17 第十七章 杂环化合物（课件）- 《有机化学》同步教学（高教版）

第十七章 杂环化合物 有机化学 Organic Chemistry 1 第十七章 杂环化合物 氨苄青霉素钠(sodium ampicillin) 头孢氨苄(先锋霉素IV) 血红素 叶绿素 a(R=CH3),叶绿素b(R=CHO) 内容 杂环化合物的分类、命名和结构 五元杂环化合物的化学性质及常见化合物: 呋喃和糠醛，噻吩，吡咯和吲哚，咪唑和噻唑 六元杂环化合物中的常见化合物: 吡啶和嘧啶，喹啉和异喹啉，嘌呤 17.1 杂环化合物的分类、命名和结构 构成环的原子除碳原子外还有其它原子的一类环状化合物 ，常见的杂原子是O，N，S, P等。 杂环化合物 四氢呋喃 吡啶 喹啉 (Heterocyclic compounds) 17.1.1 分类和命名 杂环 非芳香性杂环 芳香性杂环 四氢呋喃 1,4-二氧六环 四氢吡咯 六氢吡啶 奎宁环 (1-氮杂二环[2.2.2]辛烷) 非芳香性杂环 芳香性杂环 五元杂环 呋喃 furan 噻吩 thiophene 吡咯 pyrrole 吡唑 咪唑 噻唑 pyrazole imidazole thiazole oxazole 唑 芳香性杂环 稠杂环 苯并呋喃 benzofuran 苯并噻吩 thionaphthene 吲哚(苯并吡咯) indole 苯并咪唑 benzimidazole benzoxazole benzothiazole purine 嘌呤 苯并噻唑 苯并 唑 芳香性杂环 更多的稠杂环 喹啉 quinoline 异喹啉 isoquinoline 吖啶 acridine 酞嗪 phthalazine 1,10-菲咯啉 1,10-phenanthroline 命名原则 杂环化合物的命名多采用英文译音, 在同音汉字前加“口”旁； 杂环的编号一般从杂原子开始，含多个杂原子时按O、S、N的次序编号； (对于含一个杂原子的杂环也可把靠近杂原子的位置叫做α位，其次为β和γ位。 ) 噻唑 thiazole 5-甲基噻唑 命名示例 硅杂-2,4-环戊二烯 氧杂环丁烷 1,4-二氧杂环己烷 3,5-二甲基-1,2,4-三氧杂环戊烷 6-乙酰基苯并 唑 亲电取代反应——Friedel-Crafts酰基化 催化剂： SnCl4, BF3等 呋喃、噻吩、吡咯的制备 Paal－Knorr合成法：γ–二羰基化合物在酸催化下脱水或与氨或硫化物作用 17.2.2 常见的五元杂环化合物 (1) 呋喃和糠醛 呋喃 糠醛 聚戊糖 戊糖 糠醛的反应 糠醛的Perkin反应 糠醛的Cannizzaro反应 糠醇的聚合反应 呋喃的反应 呋喃的Diels-Alder反应 呋喃的还原 呋喃的亲电加成反应 17.2.2 常见的五元杂环化合物 (2) 噻吩 石油中含有少量 噻吩；燃烧含噻吩及其衍生物的汽油、柴油会产生二氧化硫。 噻吩检验： 蓝色 靛红 靛吩咛 橙红色 维生素H 噻嘧啶 氯吡格雷 (抗虫灵) 防治心肌梗死及血栓栓塞 噻吩的氧化与还原 17.2.2 常见的五元杂环化合物 吡咯碱性很弱pKb =13.6；但有弱酸性. pKb =13.6 pKb =2.7 N–甲基 吡咯烷–2–酮 (NMP) γ-丁内酯 (3) 吡咯和吲哚 吡咯的一些重要衍生物 灵菌红素 卟吩胆色素原 抗癌、抑菌 叶绿素和维生素B12 吲哚的一些重要衍生物 吲哚乙酸 长春碱(R=CH3);长春新碱(R=CHO) L-酪氨酸 褪黑激素，松果素 (脑白金) 吲哚的Fischer合成法： 吲哚可由芳基肼与醛或酮的腙经加热重排合成。 吲哚的反应： 卤化 磺化 酰基化 Mannich反应 (4) 咪唑和噻唑 6.8 11.5 pKb bp： 257oC 117oC 碱性 维生素B1 青霉素G 17.3 六元杂环化合物 生物碱一般是指从动植物中得来的、具有碱性的、有强烈生理作用的一类有机含氮化合物。 烟碱 罂粟碱 > > 碱性 碱性比较： 8.8 9.3 13.6 pKb 17.3.1 吡啶和嘧啶 常见的吡啶衍生物 烟酰二乙胺 (可拉明) 异烟酰肼 (雷米封) 烟酰胺 (维生素PP, 维生素B3) 维生素B6 吡啶环的亲电取代反应 类似硝基苯，需在强烈条件下才能发生亲电取代反应。 亲电试剂主要进入β位 吡啶的亲电取代反应 (1) 硝化 (2) 磺化 (3) 卤化 吡啶的亲核取代反应 吡啶更容易发生亲核取代反应，在环上的2位和4位： 吡啶的亲核性： 吡啶能与卤代烷作用生成类季铵盐的产物吡啶 正离子： 碱性： 吡啶α-氢的酸性及催化加氢： 吡啶2-和4-位上甲基具