10.2 重要的五元杂环化合物及其常见衍生物(课件）-《有机化学》同步教学（化学工业出版社）

第十章 杂环化合物和生物碱 第十章 杂环化合物和生物碱 杂环化合物的分类和命名 10.1 重要的五元杂环化合物及其常见衍生物 10.2 重要的六元杂环化合物及其重要的衍生物 10.3 生物碱 10.4 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，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。 杂环化合物是分子中含有杂环结构的有机化合物。组成杂环的原子除碳以外的都叫做杂原子，常见的杂原子为氮、氧、硫等。杂环化合物可以含一个或多个相同的或不相同的杂原子，环的数目也可以是一个或多个。 引 言 第十章 杂环化合物和生物碱 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。(如右图) 本章介绍杂环化合物的分类、命名、结构特点、用途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。 第十章 杂环化合物和生物碱 第十章 杂环化合物和生物碱 重要的五元杂环化合物及其常见衍生物 10.2 第十章 杂环化合物和生物碱 同学们服药时见过药盒上有呋喃、噻吩和吡咯这三个词吗？这三类是最重要的五元杂环化合物。 10.2 重要的五元杂环化合物及其常见衍生物 含一个杂原子的典型五元杂环化合物是呋喃、噻吩和吡咯，其常见的重要衍生物有噻唑、咪唑和吡唑。本节重点讨论呋喃、噻吩和吡咯的结构、性质和用途，简单介绍一下噻唑、咪唑和吡唑。 呋喃 噻吩 吡咯 状态 无色液体 无色液体 无色液体 气味 特殊气味 特殊气味 空气中颜色迅速变黑有显著的刺激性气味 相对密度 0.9370 1.0644 0.9691 沸点/℃ 32 84 130～131 折射率 1.4216 1.5289 1.5085 显色反应 呋喃+盐酸浸泡过的松木片→显绿色 噻吩+浓硫酸+靛红→显蓝色 吡咯蒸汽+盐酸浸泡过的松木片→显红色 溶解性 不溶于水，溶于乙醇和乙醚，易挥发，并易燃烧。 不溶于水,易溶于乙醇,乙醚,苯和硫酸。 几乎不溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯和无机酸溶液。 三种杂环化合物均易溶于有机溶剂，在水中的溶解度都很小，吡咯的溶解性比呋喃和噻吩稍大一些，是因为吡咯能够和水之间形成微弱的氢键。 10.2 重要的五元杂环化合物及其常见衍生物 10.2 重要的五元杂环化合物及其常见衍生物 设计鉴别呋喃、噻吩和吡咯的方案。 呋喃 噻吩 噻吩 10.2 重要的五元杂环化合物及其常见衍生物 一、呋喃 1.呋喃的结构和来源 呋喃的分子式为C4H4O，其结构与苯很相似，具有芳香性，但由于成环氧原子的电负性大于碳原子，所以呋喃的芳香性比苯弱；活性增强，环上取代反应比苯更易进行。 呋喃及其衍生物主要存在于松木焦油中，工业上以糠醛和水蒸气为原料，在催化剂及高温作用下制得，反应式为： 实验室中常用糠酸加热脱羧基而成。反应式为： 10.2 重要的五元杂环化合物及其常见衍生物 2.呋喃的用途 四氢呋喃是无色透明液体，有乙醚气味，密度0.8892g/cm3，沸点66℃，折射率1.4050，能与水和多数有机溶剂互溶，易燃烧。用作天然和合成树脂的溶剂，也用于制丁二烯、己二腈、己二酸、己二胺等，是一种重要的化工原料。 四氢呋喃是一个杂环有机化合物，与空气混合可爆;空气中能形成可爆的过氧化氢，遇明火、高温、氧化剂易燃；燃烧产生刺激烟雾。属于醚类，是芳香族化合物呋喃的完全氢化产物。在化学反应和萃取时用做一种中等极性的非质子溶剂。四氢呋喃室温时与水能部分混溶，部分不法试剂商就是利用这一点对四氢呋喃试剂兑水牟取暴利。四氢呋喃在储存时容易变成过氧化氢。因此，商用的四氢呋喃经常是用BHT，即2,6-二叔丁基对甲酚来防止氧化。四氢呋喃可以通过氢氧化钠置于密封瓶中存放在暗处保存。为聚四氢呋喃可制成的抗凝血医用材料。 小知识 10.2 重要的五元杂环化合物及其常见衍生物 二、噻吩 1.噻吩的结构和来源 噻吩的分子式为C4H4S，含有与呋喃一样的闭合大π键。具有芳香性，因硫原子的电负性小于氧原子，所以比呋喃芳香性强。 噻吩是由煤焦油分出苯中的杂质，也存在于某些原油中。工业上是将丁烷与硫混合通过高温制得： 实验室中可用琥珀酸钠与三硫化二磷或五氧化二磷作用制得: 10.2 重要的五元杂环化合物及其常见衍生物 2. 噻吩的用途 噻吩及其行衍生物主要用于合成药物的原料，也是制造感光材料、增塑剂