溫州大學(xué)有機(jī)化學(xué)課件第二十章(已修改)
2025-01-28 06:37 本頁(yè)面
【正文】 1 2 本章講授提要 第一節(jié) 雜環(huán)化合物的定義、分類(lèi)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 3 概 述 雜環(huán)化合物廣泛地存在于自然界，是有機(jī)化合物中數(shù)目最龐大的一類(lèi)。邢其毅先生在給花文廷《雜環(huán)化合物》一書(shū)的序言中寫(xiě)到：雜環(huán)化合物占有機(jī)化合物總數(shù)的 65%，論文占有機(jī)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(duì)生物的生長(zhǎng)、繁殖、遺傳、變異起決定性作用的核酸具有雜環(huán) . 4 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(lèi)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(dá)國(guó)家受到了化學(xué)家們的普遍重視。 5 第一節(jié) 雜環(huán)化合物的 定義、 分類(lèi)、與命名 一、定義 從廣義上來(lái)講，組成環(huán)狀化合物的原子除碳外，還有其它的原子時(shí)，這樣的化合物就叫雜環(huán)化合物 。 6 O NHOOOOONOH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(lái)酸酐 這些化合物中雖然含有雜原子，但不穩(wěn)定易開(kāi)環(huán)，性質(zhì)類(lèi)似于開(kāi)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 。 7 二、分類(lèi)與命名 一）、分類(lèi) 雜 環(huán) 化 合 物單 雜 環(huán) 化 合 物五 元 雜環(huán) 化 合 物六 元 雜環(huán) 化 合 物含 一 個(gè) 雜 原 子 的 五 元 雜 環(huán)含 兩 個(gè) 雜 原 子 的 五 元 雜 環(huán)含 一 個(gè) 雜 原 子 的 六 元 雜 環(huán)含 兩 個(gè) 雜 原 子 的 六 元 雜 環(huán)苯 環(huán) 與 雜 環(huán) 相 稠 合雜 環(huán) 與 雜 環(huán) 相 稠 合稠 雜 環(huán) 化 合 物ONNH N NNNHNN NHN呋喃 咪唑 吡啶 嘧啶 吲哚 嘌呤 8 二）、命名 雜環(huán)化合物的命名現(xiàn)在普遍采用的方法是： 英文名稱(chēng)的音譯 + 口字，表示環(huán)狀化合物。 2）對(duì)于只含一個(gè)雜原子的化合物，編號(hào)除用阿拉伯 數(shù)字外也可以使用希臘字母； 3）對(duì)于含有兩個(gè)或兩個(gè)以上雜原子的化合物，為了避免 引起混亂只能用阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)，而不能用希臘字母。 4）當(dāng)含有的雜原子不同時(shí)編號(hào)的順序是 命名時(shí)的編號(hào)原則是： 1） 使雜原子的位次盡可能小； O S N H N9 唑的命名 原子是氮時(shí)，則該雜環(huán)化合物稱(chēng)為唑。 含有兩個(gè)雜原子的五元雜環(huán)，若至少有一個(gè)雜 O1234αβ5S1234αβ55NH1234αβ呋喃 (furan) 吡咯 (pyrrole) 噻吩 (thiophene) 含一個(gè)雜原子的五元雜環(huán) NNH 12345NNH 12345NS 12345NO 12345 吡唑 (pyrazole) 咪唑 (inidazole) 噻唑 (thiazole) 噁唑 (oxazole) 10 六元雜環(huán)化合物 Nαβ123456γ123456NNNN123456123456NN 吡啶 (pyridine) 噠嗪 (pyridazine) 嘧啶 (pyrimidine) 吡嗪 (pyrazine) Oαβ123456γ123456OO=123456O O= 吡喃 (pyran) α吡喃酮 (αpyrone) γ吡喃酮 (γpyrone) 11 NNHC H 3123455甲基咪唑 NSB r123454溴噻唑 α —2 — 呋 喃 甲 醛( 糠 醛 ）NC O O Hαβ123456γ吡 啶 — 3 — 甲 酸? — 吡 啶 甲 酸βO— C H O?例： 12 稠雜環(huán)化合物 N12345678N12345678NH 1234567NN NHN123456 789 喹啉 (quinoline) 異喹啉 (isoquinoline) 嘌呤 (purine) 吲哚 (Indole) 13 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℃ NH 1 . 5 8 DNH 1 . 8 1 D物理性質(zhì) 結(jié)構(gòu) 14 N _ H O S雜 原 子 均 為 s p 2 雜 化 ， 形 成 的 都 是 π 56二、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(jìn)行親電取代反應(yīng)要有意識(shí)地將他們的反應(yīng)活性與苯進(jìn)行比較。 NH O S N＞ ＞ ＞ ＞ 15 XEH NHEH NHEHX+ E+XEHXEHα 取 代β 取 代 八 隅 體結(jié) 構(gòu) 最 穩(wěn) 定五元雜環(huán)化合物的親電取代反應(yīng)主要發(fā)生在 α位 親電取代反應(yīng) 親電取代反應(yīng)發(fā)生在 α位時(shí)，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(jìn)行。故： 16 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(qiáng)酸作用下會(huì)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(huì)導(dǎo)致開(kāi)環(huán)反應(yīng)發(fā)生。相 對(duì)來(lái)說(shuō)噻吩對(duì)于酸比較穩(wěn)定。 呋喃、吡咯、噻吩對(duì)氧化劑都敏感， 遇到氧化劑時(shí)環(huán)都很容易被破壞。 五元雜環(huán)的反應(yīng)有兩點(diǎn)需要注意： 17 NHHHNHHH NHNHNHHH NH[ ] n吡咯紅 OOHH O O HO H2O HO HOOH 2 S O 4 H 2 OH O A c , △9 0 %H 2 O H +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(kāi)環(huán)： HNHH E + +NHNHH HNH18 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(jìn)行。 C H 3 C O C C H 3 + H N O 3 C H 3 C O N O 2 + C H 3 C O O HO=O= O=乙酰硝酸酯 NHO= C H 3 C O N O 2+5 ℃A
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1