杂环化学-6
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有机化学中的杂环化合物的合成有机化学中的杂环化合物的合成功能在有机化学中,杂环化合物是指分子中含有除碳之外的原子组成的环状结构。
这类化合物具有广泛的应用领域,例如药物合成、材料科学等。
本文将介绍几种常见的杂环化合物的合成方法和其在实际应用中的重要性。
一、五元杂环的合成五元杂环是最常见的杂环结构之一,包括噻吩、吡咯和嗪等。
它们具有独特的化学性质和应用价值。
五元杂环的合成通常采用环加成或环合成的方法。
例如,可以通过硫醇与1,2-二卤代乙烷反应得到噻吩环:二、六元杂环的合成六元杂环是有机化学中常见的结构单元,包括吡啶、噻吩和三嗪等。
这些化合物在医药领域和材料科学中具有重要的应用。
六元杂环的合成方法多种多样,如使用不饱和化合物和亲核试剂进行环加成反应。
例如,可以通过苯和氨反应得到吡啶环:三、七元杂环的合成七元杂环是一类相对较少见但具有重要意义的杂环结构。
其中较为典型的是苯并噻吩和苯并嗪等。
其合成方法包括环化合成和环加成等。
例如,可以通过亚硝基化合物和硫化合物的反应得到苯并噻吩环:四、杂环化合物在药物合成中的应用杂环化合物在药物合成中具有广泛的应用。
由于其结构多样性和生物活性,很多杂环化合物被用作药物的核心骨架。
例如,噻吩类化合物常用于抗癌药物的合成,其具有抗氧化和抗炎等重要作用。
此外,嗪类化合物也被广泛应用于中枢神经系统疾病的治疗。
五、杂环化合物在材料科学中的应用杂环化合物也在材料科学领域中发挥着重要作用。
例如,含有噻吩结构的聚合物被广泛应用于有机太阳能电池的制备,其光电转换效率高,具有良好的稳定性。
此外,吡咯类的杂环化合物也被用作染料和光敏材料。
综上所述,有机化学中的杂环化合物的合成是一个重要的研究领域。
通过合理选择反应条件和合成方法,可以高效地合成各种杂环化合物。
这些化合物在药物合成和材料科学等领域中展示出广阔的应用前景,将为人类的生活和科学研究带来更多的可能性。
第十二章 杂环化合物第一节杂环化合物:在环状化合物中,组成环的原子除碳原子外还有其他元素的原子时,称为杂环化合物。
一、 分类和命名 1. 分类:五元 含O环大小 六元 杂原子 含N稠杂环 含S2. 命名:按外文名词译音,并以口做偏旁,表示环状化合物。
例如:呋喃,读作“夫南”杂环编号:⑴ 单杂环编号时,总是以杂原子为”1”位.⑵ 环中有相同的原子则由带取代基的一个杂原子开始.(或从离取代基最近的一个杂原子开始.)⑶ 如果环中有两个或几个不同的杂原子,则按照O---S----N 的顺序编号. 例如:Ⅰ 五元环:N HOSNN HNN HNS呋喃 噻吩 吡咯 咪唑 吡唑 噻唑 五元环中含多个杂原子的,其中有一个为氮原子的叫做唑. Ⅱ 六元环:ON621345NN 621345N N621345吡喃 吡啶 咪啶 吡嗪Ⅲ 稠杂环N HN N N N HO11122233344455566677789吲哚 嘌呤 苯并吡喃NN N NNN11122233344455566677788喹啉 异喹啉 喋啶二、结构与芳香性:1. 呋喃:有芳香性。
2. 噻吩:有芳香性。
S::3. 吡咯:有芳香性。
N H::4. 吡啶:有芳香性。
NO::三、性质:(呋喃、噻吩、吡咯、吡啶)1.亲电取代反应:同芳环一样:可以发生卤代、硝化、磺化及傅氏反应。
呋喃、噻吩、吡咯等富电子杂环的亲电取代反应主要发生在α位,当两个α位被占时才可能进入β位;反应的活性比苯大。
吡啶等缺电子杂环的亲电取代反应主要发生在β位;反应的活性比苯小。
⑴卤代反应:O -0℃Cl2OCl+Cl Hα-氯代呋喃O 0℃BrHOBr+BrHα-溴代呋喃S CH COOHSBr+BrHα-溴代噻吩吡咯极易被卤代:N HNaOHNHIIII+I H2,3,4,5-四碘吡咯+I24 NH SO+Br2NBr+BrH~300℃β-溴代吡啶⑵硝化反应:硝化试剂-乙酰基硝酸酯(CH3COONO2)低温下反应。
杂环化合物大全【药师学习百科】——第5期20090609杂环一概念与碳环相对,指的是成环的原子不仅包括碳,还包括氮、氧或硫等原子。
简单的杂环环系从3到10元不等;可以是脂环(如四氢呋喃),也可以是芳环(如吡啶)。
复杂的杂环系可以由2个或更多简单环并合而成(如吲哚)。
杂环化合物的系统命名法如下把杂环看作碳环中碳原子被杂原子替换而形成的环,称为“某杂(环的名称)”;给杂原子编号,使杂原子的位置号尽量小。
其他官能团视为取代基。
杂环化合物大全(部分学员对基本杂环方面知识还有所欠缺,本人特整理此表,志于全面,欢迎补充)环数名称分子式结构式衍生物单环三元环吖丙啶C2H5N环氧乙烷C2H4O环氧丙烷环硫乙烷C2H4S四元环吖丁啶C3H7N 恶丁烷C3H6O 噻丁环C3H6S五元环含一个杂原子呋喃C4H4O四氢呋喃呋喃甲醛吡咯C4H5N四氢吡咯噻吩C4H4S四氢噻吩含两个杂原子吡唑C3H4N2咪唑C3H4N2恶唑噻唑异恶唑异噻唑六元环含一个杂原子吡啶C5H5N六氢吡啶烟酸烟酸胺异烟肼吡喃C5H6O噻喃C5H6S含两个杂原子哒嗪嘧啶吡嗪哌嗪七元环及以上杂䓬䓬指环庚三烯正离子……稠环五元及六元稠杂环吲哚苯并咪唑咔唑喹啉异喹啉蝶啶7H-嘌呤吖啶吩嗪吩噻嗪非杂环环戊二C5H6烯或称茂萘蒽菲蒽醌……简易药化学习法一、大多数药物可根据药名提示联想其具有的结构(药名与结构)二、通过具有的结构认识化学名,即看见化学名,知道是什么药物。
三、根据结构分析得出理化性质。
由此,基本上就掌握了该药的主要性质。
有少部分药物的药名与结构之间找不出任何的联系,这种情况只好下工夫记忆了。
四、药物的用途,通常指的是它属于哪类药物,例如吲哚美辛为非甾体抗炎药,呋噻米为利尿药。
考题一般不要求知道更具体的用途。
另外,执业药师考题上,要求我们记药物的结构式,并不是要求我们默写出每个药物的结构式,而是看到结构式能够知道它是哪个药物,这比默写出结构式要容易了。
第二十章 杂环化合物 (Heterocyclic compounds)概述:杂环化合物:含有杂环的化合物,称为杂环化合物。
杂环:由碳原子和至少一个其它原子,如氧、硫、氮等组成的环。
杂环化合物来源、用途:有机化合物中约一半为杂环化合物。
许多杂环化合物存在于自然界中,并在生命体系中起着重要作用。
目前应用的药物中有很大一部分是杂环化合物。
此外,杂环化合物还用作杀虫剂、染料等。
杂环化合物分类:第一类:无芳香性的杂环化合物:OOOON HN H四氢呋喃 丁二酸酐 四氢吡咯 六氢吡啶例:第二类:具有一定程度的芳香性的杂环化合物:ONHN 呋喃 吡咯 吡啶例:一 分类和命名芳杂环的数目很多,可根据环大小、杂原子的多少以及单环和稠环来分类。
常见的杂环为五元、六元的单杂环及稠杂环。
稠杂环是由苯环及一个或多个单杂环绸合而成。
命名:采用外文名的音译,用带“口”字旁的同音汉字表示。
1 五元杂环Oβααβ12345S N Hfuran 呋喃噻吩吡咯thiophene pyrrole五元环中含两个或两个(至少有一个氮原子)以上的杂原子的体系称唑。
N H N 12345imidazole 咪唑N H N 12345pyrazole 吡唑S N 12345thiazole 噻唑O N 12345oxazole 噁唑 2 六元杂环N pyridine 吡啶N Npyrimidine 嘧啶NN pyridazine 哒嗪N Npyrazine 吡嗪3 稠杂环N15862347N 15862347N H 12345679N N N H 12345678quinoline 喹啉isoquinoline 异喹啉indole 吲哚purine 嘌呤二 吡咯、呋喃和噻吩 1 结构特点O 呋喃S噻吩N H吡咯平面结构 环上的原子均为sp 2杂化 闭环共轭体系 π电子数符合4m+2 具有芳香性Π56体系属于亲电取代反应活性:吡咯、呋喃、噻吩大于苯。
第二十章 杂环化合物杂环化合物和生物碱广泛存在于自然界中,在动植物体内起着重要的生理作用。
本章介绍杂环化合物的分类、命名、结构特点、性质及重要的杂环化合物,生物碱的一般性质、提取方法和重要的生物碱。
环状有机化合物中,构成环的原子除碳原子外还含有其它原子,且这种环具有芳香结构,则这种环状化合物叫做杂环化合物。
组成杂环的原子,除碳以外的都叫做杂原子。
常见的杂原子有氧、硫、氮等。
前面学习过的环醚、内酯、内酐和内酰胺等都含有杂原子,但它们容易开环,性质上又与开链化合物相似,所以不把它们放在杂环化合物中讨论。
杂环化合物种类繁多,在自然界中分布很广。
具有生物活性的天然杂环化合物对生物体的生长、发育、遗传和衰亡过程都起着关键性的作用。
例如:在动、植物体内起着重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基、中草药的有效成分——生物碱等都是含氮杂环化合物。
一部分维生素、抗菌素、植物色素、许多人工合成的药物及合成染料也含有杂环。
杂环化合物的应用范围极其广泛,涉及医药、农药、染料、生物膜材料、超导材料、分子器件、贮能材料等,尤其在生物界,杂环化合物几乎随处可见。
20.1 杂环化合物的分类和命名为了研究方便,根据杂环母体中所含环的数目,将杂环化合物分为单杂环和稠杂环两大类。
最常见的单杂环有五元环和六元环。
稠杂环有芳环并杂环和杂环并杂环两种。
另外,可根据单杂环中杂原子的数目不同分为含一个杂原子的单杂环、含两个杂原子的单杂环等。
杂环化合物的命名在我国有两种方法:一种是译音命名法;另一种是系统命名法。
译音法是根据IUPAC 推荐的通用名,按外文名称的译音来命名,并用带“口”旁的同音汉字来表示环状化合物。
例如:呋喃 咪唑 吡啶 嘌呤furan imidazole pyridine purine杂环上有取代基时,以杂环为母体,将环编号以注明取代基的位次,编号一般从杂原子开始。
含有两个或两个以上相同杂原子的单杂环编号时,把连有氢原子的杂原子编为1,并使其余杂原子的位次尽可能小;如果环上有多个不同杂原子时,按氧、硫、氮的顺序编号。