【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)化合物，是當(dāng)之無(wú)愧的有機(jī)合成大師。 Woodward 20歲獲博士學(xué)位， 30歲當(dāng)教授， 48歲時(shí)（ 1965年）獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 。 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(yīng) 4. 吡啶的親核取代反應(yīng) 5. 吡啶的氧化還原反應(yīng) 6. 吡啶側(cè)鏈 αH的反應(yīng) 7. 吡啶 N氧化物的反應(yīng) 含有一個(gè)雜原子的六元雜環(huán)體系 1. 吡啶的結(jié)構(gòu) 共軛效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)都是吸電子的 N NH孤電子對(duì)在 sp2雜化軌道上。 吡 啶 結(jié)構(gòu)：吡啶 N是 sp2雜化，孤電子對(duì)不參與共軛。 反應(yīng)：堿性較強(qiáng)。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)。發(fā)生親電取代反應(yīng)時(shí)，環(huán)上 N起間位定 位基的作用。發(fā)生親核取代反應(yīng)時(shí)，環(huán)上 N起鄰對(duì) 位定位基的作用。 ?= ?= 來(lái)源、制法和應(yīng)用 ? 吡啶存在于煤焦油頁(yè)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(jī)合成原料（如合成藥物）、良好的有機(jī)溶劑和有機(jī)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(yè) ? 吡啶為有特殊臭味的無(wú)色液體，沸點(diǎn) ℃ ，相對(duì)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(duì)未作用的孤對(duì)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(yīng) 常 用 于在 反 應(yīng) 中 吸 收生 成 的 氣 態(tài) 酸室 溫吡 啶 三 氧 化 硫 絡(luò) 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(yīng) 2. 吡啶的親電取代反應(yīng) 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(yīng)很不活潑，反應(yīng)條件要求很高，不起傅 克烷基化和酰基化反應(yīng)。親電取代 反應(yīng)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(gè)十分重要的用途 ： *1 可用來(lái)做溫和的磺化、硝化、鹵化、烷基化、酰基化的試劑 *2 利用吡啶 N的烷基化反應(yīng)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(yīng) 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(yīng) 特 點(diǎn) *1 不能發(fā)生傅氏烷基化、?；磻?yīng)。 *2 硝化、磺化、鹵化必須在強(qiáng)烈條件下才能發(fā)生； *3 吡啶環(huán)上有給電子基團(tuán)時(shí)，反應(yīng)活性增高； *4 吡啶 N可以看作是一個(gè)間位定位基。 （ 3） 取代反應(yīng)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(yīng)； 在強(qiáng)烈條件下， C取代為主。 4. 吡啶的親核取代反應(yīng) 425頁(yè) （ 1） 置換氫的親核取代反應(yīng) 一般機(jī)制： NN u ( 親 核 取 代 )N NαγHN u N uZ ( 負(fù) 氫 接 受 體 ) + Z H *1 負(fù)氫不易離去，一般需要一個(gè)氧化劑作為負(fù)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(yīng)在 γ位上發(fā)生。 實(shí)例：烷基化、芳基化反應(yīng) 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(shí)例： 齊齊巴賓 (Chichibabin, .)反應(yīng) ——氨化 定義：吡啶與氨基鈉作用生成 2氨基吡啶的反應(yīng)稱(chēng)為 齊齊巴賓反應(yīng)。 N N N H N a +N NH 2H2O + NaNH2 100oC C6H5N(CH3)2 5. 吡啶的氧化還原反應(yīng) 煙酸 425頁(yè) 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(yīng) 唑的結(jié)構(gòu) 唑的合成 唑的反應(yīng) 含有兩個(gè)雜原子的五元雜環(huán)體系 （ 1）互變異構(gòu) 412頁(yè) 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?yàn)?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(duì)參與共軛，所以堿性較弱 ) 吡啶 N(孤電子對(duì)不參與共軛，所以堿性較強(qiáng) ) 吡咯 N的孤電子對(duì)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(duì)處于 sp3雜化軌道 sp3軌道 堿性： N 的孤電子對(duì)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(qiáng)。 因?yàn)閮蓚€(gè)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(yīng)決定 。 2 唑的反應(yīng) 主要討論親電取代反應(yīng) 422頁(yè) 1 反應(yīng)性 唑的反應(yīng)性比呋喃、噻吩、吡咯差，這是因?yàn)榉肿又卸嗔艘粋€(gè)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(jìn)攻。 2 1, 1,3唑的硝化、磺化、鹵化 （ 1） 進(jìn)入環(huán)的位置及活性順序 （ 2） 反應(yīng)試劑：一般的硝化、磺化、鹵化試劑即可。 實(shí) 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(qiáng)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(yīng) 常用的烷基化試劑是 RX 烷基化反應(yīng)的幾點(diǎn)說(shuō)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(yīng)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(gè) N，烷基化反應(yīng)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(gè)吡啶 N，可進(jìn) 一步產(chǎn)生二烷基化產(chǎn)物，因此咪唑烷基化時(shí)經(jīng)常得 到一烷基化產(chǎn)物和二烷基化產(chǎn)物； NN