【文章內(nèi)容簡介】 種結(jié)構(gòu)復雜的有機化合物，是當之無愧的有機合成大師。 Woodward 20歲獲博士學位， 30歲當教授， 48歲時（ 1965年）獲諾貝爾化學獎 。 吡啶環(huán)系 1. 吡啶的結(jié)構(gòu) 2. 吡啶環(huán)系的合成 3. 吡啶的親電取代反應 4. 吡啶的親核取代反應 5. 吡啶的氧化還原反應 6. 吡啶側(cè)鏈 αH的反應 7. 吡啶 N氧化物的反應 含有一個雜原子的六元雜環(huán)體系 1. 吡啶的結(jié)構(gòu) 共軛效應和誘導效應都是吸電子的 N NH孤電子對在 sp2雜化軌道上。 吡 啶 結(jié)構(gòu)：吡啶 N是 sp2雜化，孤電子對不參與共軛。 反應：堿性較強。環(huán)不易發(fā)生親電取代反應但易發(fā)生親核 取代反應。發(fā)生親電取代反應時，環(huán)上 N起間位定 位基的作用。發(fā)生親核取代反應時，環(huán)上 N起鄰對 位定位基的作用。 ?= ?= 來源、制法和應用 ? 吡啶存在于煤焦油頁巖油和骨焦油中，吡啶衍生物廣泛存在于自然界，例如，植物所含的生物堿不少都具有吡啶環(huán)結(jié)構(gòu)，維生素 PP、維生素 B輔酶 Ⅰ 及輔酶Ⅱ 也含有吡啶環(huán)。吡啶是重要的有機合成原料（如合成藥物）、良好的有機溶劑和有機合成催化劑。 ? 吡啶的工業(yè)制法可由糠醇與氨共熱（ 500℃ ）制得，也可從乙炔制備（ P423）。 ? γN αβ1 . 4 30 . 8 41 . 0 10 . 8 7電 荷 分 布親 電 取 代親 核 取 代N ββ α γγα ， 位位吡啶的性質(zhì) 424頁 ? 吡啶為有特殊臭味的無色液體，沸點 ℃ ，相對密度 ，可與水、乙醇、乙醚等任意混和。 1．堿性與成鹽 吡啶的環(huán)外有一對未作用的孤對電子，具有堿性，易接受親電試劑而成鹽。 吡啶的堿性小于氨大于苯胺。 C H 3 N H 2 N H 3NN H 2p K b 3 . 3 8 4 . 7 6 8 . 8 0 9 . 4 2N+ H C l N H C lNN H 3N+ S O 3C H 2 C l 2N S O 3 ( 9 0 % )此 反 應 常 用 于在 反 應 中 吸 收生 成 的 氣 態(tài) 酸室 溫吡 啶 三 氧 化 硫 絡 合 物是 常 用 的 緩 和 磺 化 劑N NNR IR I3 0 0 ℃INI+RRO HN NRRO H制 取 烷 基 吡 啶 的 一 種 方 法(1) 親電試劑與吡啶 N的反應 2. 吡啶的親電取代反應 吡啶環(huán)上氮原子為吸電子基，故吡啶環(huán)屬于缺電子的芳雜環(huán)，和硝基苯相似。其親電取代反應很不活潑，反應條件要求很高，不起傅 克烷基化和?；磻?。親電取代 反應主要在 β位 NNH+N+CORN+CH 3I N+BrBr N+SO3N+NO 2 BF 4NO2+BF4+ 乙醚 室溫 CH3I RCOCl H+ SO3 Br2 CCl4 石油醚 +NS O 3+NS O 3 H吡啶鹽的兩個十分重要的用途 ： *1 可用來做溫和的磺化、硝化、鹵化、烷基化、?；脑噭? *2 利用吡啶 N的烷基化反應制備醛 ( H 3 C ) 2 N N ONC H 2R( H 3 C ) 2 N NOC H R H+H 2 O( H 3 C ) 2 N N H O H + R C H O( H 3 C ) 2 N NOC HHR(2) 在 C上發(fā)生親電取代反應 N濃 H N O 3 ， H 2 S O 43 0 0 o C ， 1 dNN O 26 %N濃 H 2 S O 4 ， H g S O 42 2 0 o CNS O 3 H7 0 %NH 3 C C H 3濃 H 2 S O 4 ， K N O 31 0 0 o CNN O 2C H 3H 3 C6 6 %NB r 2 ， 浮 石3 0 0 o CNB r6 6 %NNC lNB rNN O2NS O3H℃C l2, A l C l3B r2,H2S O4H g S O41 0 03 0 0 ℃浮 石 催 化氣 相濃2 2 0 ℃混 酸3 0 0 ℃催 化 ，氯 吡 啶溴 吡 啶硝 基 吡 啶吡 啶 磺 酸3333反 應 特 點 *1 不能發(fā)生傅氏烷基化、?；磻?。 *2 硝化、磺化、鹵化必須在強烈條件下才能發(fā)生； *3 吡啶環(huán)上有給電子基團時，反應活性增高； *4 吡啶 N可以看作是一個間位定位基。 （ 3） 取代反應位置的控制 濃度低 濃度高 NNEE+E+E+NHENHHE H+ H+NENEENE在溫和條件下，親電試劑主要與 N反應； 在強烈條件下， C取代為主。 4. 吡啶的親核取代反應 425頁 （ 1） 置換氫的親核取代反應 一般機制： NN u ( 親 核 取 代 )N NαγHN u N uZ ( 負 氫 接 受 體 ) + Z H *1 負氫不易離去，一般需要一個氧化劑作為負氫的接受體； *2 親核取代優(yōu)先在 α位上發(fā)生，如果 α位上有取代基，則 反應在 γ位上發(fā)生。 實例：烷基化、芳基化反應 NL i+甲 苯0 ℃NL i+ P hNL iHP h加 成O 2 o r H N O 3 H +NL iP h N+ L i +P h消 除實例： 齊齊巴賓 (Chichibabin, .)反應 ——氨化 定義：吡啶與氨基鈉作用生成 2氨基吡啶的反應稱為 齊齊巴賓反應。 N N N H N a +N NH 2H2O + NaNH2 100oC C6H5N(CH3)2 5. 吡啶的氧化還原反應 煙酸 425頁 吡啶環(huán)本身不易被氧化，但它的側(cè)鏈很容易被氧化成醛或羧酸。 N C H 3S e O 2N C H ONNC H 3H N O 3NC O O HNK M n O 4NC O O HC O O HN3 0 % H 2 O 2 H O A cNO(吡啶氧化物 ) N NHH 2 , P t , 2 5 ℃ , 3 a t mo r N a + C 2 H 5 O HNC H 3NC O O HO 2 , D M Ft B u O K , 室 溫還原反應 唑的結(jié)構(gòu) 唑的合成 唑的反應 含有兩個雜原子的五元雜環(huán)體系 （ 1）互變異構(gòu) 412頁 NNHNNNNHN HNH 3 C H 3 CNN(單鍵 ) N=N(雙鍵 ) 5甲基咪唑 4甲基咪唑 4(5)甲基咪唑 (因為 4甲基咪唑和 5甲基咪唑不可分離 ) 唑的結(jié)構(gòu) （ 2）結(jié)構(gòu) NHNNNHNSNO吡咯 N(孤電子對參與共軛，所以堿性較弱 ) 吡啶 N(孤電子對不參與共軛，所以堿性較強 ) 吡咯 N的孤電子對處于 p軌道 R 1NR 2R 3一般胺中的 N是 sp3雜化。 N 的孤電子對處于 sp3雜化軌道 sp3軌道 堿性： N 的孤電子對處于sp2雜化軌道 吡啶 N與吡咯 N均為 sp2雜化 。 （ 3）堿性 1. 1,2唑與 1,3唑都有吡啶 N，所以都有堿性。 2. 1,3唑的堿性比 1,2唑強。 因為兩個雜原子互相影響大 。 3. 咪唑的堿性＞噻唑的堿性＞噁唑的堿性 由綜合電子效應決定 。 2 唑的反應 主要討論親電取代反應 422頁 1 反應性 唑的反應性比呋喃、噻吩、吡咯差，這是因為分子中多了一個吡啶 N，使共軛體系的電子云密度降低，所以親電試劑不易進攻。 2 1, 1,3唑的硝化、磺化、鹵化 （ 1） 進入環(huán)的位置及活性順序 （ 2） 反應試劑：一般的硝化、磺化、鹵化試劑即可。 實 例 eg 1 NOH 3 CC H 3NOH 3 CC H 3O 2 N濃 H N O 3濃 H 2 S O 4( 5 6 % )NNHNNHB rB r 2A c O H H 2 Oeg 2 NNHNNHO 2 NN HNO 2 N123H N O 3H 2 S O 4 1 : 4 0 05硝基咪唑 4硝基咪唑 ( 9 0 % )NSNSH O 3 SS O 3 + 濃 H 2 S O 4eg 3 ( 6 5 % )NSNSH O 3 S發(fā) 煙 H 2 S O 4 , H g S O 42 5 0 ℃eg 4 磺化須強烈條件 ( 6 3 % )NSC H 3H 3 CNSC H 3H 3 CB rB r 2C H C l 3 ,eg 5 硝化、鹵化須有給電子取代基 3 1,2唑、 1,3唑的傅氏烷基化反應 常用的烷基化試劑是 RX 烷基化反應的幾點說明： （ 1） 唑的吡啶 N上的電子云密度較大，所以在一般情況 下，烷基化反應總是吡啶 N上發(fā)生； NSC H 3 INSC H 3 NSC H 3I （ 2） 咪唑上有兩個 N，烷基化反應首先在吡啶 N上發(fā)生 一 烷基化產(chǎn)物經(jīng)互變異構(gòu)又產(chǎn)生一個吡啶 N，可進 一步產(chǎn)生二烷基化產(chǎn)物，因此咪唑烷基化時經(jīng)常得 到一烷基化產(chǎn)物和二烷基化產(chǎn)物； NN