当前位置：文档之家 › 有机化学：杂环化合物解析PPT教学课件

有机化学：杂环化合物解析PPT教学课件

  • 格式：ppt
  • 大小：965.50 KB
  • 文档页数：39

下载文档原格式

  / 39

合集下载

第十二讲 杂环化合物_PPT幻灯片

第十二讲 杂环化合物_PPT幻灯片
+ N来自甲苯Li0℃
+ P h N Li
加 成
H
PhN Li
-H O 2 o r H N O 3
消 除
P h N L i
+L i+ P h N
齐齐巴宾(Chichibabin, A.E.)反应——氨化
——吡啶与氨基钠作用生成2-氨基吡啶的反应
N
+ NaNH2
100oC C6H5N(CH3)2
+H2↑
吲哚
N H
N
N
N
N H
嘌呤
喹啉
N
N 异喹啉
取代基
当杂环上连有-R，-X， -OH，-NH2等取代基 时，以杂环为母体，标 明取代基位次；
当杂环连有-CHO 、 -COR 、 -SO3H、 -COOH、-CONH2、 -COOR等时，则把杂环作 为取代基。
Br
N
CHO O
N3
4 N3
编号
N1
H
N (氮杂环丙烷)
O
(β-丙内酯)
O
O
O
(β-丙内酰胺)
NH
O (顺丁烯二酸酐)
O
(氧杂 )
O
(1H-氮杂 )
N H
芳杂环 具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环
五元杂环 六元杂环
呋喃
O N
噁唑
O
吡啶
N
噻吩
S N
噻唑
S
N 嘧啶
N
N
吡咯
H
N
咪唑
N 吡唑
N H
N H
吡喃(无芳香性)
O
苯并杂环 杂环并杂环
I-
CH 3
CH3I

杂环化合物PPT课件

杂环化合物PPT课件

.
8
二、六员杂环的结构
1.吡啶的结构 吡啶的构造式可表示为:
或
N
N
• 吡啶环上的C与 N原子均为sp2
杂化, 各提供一个 p-电子, 共有6
个(4n+2) p电子相互重叠, 形成 环状封 闭的共轭体系, 具有芳
NN H
香性. N原子sp2杂化轨道有未成
键电子对，可与质子结合, 具有
碱性.
• sp2-N吸电子能力较sp2- C强, 故吡啶为缺电子体系.
Br2, 0℃
O Br O O
C l2
+
O -40℃ O C l C l O C l
80%
吡咯卤化常得四卤化物，唯有2－氯吡咯可直接卤化制
得。
Br
Байду номын сангаасBr
Br N Br H
Br2, 0℃
SOCl2 (1 mol)
EtOH
N
H
Et2O, 0℃
N Cl H 80%
.
12
(2) 硝化
呋喃、噻吩和吡咯通常用较温和的硝化试剂－硝酸乙酰 酯在低温下进行反应；
§12-1 杂环化合物的简介
在环上含有杂原子(非碳原子)的有机物称为杂环化合物。
一、 脂杂环 没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。
三元杂环
O
(环氧乙烷)
H
N (氮杂环丙烷)
四元杂环
O
(β-丙内酯)
O O
O
(β-丙内酰胺)
NH
五元杂环
O (顺丁烯二酸酐)
O
七元杂环
(氧杂 )
O
(1H-氮杂 )
N H
.
1
OO
O

S017 第十七章 杂环化合物 有机化学 教学课件

S017 第十七章 杂环化合物 有机化学 教学课件
❖杂环化合物，是指环状化合物中构成环的原子除碳原 子外，还有其他原子的化合物。
❖常见的杂原子：O、N、S。
O
非芳香杂环：
O
O
N
H
芳香杂环：
O
S
N
2 杂环化合物的命名
❖音译法：按照IUPAC推荐的普通名称，用2~3个汉字音 译，使用带口字旁的同音汉字。
❖系统命名法：根据相应的碳环命名。
N H
氮杂-2,4,6-环庚三烯
3 呋喃、吡咯、噻吩、吡啶的性质
(1) 亲电取代反应
❖呋喃、吡咯、噻吩具有芳香性，能进行卤代、硝化、 磺化等亲电取代反应，且反应的速度比苯快得多，发生 反应时取代基优先进入α-位。
H2SO4, 25℃
SO3H
S
S
α-噻吩磺酸
❖呋喃和吡咯对及氧化剂都比较敏感，应使用特殊的试 剂乙酰硝酸酯进行硝化，使用吡啶三氧化硫进行磺化。
戊糖 碱基
磷酸
❖脱氧核糖核酸(DNA)中的戊糖是脱氧核糖，核糖核 酸(RNA)中的戊糖是核糖。 ❖RNA中的碱基是胞嘧啶、脲嘧啶、腺嘌呤、鸟嘌呤；
❖DNA中的碱基是胞嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤、鸟嘌呤。
(1) 戊糖：
CHO OH OH OH
C H 2O H
D-核糖
CHO
OH OH C H 2O H
D-2-脱氧核糖
4 N3
5
N2
O
1
1,2,3-噁二唑
❖有些稠杂环化合物的原子编号是固定的。
5 6
7 8
4 3
N2
1
异喹啉
6
1N
2
N
3
5 N7
8
4
N H
9
嘌呤

有机化学 杂环化合物PPT课件

有机化学 杂环化合物PPT课件

2021/7/23
第11页/共76页
五元杂环化合物亲电取代反应发生在α-位可用共
振论解释：
+ E+ Z
= Z ( NH、O、S )
+
E ZH
E +Z H
正电荷可在三个原子上离域
E
E
H
H
+
Z
Z
+
正电荷只能在两个原子上离域
E ZH
+
2021/7/23
由此可见，进攻2–位所形成的共振杂化体比进 攻3–位所形成的共振杂化体稳定。
2021/7/23
+ Ac2O
H3PO4
S
+ Ac2O
BF3
O
S COCH3 O COCH3
第17页/共76页
(5) 吡咯的特殊反应 吡咯十分活泼，活性类似于苯胺、苯酚.
H+ + C6H5N2+ClN H
N N=NC6H5 H
+ CHCl3 + KOH N H
2021/7/23
第18页/共76页
CHO N H
环状有机化合物中，成环原子除碳原子外还含有 其他原子，这种环状化合物称为杂环化合物。
2021/7/23
杂环化合物
、
非芳香性杂环化合物, 如： O
N H
内酯、环状酸酐等。
芳香性杂环化合物
本章讨论的是那些环为平面型，环内π电 子数符合4n+2规则，具有一定芳香性的 芳杂环化合物。
第1页/共76页
20.1 杂环化合物的分类与命名
5 - 位被占, 则进入4 - 位, 而不进入2 - 位
第19页/共76页

有机化学——杂环化合物ppt课件

有机化学——杂环化合物ppt课件

E+ 进入2位
G AE
G 4
5
2
A
E+ 进入4位
E+ 进入5位
G EA
G
G
AE
最稳定
AE
E
G
E
G
A
不稳定
G
A G
EA
EA
较稳定
• 三个共振式 • 推电子基使
稳定
• 二个共振式 • 推电子基未
起作用
• 三个共振式 • 推电子基未
起作用
24
(iv) 位有吸电子基
E+ 进入2位
W AE
W 4
5
2
A
E+ 进入4位
杂环化合物
（heterocyclic compounds）
1
定义：杂环化合物是指构成环的原子除碳原子外还有其 它原子的环状有机化合物。碳原子以外的原子，称为杂 原子（heteroatoms），常见的杂原子有氧、硫、氮等。
分类：
芳香性杂环：（吡咯、吡啶、喹啉等） 非芳香性杂环：（四氢呋喃、四氢吡咯、六氢吡啶等）
HNO3 / Ac2O S CH3 (AcONO2) 位给电子基
+ O2N S CH3
70%
NO2
S CH3
30%
S NO2 位吸电子基
HNO3
O2N
+ S NO2
85%
O2N
S
NO2
15%
O NO2
HNO3
O2N O NO2 主要产物（例外）
20
Br
S 位给电子基
HNO3 / Ac2O
Br S NO2
S
5-乙基噻唑
COOH

第十六章--杂环化合物ppt课件

第十六章--杂环化合物ppt课件

- 0 .0 4
- 0 .0 6
0
0
0
- 0 .0 3
O
+ 0 .1
S
+ 0 .2 0
- 0 .0 6
- 0 .1 0
N H
+ 0 .3 2
五元杂环具有芳香性，但其芳香性不
如苯环，因环上的π电子云密度比苯环大，
且分布不匀，它们在亲电取代反应中的速率
也比要苯快得多。
亲电取代反应的活性为：
吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯，主要进入α-位。
BuLi
O
Br(CH2)3Br
H3C O
(CH2)3Br
2．加氢反应
H 2 , Ni or Pd O
H 2 , Ni or Pd N H
H 2 , Ni
S
四 氢 呋 喃 ( THF ) O
四氢吡咯 N H
不 能 用 Pd 催 化
S
因 噻 吩 能 Pd 使 中 毒
3．呋喃、吡咯的特性反应 （1）呋喃易起D-A反应
3．糠醛的用途
O O CH C O
OH
糠醛是良好的溶剂，常用作精练石油的溶剂， 以溶解含硫物质及环烷烃等。可用于精制松香，脱 出色素，溶解硝酸纤维素等。糠醛广泛用于油漆及 树脂工业。
（二）吡咯的重要衍生物
最重要的吡咯衍生物是含有四个吡咯环和四 个次甲基(-CH= )交替相连组成的大环化合物。其取 代物称为卟啉族化合物。
2、 咪唑上有两个N，烷基化反应首先在吡啶N上发生 一 烷基化产物经互变异构又产生一个吡啶N，可进 一步产生二烷基化产物，因此咪唑烷基化时经常得 到一烷基化产物和二烷基化产物；
N C 3 I H N C 3 H N C 3 H -+ H N C 3
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
吡咯具有弱酸性，其酸性介与乙醇和苯酚之间。
KOH(s)
PhCOCl NK+ PhCH3,
N COPh
吡咯钾盐
N-苯甲酰基吡咯
N H
RMgI
CH3I N MgI
N CH3
吡咯碘化镁
N-甲基吡咯
四、重要的五元杂环化合物的衍生物
1、糠醛（α- 呋喃甲醛） 糖醛最初是由米糠制得，故而得名之。它为无
色透明具有苦杏仁气味的油状液体，b.p162 ℃，略 溶于水，能和乙醇、乙醚等有机溶剂混溶。在空气 中，糠醛易被氧化而变色（黄色~棕褐色）。
2-硝基噻吩
N O 2
S
3-硝基噻吩
（70%）
（5%）
磺化反应
Py.SO3 N H
Py.SO3 O
SO3H 2-吡咯磺酸
N H
SO3H 2-呋喃磺酸
O
H 2 S O 4
H 2 O
r .t S
S O 3 H S
S
2-噻吩磺酸：易 溶于水，该性质 可用来鉴别苯与
噻吩。
该反应常用来除去 粗苯中的噻吩，也可用 来提纯噻吩。
N
N
6 6
亲电取代反应活性：苯 > 吡啶
第三节 五元杂环化合物的性质
一、物理性质
吡咯、呋喃和噻吩均为无色而有特殊气味的液体， 沸点相应为131℃、32 ℃和84 ℃，它们难溶于水，易 溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。
它们的鉴别方法：
吡 咯 松 木 片 反 应
呋 喃
呈 红 色
靛 红
噻 吩
靛 吩 咛 （ 呈 蓝 色 ）
C H O + 3 H 2 O O
H O O H
戊醛糖
糠醛
1.2 化学性质
氧化还原反应
CHO O
H2, CuO-Cr2O3 T.P
H2, RaneyNi T.P
CH2OH O
CH2OH O
糠醇：良好溶剂 四氢糠醇
KMnO4
OH-
O
O2, V2O5-MoO3 320C
CO2H O
糠酸
O + CO2 + H2O O
O
o r V B 1
O
O O H
糠偶姻（呋嗡）
1.3 糠醛及其衍生物的用途 糠醛是一种良好的溶剂，常用于石油产品的精
制。此外，糠醛广泛用于油漆及树脂工业。 糠醛衍生物中有些具有抑菌作用。例如：
O2N
CH=N-R
O
R = -H N C O N H 2 O
R= N O
O
N
R=
NH
O
呋喃西林：创面消炎 痢特灵：治菌痢、伤寒、 肠道感染等
马来酸酐
歧化反应
4 0 % N a O H
C H O O
C O 2 N a + C H 2 O H
O
O
羟醛缩合反应
糠酸钠
糠醇
5 % N a O H
C H O + C H 3 C H O
C H = C H C H O
O
O
安息香缩合反应
α-呋喃丙烯醛
O
K C N , E t O H
C H O
C C H
H 2 O N iorP d
O
H 2
S
N i
S
四氢呋喃/THF （优良溶剂）
四氢噻吩
3、呋喃和吡咯的特性 3.1 呋喃易发生双烯加成反应
O+
O O3 0 C
O
O
+ O O O
内式 （90%）
O
外式
O O O
该性质表明呋喃具有共轭二烯烃的特点。
3.2 吡咯的弱酸性和弱碱性 在结构上，吡咯属仲胺，但其碱性很弱。相反，
呈 绿 色
H 2S O 4
二、化学性质
1、亲电取代反应
卤代反应
4m olI2
I
I
N H
N aO H I
I N
四碘吡咯：伤口消毒剂
H
O S
B r2 ,0 C
二 噁 烷
B r O
2-溴呋喃
Cl2 50C
Cl S
2-氯噻吩
Br2 HOAc
Br S
2-溴噻吩
硝化反应
硝化试剂：乙酰基硝酸酯(CH3CO2NO2)
付-克反应
A c2O N 150~200C H
C O C H 3 N H
2-乙酰基吡咯
A c 2 O , B F 3
C O C H 3
O E t2 O ,0 C O
2-乙酰基呋喃
A c2O S H 3P O 4
C O C H 3 S
2-乙酰基噻吩
2、催化氢化
H 2
N N iorPd H
N H
四氢吡咯
呋喃坦啶： 治泌尿道感染
2、噻吩衍生物 它们多见于许多药物中，如驱虫灵、维生素H等。
噻吩
N H (indole) 吲哚
N (pyridine)
吡啶
N
N
NN H
(purine) 嘌呤
2、系统命名法 当杂环上有取代基时，命名编号从杂原子依次开
始，以使取代基的位次尽量小为原则。如不止一种杂
原子时，则从OS N的顺序依次编号。例如：
43
5
CHO
O2
1
2-呋喃甲醛/ α-呋喃甲醛/
糠醛
45Βιβλιοθήκη 3 CH36 N2
1
3-甲基吡啶/ β-甲基吡啶
4
H3C 5
N3
2
S
1
5-甲基噻唑
5 6
7 8
HO
4 3
2
N
1
8-羟基喹啉
第二节 杂环化合物的结构
一、吡咯、呋喃和噻吩的结构
N H
N
H
O O
S
S
6 5
亲电取代反应活性：吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯
芳香性：苯 > 噻吩 > 吡咯 > 呋喃
二、吡啶的结构
C H 3 C O 2 N O 2 N A c 2 O ,-1 0 C H
N O 2+ N H
N O 2 N H
2-硝基吡咯 3-硝基吡咯
（51%）
（13%）
C H 3 C O 2 N O 2
O A c 2 O ,-5 ~ 3 0 C ON O 2 2-硝基呋喃（35%）
C H 3 C O 2 N O 2 S A c 2 O ,-1 0 C S N O 2+
第一节 杂环化合物的分类和命名
一、分类
单杂环 分 类
稠杂环
五元杂环 六元杂环
N H
N H
O
S
N
N
N
N
二、命名
1、音译法 按外文名词音译成带“口”字旁的同音汉字。
N H (pyrrole) 吡咯
O (furan) 呋喃
N
N (pyrimidine)
嘧啶
N
(quinoline) 喹啉
S (thiophene)
第十六章 杂环化合物
第一节 杂环化合物的分类和命名 第二节 杂环化合物的结构 第三节 五元杂环化合物的性质 第四节 六元杂环化合物的性质
具有芳香性（存在环闭共轭体系）且含有杂原 子的环状有机化合物称为杂环化合物。
常见的杂原子有：氮（N）、氧（O）、硫（S） 杂环上可以有一个、两个或多个杂原子。 杂环化合物广泛存在于自然界。它不仅品种繁 多、数量庞大，约占已知有机物中的三分之一，而 且具有许多功能。
其鉴别方法：
苯 胺
糠 醛
呈 鲜 红 色
醋 酸
1.1 制备 由农副产品如甘蔗渣、玉米芯、花生壳、高
粱杆、棉子壳等为原料，用稀酸加热蒸煮制取。
玉 米 芯 等 3 ~ 5 % H 2 S O 4H O C H C H O H 3 ~ 5 % H 2 S O 4
农 副 产 品
C H 2 C H C H O