有机化学第13章杂环化合物
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有机化学中的杂环化合物的合成在有机化学中,杂环化合物是一类含有杂原子(即非碳原子)的环状分子,如含氮、氧、硫等的杂环化合物。
这些化合物在医药、材料科学等领域具有重要的应用价值。
本文将介绍有机化合物中的杂环化合物的合成方法及其在不同领域的应用。
一、含氮杂环化合物的合成方法含氮杂环化合物是一类常见的杂环化合物,其合成方法多样。
其中,常见的合成方法包括:1. 氨基化合物与醛酮缩合:通过氨基化合物(如胺)与醛酮反应,可以得到含氮杂环化合物。
这种方法简单直接,适用于合成各种类型的含氮杂环化合物。
2. 亲核取代反应:利用亲核取代反应,将亲核试剂与含氮化合物反应,可以有效合成含氮杂环化合物。
常用的亲核试剂包括氢化试剂、碱性试剂等。
3. 吸电子取代反应:吸电子取代反应是一种有效的合成方法,可以将含氮基团引入分子中,从而得到含氮杂环化合物。
这种方法适用于含氮基团的合成。
二、含氮杂环化合物在医药领域的应用含氮杂环化合物在医药领域具有广泛的应用价值。
其中,许多抗生素、抗癌药物等都是含氮杂环化合物。
这些化合物通过与生物体内的特定目标结合,发挥治疗作用。
因此,含氮杂环化合物在药物研发中扮演着重要的角色。
三、含氧杂环化合物的合成方法含氧杂环化合物是另一类常见的杂环化合物,其合成方法也多样。
常见的合成方法包括:1. 醛酮与羟基化合物缩合:通过醛酮与羟基化合物缩合反应,可以得到含氧杂环化合物。
这种方法具有广泛的适用性,适用于合成各种类型的含氧杂环化合物。
2. 氧化反应:氧化反应是一种有效的合成方法,可以将含氧基团引入分子中,从而得到含氧杂环化合物。
这种方法适用于含氧基团的合成。
四、含氧杂环化合物在材料科学领域的应用含氧杂环化合物在材料科学领域也具有重要的应用价值。
例如,一些聚合物中含有氧杂环化合物,可以提高聚合物的性能,如耐热性、耐腐蚀性等。
因此,含氧杂环化合物在材料科学领域也扮演着重要的角色。
综上所述,有机化学中的杂环化合物是一类重要的化合物,其合成方法多样,应用广泛。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 有机化学答案(高占先版)—第13章杂环化合物第 13 章杂环化合物 13-1 命名下列化合物或写出结构式。
(1) 4-甲基-2-乙基噻唑(2) 2-呋喃甲酸(3) N-甲基吡咯(4) 2,3-吡啶二甲酸(5) 3-乙基喹啉(6) 5-异喹啉磺酸(7) 3-吲哚乙酸(8) 6-氨基嘌呤(9) 4-甲基-2-乙基咪唑知识点:杂环化合物的命名。
13-2 下列化合物是否是极性分子?若是,请标出分子偶极矩的方向。
它们都是极性分子,偶极矩方向如下:NHONHONH2N芳香结构知识点:偶极矩的判断。
13-3 下列化合物有无芳香性?(1)、(2)、(4)、(5)和(6)有芳香性;(3)无芳香性。
知识点:杂环化合物的芳香性判据。
13-4 指出下列各组化合物的碱性中心,按碱性由强到弱排列成序。
(1)氮原子为碱性中心, C>B>D>A。
(2) A 的两性氮均为碱性中心; B 氮原子为碱性中心; C 中双键氮为碱性中心。
1 / 7A>C>B, B 由于孤对电子参与芳香性大键,故碱性极弱。
知识点:含氮化合物碱性比较。
13-5 判断下列化合物中每个氮原子的杂化状态并比较氮原子的碱性强弱。
NClNHCH2CH2CH2CH2N(CH3)2NNCH2CH2NH2HNNCH3CH3CH3OCOH3CHNABCABCABC (1)(2)(3) (1) A. sp3杂化 B. sp2 杂化 C.sp3杂化;碱性:C>B>A。
(2) A. sp2杂化 B. sp2 杂化 C.sp3杂化;碱性: C>A>B。
(3) A. sp2杂化 B. sp3 杂化 C.sp3杂化;碱性: C>B>A。
知识点:杂化类型判断,碱性判断。
第13章杂环化合物本章重点介绍杂环化合物的分类和命名;五元杂环化合物的结构特点、芳香性、亲电取代反应,六元杂环化合物的结构特点、芳香性、亲核取代反应;五元、六元杂环化合物的衍生物及其生物活性;稠杂环化合物的结构特点等。
在环状有机化合物中,构成环系的原子除碳原子外,还含有一个或多个非碳原子时,叫做杂环化合物(heterocyclic compound);环上除碳以外的原子称为杂原子,常见的杂原子有氧、硫、氮等。
大多数杂环化合物具有不同程度的芳香性,环也比较稳定。
因此,杂环化合物是有机化合物中数量最庞大的一类,约占总数的三分之二以上。
自然界中最具有强烈生物活性的天然有机化合物,绝大多数正是杂环化合物。
例如:对核酸(nucleic acid)的活性起决定作用的碱基就是嘌呤(purine)和嘧啶(pyrimidine)的衍生物。
又如叶绿素(chlorophyll)、氨基酸(amino acid)、维生素(vitamin)、血红素(haeme)、核酸(nucleic acid)、生物碱(alkaloid)等,大多数都在生命的生长、发育、遗传和衰亡过程中起着关键作用。
在现有的药物中,杂环类化合物占了相当大的比重。
它们应用于各种疾病和医疗领域,其数量之大和种类之多,是难以想象的,比如我们非常熟悉的青霉素(benzylpenicillin)、头孢菌素(先锋霉素cephalosporin)、喹喏酮(Quinolone)类以及治疗肿瘤的5–Fu(5–Fluorouracil)、喜树碱(comptothecin)、紫杉醇(Taxol)等,都是含有杂环的化合物。
内酯、交酯、环状酸酐、内酰胺性质上与相应的开链化合物相似,它们不列入杂环化合物中讨论。
本章将着重讨论五元和六元具有芳香性的化合物。
你在学完本章后,应该能回答以下问题:1.你能写出一些常见杂环化合物的结构和名称吗?2.为什么吡咯有一定的酸性而吡啶却显碱性?3.为什么吡啶可以任意比例溶于水,同时又能溶于其它有机化溶剂?4.为什么吡啶既能起亲电取代反应又可进行亲核取代反应?5.你能写出青霉素、头孢菌素、咖啡因、尼群地平、雷米封等常用药物的结构及英文名称吗?13.1 杂环化合物的分类和命名法杂环化合物的分类是以杂环的骨架为基础,按环的形状分为单杂环和稠杂环,最有意义的是五元杂环和六元杂环,详见表13–1。
有机化学杂环化合物有机化学杂环化合物是由碳以外的元素(通常是氮、氧或硫)组成的化合物,其中至少一个炭原子和这些元素原子形成共价键。
这些化合物常常作为药物、染料、及其它重要化合物的基础结构。
一、常见的有机化学杂环化合物及其特性1. 含氮杂环化合物:其中最常见的是吡咯烷(pyrrolidine)及其衍生物。
这类化合物可以吸收紫外线,常用作苯乙酮的合成中间体,制药、农药、染料等各方面应用广泛。
2. 含氧杂环化合物:其中最常见的是吡喃(furan)。
在生物体内有重要的作用,如可用于合成DNA(脱氧核糖核酸)和RNA (核糖核酸)的成分。
3. 含硫杂环化合物:其中最常见的是噻吩(thiophene)。
它们通常具有很好的电子传导性质,可以用作半导体材料、涂料和染料等领域。
二、有机化学杂环化合物的制备方法1. Hantzsch合成法:Hantzsch合成法是常见的含氮杂环化合物制备方法,为β-二酮与1,4-二胺或是1,3-二醇反应,生成相应的杂环化合物。
2. Paal-Knorr合成法:Paal-Knorr反应是一种常见的含硫或含氧杂环化合物制备方法,用有官能基的酮或羧酸与无官能基化合物反应生成对应杂环化合物。
3. Pinner反应:Pinner反应是一种含氮杂环化合物制备方法,用苯酸酰氯与硫酸铵塔反应得到相应的吡啶盐。
三、应用领域1. 作为药物:含杂环化合物在药物领域中占据重要地位,如吉非替尼(alectinib)、西妥昔单抗(rituximab)等,广泛用于治疗肺癌等疾病。
2. 作为染料:有机化学杂环化合物可作为重要的染料合成中间体,用于制作多种颜色的染料。
3. 作为涂料:有机化学杂环化合物可用于制作防腐涂料和抗紫外线涂料等。
总之,有机化学杂环化合物是重要的有机化合物之一,具有广泛的应用领域,对于其制备、性质和应用的研究具有重要意义。