五元雜環(huán)化合物講解

五元雜環(huán)化合物能力目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)具有雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)識(shí)別能力。具有根據(jù)雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)判斷判斷其物理參數(shù)的能力。具有根據(jù)雜環(huán)化合物化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行鑒別和合成路線設(shè)計(jì)能力。知識(shí)目標(biāo)掌握雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)、命名以及同分異構(gòu)。掌握雜環(huán)化合物的物理性質(zhì)。掌握雜環(huán)化合物的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用。素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)誠(chéng)實(shí)守信、團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產(chǎn)意識(shí)；培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)創(chuàng)新能力。五元雜環(huán)化合物目錄/CONTENTS

02五元雜環(huán)化合物五元雜環(huán)化合物含有一個(gè)雜原子的典型五元雜環(huán)是呋喃、噻吩、吡咯。芳香性秩序：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃呋喃的芳香性最弱，實(shí)際上它可以進(jìn)行雙烯加成反應(yīng)，表現(xiàn)出共軛二烯烴的性質(zhì)。一、呋喃五元雜環(huán)化合物1．呋喃的結(jié)構(gòu)呋喃的分子式為C4H4O，構(gòu)造式為。近代物理方法證明，呋喃分子中的四個(gè)碳原子和氧原子處于同一個(gè)平面上，它們彼此以SP2雜化軌道形成σ鍵的同時(shí)，其未參與雜化的P軌道也相互重疊形成了一個(gè)閉合共軛大π鍵。........五元雜環(huán)化合物在呋喃分子中，氧原子參與形成π鍵的P軌道上有一對(duì)電子，這是一個(gè)包括五個(gè)原子六個(gè)電子的閉合共軛體系。相對(duì)來說，電子云密度較高，環(huán)上取代反應(yīng)比苯容易進(jìn)行。五元雜環(huán)化合物2．呋喃的來源與制法呋喃及其衍生物主要存在于松木焦油中?，F(xiàn)代工業(yè)以糠醛和水蒸氣為原料，在高溫及催化劑的作用下制取呋喃。呋喃存在于木焦油中，它很容易由農(nóng)副產(chǎn)品經(jīng)下述一系列反應(yīng)而制得：五元雜環(huán)化合物采用糠酸在銅催化劑和喹啉介質(zhì)中加熱脫羧制得呋喃。五元雜環(huán)化合物鑒別：苯甲醛、苯乙醛、糠醛與糠酸。五元雜環(huán)化合物3.呋喃的性質(zhì)與用途呋喃為無色液體，沸點(diǎn)32℃，相對(duì)密度0.9336，具有類似氯仿的氣味，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。它的蒸氣遇到浸有鹽酸的松木片時(shí)呈綠色，叫做松木片反應(yīng)，可用來鑒定呋喃。呋喃是重要的有機(jī)化工原料，可用來合成藥物、除草劑、穩(wěn)定劑和洗滌劑等精細(xì)化工產(chǎn)品。呋喃具有芳香性，容易進(jìn)行環(huán)上取代，反應(yīng)主要發(fā)生在α位。同時(shí)它還在一定程度上表現(xiàn)出不飽和化合物的性質(zhì)，可以發(fā)生加成反應(yīng)。五元雜環(huán)化合物(1)取代反應(yīng)呋喃在室溫下與氯和溴反應(yīng)強(qiáng)烈，可得到多鹵化物。呋喃與溴作用，生成2，5-二溴呋喃。五元雜環(huán)化合物(2)加成反應(yīng)呋喃有雙鍵可進(jìn)行加成反應(yīng)，呋喃的雙鍵是共軛雙鍵結(jié)構(gòu)，可以和順丁烯二酸酐發(fā)生雙烯合成反應(yīng)，產(chǎn)率很高。五元雜環(huán)化合物(3）傅克反應(yīng)與乙酸酐在三氟化硼為催化劑作用下，發(fā)生乙?；磻?yīng)。五元雜環(huán)化合物鑒別：α-甲基呋喃與四氫呋喃二、噻吩五元雜環(huán)化合物1．噻吩的結(jié)構(gòu)噻吩的分子式為C4H4S，構(gòu)造式為。和呋喃一樣，也含有閉合的六電子大π鍵。........噻吩也具有芳香性，其芳香性比呋喃強(qiáng)，是五元雜環(huán)化合物中最穩(wěn)定的一個(gè)。五元雜環(huán)化合物2．噻吩的來源與制法噻吩與苯共存于煤焦油中，粗苯中約含0.5%的噻吩。石油和頁巖油中也含有噻吩及其衍生物。現(xiàn)代工業(yè)將丁烷和硫的氣相混合物迅速通過600～650℃的反應(yīng)器（接觸時(shí)間0.07～1s），然后迅速冷卻來制取噻吩?！?3H2S600650C+4SCH3CH3CH2CH2S可以采用丁二酸鈉與三硫化二磷作用制得。五元雜環(huán)化合物3．噻吩的性質(zhì)及用途噻吩為無色易揮發(fā)的液體，沸點(diǎn)84℃，相對(duì)密度1.0648，有類似于苯的氣味，不溶于水，易溶于多種有機(jī)溶劑。噻吩與靛紅在濃硫酸存在下加熱而呈藍(lán)色，此反應(yīng)非常靈敏，可用來鑒定噻吩。噻吩及其衍生物主要用作合成藥物的原料，例如由α-噻吩乙酸合成的頭孢菌素Ⅱ（又稱先鋒霉素Ⅱ）是常用的抗生素。此外，還是制造感光材料、光學(xué)增亮劑、染料、除草劑和香料的原料。五元雜環(huán)化合物(2）取代反應(yīng)由于噻吩的芳香性較強(qiáng)，環(huán)比較穩(wěn)定，因此不具有共軛二烯的性質(zhì)，發(fā)生磺化反應(yīng)時(shí)，可用濃硫酸作磺化試劑，和呋喃相似，取代反應(yīng)也發(fā)生在α位。五元雜環(huán)化合物(2）加成反應(yīng)噻吩也可以催化加氫生成四氫噻吩。四氫噻吩為無色液體。有難聞氣味，其蒸氣刺激眼睛和皮膚。五元雜環(huán)化合物（3）傅克反應(yīng)五元雜環(huán)化合物鑒別：噻吩與苯。五元雜環(huán)化合物合成：噻吩合成α噻吩甲酸。三、吡咯五元雜環(huán)化合物1．吡咯的結(jié)構(gòu)吡咯的分子式為C4H5N，構(gòu)造式為，結(jié)構(gòu)與呋喃、噻吩相似。......吡咯也具有芳香性，其芳香性介于呋喃和噻吩之間。吡咯與呋喃和噻吩的區(qū)別是，分子中的氮原子上連有一個(gè)氫原子，由于氮原子的P電子參與了環(huán)上共軛，對(duì)這個(gè)氫原子的吸引力降低，使其變得比較活潑，具有弱酸性。五元雜環(huán)化合物2．吡咯的來源與制法吡咯及其同系物主要存在于骨焦油中，通過分餾可以取得?，F(xiàn)代工業(yè)用氧化鋁為催化劑，以呋喃和氨為原料在氣相中反應(yīng)來制取。五元雜環(huán)化合物3．吡咯的性質(zhì)及用途吡咯為無色油狀液體，沸點(diǎn)131℃，相對(duì)密度0.9698，有微弱的類似苯胺的氣味，吡咯的蒸氣或醇溶液能使浸過鹽酸的松木片呈紅色，叫做松木片反應(yīng)，可用來鑒定吡咯。吡咯是許多重要的生物分子（如血紅素、葉綠素、膽汁色素、某些氨基酸、許多生物堿及個(gè)別酶）的基本結(jié)構(gòu)單元，其衍生物在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用。五元雜環(huán)化合物(1）取代反應(yīng)吡咯容易發(fā)生取代反應(yīng)，并主要生成α-取代產(chǎn)物。由于吡咯的性質(zhì)活潑，發(fā)生鹵代時(shí)得到的是四鹵化吡咯。五元雜環(huán)化合物吡咯的硝化和磺化反應(yīng)與呋喃一樣，需要用緩和的硝化和磺化劑。五元雜環(huán)化合物(2）弱酸性從結(jié)構(gòu)上看，吡咯是環(huán)狀仲胺，但由于氮原子上的未共用電子對(duì)參與了環(huán)上的共軛，氮原子上的電子云密度降低，不易與H+結(jié)合，因此堿性極弱。相反，氮原子上的氫卻具有弱酸性，可以與固體氫氧化鉀作用成鹽。同時(shí)也可以與格式試劑反應(yīng)生成吡咯鹵化鎂。五元雜環(huán)化合物(3）加成反應(yīng)吡咯催化加氫，催化劑為Ni，Pd等，生成四氫吡咯。四氫吡咯又稱吡咯烷，為無色液體。四氫吡咯具