO4、還有酸性氧化物（SO3）和有機鋁化合物等。當(dāng)前第19頁\共有150頁\編于星期三\8點新型催化劑的的使用：例如，利用Friedel-Crafts?；磻?yīng)合成藥物，使用傳統(tǒng)無水三氯化鋁催化合成中間體對氯二苯甲酮，生產(chǎn)一噸產(chǎn)品副產(chǎn)3噸含鋁廢棄物。采用新型催化劑EPZG，催化劑用量為原來的10％，產(chǎn)率高達70％，氯化氫排放減少75％，無含鋁廢棄物生成，只產(chǎn)生少量的鄰位產(chǎn)物。當(dāng)前第20頁\共有150頁\編于星期三\8點傅克烷基化反應(yīng)具有可逆性，并且在強酸催化作用下發(fā)生歧化反應(yīng)和轉(zhuǎn)移。

相同分子在一定條件下由于相互之間的原子(團)轉(zhuǎn)移而生成兩種不同分子的反應(yīng)過程。一般歧化反應(yīng)涉及的范圍很廣,不僅有機化合物,如烷基芳烴(烷基苯、烷基萘等)、烯烴、烷烴、醛類、酸類等可以進行歧化反應(yīng)。利用這一性質(zhì)，在制備單取代烷基苯時，可使副產(chǎn)的多烷基苯與苯發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移，增加單烷基苯收率當(dāng)前第21頁\共有150頁\編于星期三\8點2、氯甲基化反應(yīng)：通過苯與甲醛、氯化氫在無水氯化鋅作用下反應(yīng)生成氯化芐，轉(zhuǎn)化基團可生成多種化合物當(dāng)前第22頁\共有150頁\編于星期三\8點3、金屬有機化合物反應(yīng)

在格式試劑中，鎂原子以共價鍵同碳原子相連，碳原子電負性大于鎂，因此成建電子向碳原子轉(zhuǎn)移，使得C-Mg鍵高度極化，故羥基是一種活性很高的親核試劑，能夠發(fā)生加成、取代、偶合反應(yīng)。見課本P8元素原子在分子中對成鍵電子的吸引能力，稱為相對電負性，簡稱電負性。一般來說，電負性大于1.8的是非金屬元素，而小于等于1.8的往往是金屬元素。當(dāng)前第23頁\共有150頁\編于星期三\8點其他金屬有機化合物如鋰、銅、鎘、鋅等的化合物與格氏試劑具有類似的化學(xué)活性。當(dāng)前第24頁\共有150頁\編于星期三\8點4、活潑亞甲基化合物反應(yīng)當(dāng)一個飽和碳原子上連有硝基、羰基、氰基、酯基、苯基等吸電子基時，與該碳原子相連的氫原子具有一定酸性，碳原子致活，這類化合物叫活潑亞甲基化合物。會發(fā)生如下反應(yīng)。見P13 當(dāng)前第25頁\共有150頁\編于星期三\8點例：乙酰乙酸乙酯亞甲基上的氫很活潑，表現(xiàn)出較強的酸性，醇鈉或強堿作用生成碳負離子的鈉鹽。碳負離子可以作為親核試劑與鹵代烴或酰鹵作用發(fā)生親核取代。反應(yīng)結(jié)果是亞甲基的烴基或?；Ｔ俳?jīng)酮式分解或酸式分解可以得到各種結(jié)構(gòu)不同的酮和酸。1、羥基化反應(yīng)當(dāng)前第26頁\共有150頁\編于星期三\8點5、酰基化反應(yīng)當(dāng)前第27頁\共有150頁\編于星期三\8點醛酮與仲胺加成，首先生成a-氨基醇，由于仲氨基上不再有氫原子，故在脫水劑存在下，脫水作用發(fā)生在β-碳上產(chǎn)生烯胺。在烯胺分子中，氮原子與碳碳雙鍵共軛，從而使β-碳具有親和性，能接受烴基化試劑的進攻，形成亞胺正離子中間體，再經(jīng)水解脫胺得到a-烴基化酮。當(dāng)前第28頁\共有150頁\編于星期三\8點凡是兩個或兩個以上的分子通過反應(yīng)生成一個較大分子，同時失去一個分子（如水、醇、鹽等）的反應(yīng)，或在同一個分子內(nèi)部發(fā)生分子內(nèi)反應(yīng)形成一個新的分子的反應(yīng)都成為縮合反應(yīng)。6、縮合反應(yīng)當(dāng)前第29頁\共有150頁\編于星期三\8點a、羥醛縮合反應(yīng)

在稀堿作用下，具有α—H醛、酮可以發(fā)生自身的加成消除作用而生成α、β—不飽和醛、酮。通過羥醛縮合反應(yīng)能增長碳鏈，產(chǎn)生支鏈，并且產(chǎn)物含有兩個活性基團可以進行一系列的后續(xù)反應(yīng)，生成各種化合物，故在有機合成中很重要。例如由正丁醛合成2—乙基己醇：第一步α—H的酸性和羰基的親核加成，第二部脫水形成雙鍵，第三步加氫還原。當(dāng)前第30頁\共有150頁\編于星期三\8點b、普爾金（Perkin)反應(yīng)1定義：在堿性催化劑的作用下，芳香醛與酸酐反應(yīng)生成β-芳基-α,β-不飽和酸的反應(yīng)叫做普爾金(Perkin）反應(yīng).當(dāng)前第31頁\共有150頁\編于星期三\8點當(dāng)前第32頁\共有150頁\編于星期三\8點肉桂酸香豆素例1.例2.當(dāng)前第33頁\共有150頁\編于星期三\8點例3.α—呋喃丙胺α—呋喃丙胺是治療血吸蟲的藥物當(dāng)前第34頁\共有150頁\編于星期三\8點定義：在弱堿的催化作用下，醛、酮與含有雙重致活的活潑亞甲基化合物發(fā)生的縮合反應(yīng)叫克諾文蓋爾(Knoevenagel）反應(yīng)。c、克諾文蓋爾(Knoevenagel）反應(yīng)。當(dāng)前第35頁\共有150頁\編于星期三\8點反應(yīng)歷程：例：當(dāng)前第36頁\共有150頁\編于星期三\8點例1：例2：例3：當(dāng)前第37頁\共有150頁\編于星期三\8點例4：定義：在惰性溶劑中,α-溴(鹵)代酸酯、鋅與醛或酮、互相作用，得到β-羥基酸酯的反應(yīng)稱為瑞佛馬斯基反應(yīng)。d、瑞佛馬斯基(Reformatsky)反應(yīng)。當(dāng)前第38頁\共有150頁\編于星期三\8點瑞佛馬斯基反應(yīng)的特點及用途：1、該反應(yīng)的歷程與格氏合成類似；2、有機鋅試劑活性比格氏試劑小它不與酯進行加成;3、有機鋅試劑在空氣中會自燃，因而不單獨制備;4、該反應(yīng)可用以合成β—羥基酸酯、α,β—不飽和酸酯以及α,β—不飽和羧酸。當(dāng)前第39頁\共有150頁\編于星期三\8點β—羥基酸酯α,β—不飽和酸酯α,β—不飽和羧酸反應(yīng)的歷程及用途：當(dāng)前第40頁\共有150頁\編于星期三\8點e、達森(Darzen）反應(yīng)定義：醛、酮與α-鹵代酸酯在強堿(RONa,NaNH2,(CH3)3COK)催化作用下互相作用，生成α,β-環(huán)氧酸酯的反應(yīng)稱為達參(Darzen,G.)反應(yīng).α,β-環(huán)氧酸酯α,β-環(huán)氧酸酯酮醛當(dāng)前第41頁\共有150頁\編于星期三\8點反應(yīng)歷程：烯醇式酮式當(dāng)前第42頁\共有150頁\編于星期三\8點用途：合成環(huán)氧酸酯，以及合成比原料醛、酮多一個碳的醛、酮。當(dāng)前第43頁\共有150頁\編于星期三\8點f、麥克爾（Michael)加成反應(yīng)定義：在堿性催化劑作用下，碳負離子與α,β—不飽和羰基化合物發(fā)生的共軛加成反應(yīng)，稱為麥克爾加成反應(yīng)。(反應(yīng)主要用來合成1,5-二羰基化合物。)當(dāng)前第44頁\共有150頁\編于星期三\8點

共軛效應(yīng)(conjugatedeffect)，又稱離域效應(yīng)，是指由于共軛π鍵的形成而引起分子性質(zhì)的改變的效應(yīng)。H2C=CH2，π鍵的兩個p電子的運動范圍局限在兩個碳原子之間，這叫做定域運動.CH2=CH-CH=CH2中，可以看作兩個孤立的雙鍵重合在一起，p電子的運動范圍不再局限在兩個碳原子之間，而是擴充到四個碳原子之間，這叫做離域現(xiàn)象。這種分子叫共軛分子。共軛分子中任何一個原子受到外界試劑的作用，其它部分可以馬上受到影響。這種電子通過共軛體系的傳遞方式，叫做共軛效應(yīng)。

當(dāng)前第45頁\共有150頁\編于星期三\8點常見的共軛體系：常用的堿性催化劑：當(dāng)前第46頁\共有150頁\編于星期三\8點反應(yīng)歷程：酮式烯醇式1,4—加成該反應(yīng)可描述為：以1,4—加成開始，得3,4—加成產(chǎn)物告終。當(dāng)前第47頁\共有150頁\編于星期三\8點應(yīng)用舉例：麥克爾加成在有機合成中是一個極為重要的反應(yīng)，加成后的產(chǎn)物含有多個官能團，能夠進行多種化學(xué)反應(yīng)，尤其是進一步反應(yīng)用來合成環(huán)狀化合物。例1：共軛加成羥醛縮合當(dāng)前第48頁\共有150頁\編于星期三\8點例2：共軛加成共軛加成在合成中的應(yīng)用，一個著名的例子是魯賓遜(Robinson)增環(huán)反應(yīng)：共軛加成羥醛縮合當(dāng)前第49頁\共有150頁\編于星期三\8點當(dāng)前第50頁\共有150頁\編于星期三\8點第四章雜環(huán)當(dāng)前第51頁\共有150頁\編于星期三\8點本章講授提要第一節(jié)雜環(huán)化合物的定義、分類與命名第二節(jié)五元單雜環(huán)化合物第三節(jié)唑第四節(jié)六元雜環(huán)化合物—吡啶第五節(jié)喹啉和異喹啉第六節(jié)嘧啶與嘌呤第七節(jié)生物堿當(dāng)前第52頁\共有150頁\編于星期三\8點概述

雜環(huán)化合物廣泛地存在于自然界，是有機化合物中數(shù)目最龐大的一類。邢其毅先生在給花文廷《雜環(huán)化合物》一書的序言中寫到：雜環(huán)化合物占有機化合物總數(shù)的65%，論文占有機化學(xué)的1／3…..。

生物體內(nèi)具有重要生理功能的兩大色素：血紅素和葉綠素具有雜環(huán)；

對生物的生長、繁殖、遺傳、變異起決定性作用的核酸具有雜環(huán)；當(dāng)前第53頁\共有150頁\編于星期三\8點

此外，天然和人工合成的大多數(shù)色素、酶、染料、某些助劑，一些特殊的高分子材料以及人類賴以生存所必須的、大量的醫(yī)藥、農(nóng)藥也含有雜環(huán)。因而雜環(huán)化合物在發(fā)達國家受到了化學(xué)家們的普遍重視。第一節(jié)雜環(huán)化合物的定義、分類、與命名一、定義

從廣義上來講，組成環(huán)狀化合物的原子除碳外，還有其它的原子時，這樣的化合物就叫雜環(huán)化合物。但習(xí)慣上不是如此。如：當(dāng)前第54頁\共有150頁\編于星期三\8點環(huán)氧乙烷氮雜環(huán)丙烷γ-丁酸內(nèi)酯γ-丁內(nèi)酰胺馬來酸酐這些化合物中雖然含有雜原子，但不穩(wěn)定易開環(huán)，性質(zhì)類似于開鏈化合物。習(xí)慣上認(rèn)為的雜環(huán)化合物是：定義：含有雜原子，具有芳香性或一定程度穩(wěn)定性的環(huán)狀化合物叫雜環(huán)化合物。當(dāng)前第55頁\共有150頁\編于星期三\8點二、分類與命名一）、分類呋喃咪唑吡啶嘧啶吲哚嘌呤當(dāng)前第56頁\共有150頁\編于星期三\8點

二、雜環(huán)化合物的命名

1.譯音法根據(jù)雜環(huán)化合物的英文名稱，選擇帶“口”字偏旁的同音漢字來命名。

呋喃噻吩吡咯咪唑噻唑(furan)(thiophene)(pyrrole)(imidazole)(thiazole)OSNHSNNNH當(dāng)前第57頁\共有150頁\編于星期三\8點吡啶吡喃嘧啶吡嗪吲哚(pyridine)(pyran)(pyrimidine)(pyrazine)(indole)

喹啉異喹啉嘌呤苯并噻唑(quinoline)(isoquinoline)(purine)(benzothiazole)NHNONNNNNNSNNNNNH當(dāng)前第58頁\共有150頁\編于星期三\8點2.系統(tǒng)命名法

適用于雜環(huán)衍生物的命名

(1)選母體與芳香族化合物命名原則類似，當(dāng)雜環(huán)上連有－R、－X、－OH、－NH2等取代基時，以雜環(huán)為母體；如果連有－CHO、－COOH、－SO3H等時，把雜環(huán)作為取代基。

(2)雜環(huán)編號雜環(huán)上連有取代基時，需要給雜環(huán)編號，編號規(guī)則如下。當(dāng)前第59頁\共有150頁\編于星期三\8點O12345_CHOaba￠b￠12345N678OHbag8-羥基喹啉（不叫8-喹啉酚）2-呋喃甲醛（糠醛）(α-呋喃甲醛)①從雜原子開始編號，雜原子位次為1。當(dāng)環(huán)上只有一個雜原子時，也可把與雜原子直接相連的碳原子稱為α位，其后依次為β位和γ位。當(dāng)前第60頁\共有150頁\編于星期三\8點②若含有多個相同的雜原子，則從連 有氫或取代基的雜原子開始編號，并 使其他雜原子的位次盡可能最小。（4-甲基咪唑）

（4-氯噻唑）

③若含有不相同的雜原子，按O、S、N的順序編號2NNHCH3_134512345_ClSN當(dāng)前第61頁\共有150頁\編于星期三\8點某些特殊的稠雜環(huán)，不符合以上編號規(guī)則，有其特定的編號6-氨基嘌呤（不叫6-嘌呤胺）當(dāng)N上連有取代基時，往往用“N”表示取代基的位置

（N-甲基吡啶）

12345678NNNNNHNH2123456789

COOH4-異喹啉甲酸N__________CH3當(dāng)前第62頁\共有150頁\編于星期三\8點第二節(jié)五元單雜環(huán)化合物一、呋喃、吡咯、噻吩的物理性質(zhì)與結(jié)構(gòu)呋喃：存在于松木焦油中，有氯仿味。bp：31℃吡咯：存在于煤焦油和骨膠油中，有苯胺味bp：131℃噻吩：存在于煤焦油中，有特殊氣味。bp：84℃1、物理性質(zhì)2、結(jié)構(gòu)當(dāng)前第63頁\共有150頁\編于星期三\8點呋喃、噻吩、吡咯的結(jié)構(gòu)OSNH當(dāng)前第64頁\共有150頁\編于星期三\8點呋喃........O當(dāng)前第65頁\共有150頁\編于星期三\8點噻吩........S當(dāng)前第66頁\共有150頁\編于星期三\8點吡咯......NH當(dāng)前第67頁\共有150頁\編于星期三\8點唑的命名原子是氮時，則該雜環(huán)化合物稱為唑。

含有兩個雜原子的五元雜環(huán)，若至少有一個雜呋喃(furan)吡咯(pyrrole)噻吩(thiophene)含一個雜原子的五元雜環(huán)吡唑(pyrazole)咪唑(inidazole)噻唑(thiazole)噁唑(oxazole)當(dāng)前第68頁\共有150頁\編于星期三\8點二、呋喃、吡咯、噻吩的化學(xué)性質(zhì)呋喃、吡咯、噻吩都具有芳香性，都能夠進行親電取代反應(yīng)要有意識地將他們的反應(yīng)活性與苯進行比較。＞＞＞＞當(dāng)前第69頁\共有150頁\編于星期三\8點六元雜環(huán)化合物吡啶(pyridine)噠嗪(pyridazine)嘧啶(pyrimidine)吡嗪(pyrazine)吡喃(pyran)α-吡喃酮(α-pyrone)γ-吡喃酮(γ-pyrone)當(dāng)前第70頁\共有150頁\編于星期三\8點2、呋喃、噻吩、吡咯

及吡啶的化學(xué)性質(zhì)一、取代反應(yīng)1、鹵代2、硝化3、磺化二、加成反應(yīng)三、鑒別反應(yīng)四、酸堿性當(dāng)前第71頁\共有150頁\編于星期三\8點五元雜環(huán)化合物的親電取代反應(yīng)主要發(fā)生在α—位1、取代反應(yīng)親電取代反應(yīng)發(fā)生在α—位時，反應(yīng)活性中間體的正電核能夠得到更有效的分散，體系能量低反應(yīng)易于進行。故：當(dāng)前第72頁\共有150頁\編于星期三\8點吡咯紅吡咯在酸性條件下發(fā)生的聚合：呋喃在酸性條件下發(fā)生的開環(huán)：當(dāng)前第73頁\共有150頁\編于星期三\8點1）硝化反應(yīng)呋喃,吡咯和噻吩易氧化,一般不用硝酸直接硝化;通常用比較溫和的非質(zhì)子硝化劑，且反應(yīng)在低溫下進行。乙酰硝酸酯當(dāng)前第74頁\共有150頁\編于星期三\8點2—硝基噻吩3—硝基噻吩

呋喃的硝化比較特殊,相當(dāng)于先進行1，4—加成,然后再加熱或用吡啶除去乙酸,得到硝化產(chǎn)物。2—硝基呋喃當(dāng)前第75頁\共有150頁\編于星期三\8點2）磺化反應(yīng)吡咯、呋喃不太穩(wěn)定，磺化時直接使用質(zhì)子酸會發(fā)生聚合或開環(huán)，所以使用較溫和的磺化劑：吡啶與三氧化硫的加合物。α—呋喃磺酸或呋喃—2—磺酸當(dāng)前第76頁\共有150頁\編于星期三\8點利用此性質(zhì)可分離或除去粗苯中的噻吩α-噻吩磺酸能溶于濃硫酸，而且易發(fā)生水解反應(yīng)噻吩在室溫下可溶于濃硫酸，并發(fā)生磺化反應(yīng)

S+H2SO4（濃）S__SO3H+H2OS—SO3H100~150℃+

H2OS+H2SO4（濃）當(dāng)前第77頁\共有150頁\編于星期三\8點

噻吩環(huán)較穩(wěn)定，磺化可在室溫下直接使用濃硫酸，生成的α—噻吩磺酸溶于濃硫酸。苯在室溫下不與濃硫酸反應(yīng)，據(jù)此，常用濃硫酸洗滌來除去苯中的噻吩。3）鹵代反應(yīng)反應(yīng)強烈，易得多鹵取代物。為了得一鹵代(Cl,Br)產(chǎn)物，要采用低溫、溶劑稀釋等溫和條件。當(dāng)前第78頁\共有150頁\編于星期三\8點當(dāng)前第79頁\共有150頁\編于星期三\8點4）付—克?；磻?yīng)2—乙酰基吡咯2—乙?；秽?—乙酰基噻吩60%75—92%94%當(dāng)前第80頁\共有150頁\編于星期三\8點5）取代定位效應(yīng)1、第一個取代基進入到雜原子的α-位2、3—位上有取代基時，呋喃、吡咯、噻吩的定位效應(yīng)一致。3、2—位上有取代基時，吡咯、噻吩的定位效應(yīng)一致，2-取代呋喃無論是哪一類取代基反應(yīng)總是發(fā)生在5—位。當(dāng)前第81頁\共有150頁\編于星期三\8點6）吡咯的特殊反應(yīng)吡咯的弱酸性：苯酚吡咯乙醇氨Ka1.3×10-1010-1510-1810-35吡咯可將格氏試劑分解，說明分子中有酸性氫。當(dāng)前第82頁\共有150頁\編于星期三\8點吡咯成鹽后使環(huán)上電荷密度增高，親電取代反應(yīng)更易進行。2—甲基吡咯2—乙?；量│痢量┘姿幡痢量┘兹┻量┡嫉疆?dāng)前第83頁\共有150頁\編于星期三\8點2、加成反應(yīng)1）催化氫化反應(yīng)四氫呋喃（THF)四氫吡咯四氫噻吩四氫呋喃是個很重要的有機溶劑。含硫化合物容易使催化劑中毒，故噻吩的還原用一個特殊的催化劑MoS2。當(dāng)前第84頁\共有150頁\編于星期三\8點2）Diels—Alder反應(yīng)呋喃中氧原子的電負性較大，使呋喃具有較多的共軛二烯的性質(zhì)，易于進行狄—阿反應(yīng)。當(dāng)前第85頁\共有150頁\編于星期三\8點

噻吩基本上不發(fā)生雙烯加成，在個別情況下生成一個不穩(wěn)定的中間體，直接失硫轉(zhuǎn)化為別的產(chǎn)物。當(dāng)前第86頁\共有150頁\編于星期三\8點3．鑒別反應(yīng)①呋喃使鹽酸浸過的松木片顯綠色。②噻吩和吲哚醌在硫酸作用下發(fā)生蘭 色反應(yīng)。噻吩在濃硫酸的作用下與松 木片能呈現(xiàn)蘭色反應(yīng)。③浸鹽酸的松木片遇吡咯蒸氣顯紅色。當(dāng)前第87頁\共有150頁\編于星期三\8點電負性強弱順序是：氧>氮>硫芳香性強弱順序是：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃反應(yīng)活性順序：吡咯>呋喃>噻吩>苯>吡啶4、酸堿性當(dāng)前第88頁\共有150頁\編于星期三\8點吡啶：弱堿，與強酸生成鹽當(dāng)前第89頁\共有150頁\編于星期三\8點2、呋喃、吡咯、噻吩在酸性條件下都可發(fā)生質(zhì)子化。吡咯在強酸作用下會發(fā)生聚合生成吡咯紅；呋喃在稀酸水溶液中質(zhì)子化發(fā)生在氧上，會導(dǎo)致開環(huán)反應(yīng)發(fā)生。相對來說噻吩對于酸比較穩(wěn)定。1、呋喃、吡咯、噻吩對氧化劑都敏感，遇到氧化劑時環(huán)都很容易被破壞。五元雜環(huán)的反應(yīng)有兩點需要注意：當(dāng)前第90頁\共有150頁\編于星期三\8點三、呋喃、吡咯、噻吩的合成多聚戊糖戊糖糠醛1、利用農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)糠醛糠醛早在1832年由J.W.Doeberiener首先發(fā)現(xiàn)，1922年美國已有工業(yè)生產(chǎn)，用以合成樹脂。顧名思義，糠醛是以糠為原料制得的醛。實際上米糠、麥殼、棉籽殼、玉米芯等農(nóng)產(chǎn)谷物之廢料，都可以作為糠醛的原料。這類物料中的戊聚糖多糖(木聚糖、阿拉伯糖)水解成戊糖，進一步脫水生成糠醛。當(dāng)前第91頁\共有150頁\編于星期三\8點1、α-呋喃甲醛無色有苦杏仁味液體，化學(xué)性質(zhì)較活潑。當(dāng)前第92頁\共有150頁\編于星期三\8點-糠醛是不含-氫的醛，其化學(xué)性質(zhì)與苯甲醛相似當(dāng)前第93頁\共有150頁\編于星期三\8點

糠醛早在1832年由J.W.Doeberiener首先發(fā)現(xiàn)，1922年美國已有工業(yè)生產(chǎn)，用以合成樹脂。顧名思義，糠醛是以糠為原料制得的醛。實際上米糠、麥殼、棉籽殼、玉米芯等農(nóng)產(chǎn)谷物之廢料，都可以作為糠醛的原料。這類物料中的戊聚糖多糖(木聚糖、阿拉伯糖)水解成戊糖，進一步脫水生成糠醛?？啡┑闹苽渑c生產(chǎn)當(dāng)前第94頁\共有150頁\編于星期三\8點玉米芯是糠醛的生產(chǎn)主要原料?？啡┦怯袡C化工原料，主要用于潤滑油精制，用于制取糠醇、馬來酸酐、四氫呋喃等，用它可以生產(chǎn)醫(yī)藥和獸藥，可用來生產(chǎn)呋喃樹脂，糠醛樹脂，糠酮樹脂等，還可以做防腐劑、消毒劑、殺蟲劑和除銹劑，此外在食品香料染料等工業(yè)中均有應(yīng)用。α-呋喃甲醛的用途當(dāng)前第95頁\共有150頁\編于星期三\8點5—甲基咪唑4—溴噻唑例：當(dāng)前第96頁\共有150頁\編于星期三\8點稠雜環(huán)化合物喹啉(quinoline)異喹啉(isoquinoline)嘌呤(purine)吲哚(Indole)當(dāng)前第97頁\共有150頁\編于星期三\8點2、實驗室制備法(1)帕爾-諾爾(Paal—Knorr合成法)當(dāng)前第98頁\共有150頁\編于星期三\8點呋喃、吡咯、噻吩相互之間的轉(zhuǎn)化——佑爾業(yè)夫反應(yīng)當(dāng)前第99頁\共有150頁\編于星期三\8點四、呋喃、吡咯的重要衍生物1、糠醛糠醛是不具α—氫的芳醛，能進行此類醛的特征反應(yīng)。康尼查羅反應(yīng)安息香縮合反應(yīng)普爾金反應(yīng)當(dāng)前第100頁\共有150頁\編于星期三\8點2、吲哚吲哚白色結(jié)晶熔點：52.5℃。少量存在于煤焦油中，素馨花和柑橘花中也含有色氨酸3-甲基吲哚（糞臭素）5-羥基色氨β-吲哚乙酸5-羥基色氨是維持大腦思維的物質(zhì)。β-吲哚乙酸是植物生長調(diào)節(jié)劑，主要作用是使扦插枝條加速生根當(dāng)前第101頁\共有150頁\編于星期三\8點3—溴吲哚3—硝基吲哚吲哚—3—磺酸

吲哚是苯并吡咯其性質(zhì)與吡咯類似，但其堿性比吡咯弱；親電取代反應(yīng)活性比吡咯略低，但比苯高。吲哚的親電取代反應(yīng)主要發(fā)生在β—位。當(dāng)前第102頁\共有150頁\編于星期三\8點3、卟吩環(huán)系化合物卟吩環(huán)是由四個吡咯環(huán)和四個次甲基交替相連組成的大環(huán)狀共軛體系。與生命有著密切關(guān)系的兩大色素：葉綠和素血紅素，以及維生素B12都含有卟吩環(huán)。當(dāng)前第103頁\共有150頁\編于星期三\8點葉綠素是綠色植物進行光合作用所必須的催化劑。光合作用的實質(zhì)是綠色植物將太陽的光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程。葉綠素由“現(xiàn)代有機合成之父”Woodward歷時四年經(jīng)三十多步反應(yīng)，于1960年合成。

熔點117～120℃120～130℃葉綠素a：b=3：1當(dāng)前第104頁\共有150頁\編于星期三\8點血紅素血紅素與蛋白質(zhì)結(jié)合生成血紅蛋白，其功能是在血液中運送氧氣和二氧化碳。0℃、0.1MPa時，1克血紅蛋白可結(jié)合1.35升O2，血紅蛋白與CO的結(jié)合能力是與O2結(jié)合能力的210倍。血紅素1929年由Hans～Fischer合成。當(dāng)前第105頁\共有150頁\編于星期三\8點維生素B121926年發(fā)現(xiàn)肝臟提取液可治療惡性貧血，1948年得到純品暗紅色的結(jié)晶物。1954年測得其結(jié)構(gòu)。合成工作在Woodward的組織下前后有19個國家的一百多位化學(xué)家參加，經(jīng)95步反應(yīng)，歷時11年，于1972年宣告完成。VB12的合成被成為有機化學(xué)界的“阿波羅登月”。當(dāng)前第106頁\共有150頁\編于星期三\8點第三節(jié)唑原子是氮時，則該雜環(huán)化合物稱為唑。

含有兩個雜原子的五元雜環(huán)，若至少有一個雜堿性：N上的孤電子對在sp2雜化軌道中吡咯N上的p軌道中有一對電子一、噻唑含有硫，具有特殊的臭味。沸點117℃。一些重要的天然產(chǎn)物和藥物中含有噻唑環(huán)。當(dāng)前第107頁\共有150頁\編于星期三\8點存在于米糠、麥麩、瘦豬肉、花生和黃豆之中。B1缺少時影響人體糖類的正常代謝，可引起腳氣病、厭食、嘔吐和心率失調(diào)。青霉素1928年由英國微生物學(xué)家Fleming發(fā)現(xiàn)，后經(jīng)一千多人的努力分離出純品。1957年完成全合成工作。青霉素對化膿性球菌、鏈球菌、肺炎菌、葡萄球菌有顯著的抑制和殺滅作用，拯救了千百萬人的生命。當(dāng)前第108頁\共有150頁\編于星期三\8點R—：名稱—CH2C6H5青霉素G—CH2C6H4NHOH羥氨芐青霉素（阿莫西林）—CH（NH2）C6H5氨芐青霉素（氨比先）青霉素有一百多個品種。過敏是含有雜菌。過去不能口服是因四元環(huán)狀內(nèi)酰胺易開環(huán)。改變結(jié)構(gòu)增加其穩(wěn)定性后可口服。后兩種可口服。最常用的青霉素G的鉀鹽。無痛注射液是苯甲醇，但苯甲醇會引起嬰幼兒臀部肌肉萎縮。當(dāng)前第109頁\共有150頁\編于星期三\8點

4-甲基咪唑和5-甲基咪唑通過互變異構(gòu)相互轉(zhuǎn)化不可分離唑的互變異構(gòu)：N-N(單鍵)與N=N(雙鍵)之間的相互轉(zhuǎn)化當(dāng)前第110頁\共有150頁\編于星期三\8點第四節(jié)六元雜環(huán)化合物—吡啶

吡啶存在于煤焦油與骨膠油之中。是無色具有怪臭味的液體，沸點115.5℃。與水無限互溶，與乙醇、乙醚、苯等有機溶劑無限互溶，它是良好的溶劑。當(dāng)前第111頁\共有150頁\編于星期三\8點=1.17D

1.吡啶的結(jié)構(gòu)=2.26D=1.58D=1.81孤電子對在sp2雜化軌道上。吡啶N是sp2雜化，孤對電子伸向環(huán)外不參與共軛，堿性較強。在吡啶環(huán)中：誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)都是吸電子在吡咯環(huán)中：誘導(dǎo)效應(yīng)是吸電子共軛效應(yīng)是給電子當(dāng)前第112頁\共有150頁\編于星期三\8點六元雜環(huán)化合物吡啶(pyridine)噠嗪(pyridazine)嘧啶(pyrimidine)吡嗪(pyrazine)吡喃(pyran)α-吡喃酮(α-pyrone)γ-吡喃酮(γ-pyrone)當(dāng)前第113頁\共有150頁\編于星期三\8點2.吡啶的化學(xué)性質(zhì)

吡啶環(huán)是“缺電子芳環(huán)”，不易發(fā)生親電取代反應(yīng)，但易發(fā)生親核取代反應(yīng)。親電取代反應(yīng)發(fā)生在β—位，親核取代反應(yīng)發(fā)生在α—位。吡啶環(huán)上電子云出現(xiàn)的幾率密度當(dāng)前第114頁\共有150頁\編于星期三\8點1）親電取代反應(yīng)6%3—硝基吡啶71%β—吡啶磺酸39%3—溴吡啶NO！吡啶環(huán)電子密度較低，親電取代反應(yīng)活性小；N相當(dāng)于間位定位基。當(dāng)前第115頁\共有150頁\編于星期三\8點2）親核取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)歷程當(dāng)前第116頁\共有150頁\編于星期三\8點齊齊巴賓（ChiChibabin）反應(yīng)歷程：當(dāng)前第117頁\共有150頁\編于星期三\8點3）吡啶環(huán)上氮的堿性及親核性Kb：2.5×10-143.8×10-102.3×10-9～10-5⑴環(huán)上氮的堿性可與質(zhì)子酸或Lewis酸成鹽。常在一些反應(yīng)中加入吡啶來接受反應(yīng)放出的HX以促進反應(yīng)的進行。當(dāng)前第118頁\共有150頁\編于星期三\8點

利用此反應(yīng)可分離、提純吡啶，也可用吡啶吸收反應(yīng)中所生成的酸。當(dāng)前第119頁\共有150頁\編于星期三\8點如：吡啶沙瑞特（Sarret）試劑（溫和的氧化劑）（溫和的磺化劑）當(dāng)前第120頁\共有150頁\編于星期三\8點⑵環(huán)上氮的親核反應(yīng)4）吡啶的氧化還原反應(yīng)吡啶環(huán)本身很穩(wěn)定不易被氧化，但它的側(cè)鏈很容易被氧化成醛或羧酸。當(dāng)前第121頁\共有150頁\編于星期三\8點

尼古?。焿A）尼古丁酸（煙酸）煙酰胺異煙酸

異煙肼（雷米封）雷米封是治療各類結(jié)核病的首選藥物。當(dāng)前第122頁\共有150頁\編于星期三\8點

從動態(tài)的角度上看，與氮相連的氧可以看作是一個電子儲存庫：1、需要時，氧能提供電子，使整個環(huán)上的電荷密度增高；2、不需要時，氧不提供電子，整個環(huán)系相當(dāng)于吡啶鹽；當(dāng)前第123頁\共有150頁\編于星期三\8點pH親電取代親核取代氧化遇酸吡咯中性易（α）難易不穩(wěn)定易聚合成樹脂吡啶弱堿難（β）易（α）難吡啶和吡咯性質(zhì)比較當(dāng)前第124頁\共有150頁\編于星期三\8點5）吡啶側(cè)鏈α-H的反應(yīng)吡啶α，γ-位烷基上的-H與羰基-H相似羥醛縮合型SN2反應(yīng)當(dāng)前第125頁\共有150頁\編于星期三\8點第五節(jié)喹啉與異喹啉喹啉(quinoline)沸點：238℃熔點:-15.6℃異喹啉(isoquinoline)沸點：243℃熔點：26.5℃堿性：喹啉＜吡啶＜異喹啉喹啉是無色有惡臭味的油狀液體，可與大多數(shù)有機溶劑混溶，但在水中的溶解度很小。是一種高沸點溶劑。當(dāng)前第126頁\共有150頁\編于星期三\8點一、合成1、斯克柔普（Skraup）合成法將苯胺、甘油、硫酸、硝基苯或其他氧化劑一起作用生成喹啉的反應(yīng)稱為斯克柔普合成。反應(yīng)歷程丙烯醛當(dāng)前第127頁\共有150頁\編于星期三\8點氧化脫氫烯醇化反應(yīng)中硝基苯轉(zhuǎn)化成苯胺，可作為原料循環(huán)使用當(dāng)前第128頁\共有150頁\編于星期三\8點也可以用其他的α，β不飽和羰基化合物代替甘油，用Fe3+、As2O5等作氧化劑代替硝基苯。當(dāng)前第129頁\共有150頁\編于星期三\8點喹碘仿喹碘仿也叫藥特靈（Yatren）用于治療阿米巴痢疾異喹啉的合成：當(dāng)前第130頁\共有150頁\編于星期三\8點二、喹啉、異喹啉的反應(yīng)1、親電取代反應(yīng)喹啉、異喹啉的親電取代反應(yīng)都是發(fā)生在5，8—位，但所得比率不同。當(dāng)前第131頁\共有150頁\編于星期三\8點2、親核取代反應(yīng)喹啉的親核取代反應(yīng)與吡啶類似，發(fā)生在α—位；異喹啉的親核取代反應(yīng)則發(fā)生在1—位上。當(dāng)前第132頁\共有150頁\編于星期三\8點3、側(cè)鏈上α—氫的反應(yīng)當(dāng)前第133頁\共有150頁\編于星期三\8點4、喹啉的氧化與還原反應(yīng)反應(yīng)第六節(jié)嘧啶與嘌呤

嘧啶與嘌呤的衍生物廣泛地存在于自然界，有著重要的生理作用。其中尿嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤、鳥嘌呤組成了生命遺傳物質(zhì)核酸的堿基。當(dāng)前第134頁\共有150頁\編于星期三\8點嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)胸腺嘧啶(T)當(dāng)前第135頁\共有150頁\編于星期三\8點鳥嘌呤(G)(2-氨基-6-羥基嘌呤)腺嘌呤(A)(6-氨基嘌呤)嘌呤一些含嘧啶環(huán)的藥物和維生素當(dāng)前第136頁\共有150頁\編于星期三\8點VB2又叫核黃素，是生物體內(nèi)氧化還原過程中傳遞氫及電子的輔酶。人體缺少時會患口腔炎、角膜炎、結(jié)膜炎。它廣泛地存在于小米、大豆、綠色蔬菜和肉、蛋奶等食物中。當(dāng)前第137頁\共有150頁\編于星期三\8點一些含嘌呤環(huán)的天然產(chǎn)物第七節(jié)生物堿一、定義：存在于生物體內(nèi)，對人和動物具有強烈生理作用的堿性含氮有機化合物。二、生物堿的鑒別與提取生物堿沉淀劑：K2HgI4（Mayer試劑