第20章 杂环化合物（课件）- 《基础有机化学》同步教学（高教版）

第20章 杂环化合物 在有机物中通常将除碳和氢之外的其他元素称为杂原子。 杂环化合物是指那些具有与苯环相似的闭合共轭体系的杂环化合物，它们具有不同程度的芳香性，所以，也叫芳杂环。 一、分类和命名 （一）分类 （二）命名 杂环化合物的命名一般用的是译音法：根据国际通用英文名称译音，在同音汉字加“口”旁命名。 五元一杂： 五元二杂： 六元一杂： 六元二杂： 稠杂环： N杂环的顺口溜： 氮五吡咯六吡啶 间氮咪唑和嘧啶 吲哚喹啉左并苯 嘧咪相连是嘌呤 编号规则： 单杂环： 1、只有一个杂原子：以杂原子为编号起点，杂原子的编号为1，也可以用希腊字母编号，靠近杂原子的碳为α位，其次为β位等。如： α-呋喃甲醛 （2-呋喃甲醛） β-吡啶甲酸 （3-吡啶甲酸） 2、含一个以上的杂原子： （1）含相同杂原子：从含H或取代基的杂原子开始编号，并使另一个杂原子的编号尽可能的小。 4-甲基咪唑 N-甲基-2-巯基咪唑 4-氨基嘧啶 （2）含不同的杂原子：按O—S—NH—N的顺序编号。如： 5-苯基噻唑 稠杂环：它的编号是固定的，它们大都与稠芳环的编号类似。但嘌呤的编号另有具体规定。 萘 喹啉 5-喹啉磺酸 茚 吲哚 6-溴吲哚-3-甲酸 嘌呤 6-氨基嘌呤 标氢： 杂环母环的名称已表明该杂环含有最多数目的非聚集双键。在此条件下，若还含有饱和氢原子时，则会出现异构体，此时要用“标氢”指示氢位置不同的异构体，以其位号加“H”（斜体大写）作词首来表示。例如： 吡咯 2H-吡咯 3H-吡咯 3H-吲哚 4H-吡喃 若杂环尚未含有最大可能的非聚集双键，则多出的氢原子为“外加氢”，命名时要表明氢的位置和数目。 2，5-二氢吡咯 四氢呋喃 3，4-二氢喹啉 含活泼氢：含活泼氢的杂环及其衍生物，可能存在互变异构体，结构不同，名称也不同，命名时需要标明两种可能的位号。 7H-嘌呤 9H-嘌呤 5-甲基吡唑 2，4-二羟基嘧啶 3-甲基吡唑 嘧啶2，4-二酮 命名 5-硝基-2-呋 喃甲醛肟 2，6-二氨基-3-苯 偶氮基吡啶 4-氯甲基咪唑 1,3,7-三甲基嘌呤-2，6-二酮 3-（3-吲哚）-2-氨基丙酸 二、六元杂环化合物 （一）吡啶 1、结构及物理性质 （1）结构 氮的三个sp2轨道中，有一个是被未共用电子对占据。 吡啶环上各处的电子云密度是不一样的。 氮原子的作用类似于苯环上的硝基，使环上的电子云密度降低了。这类杂环又叫“缺π”芳杂环。表现在性质上，亲电取代变难，亲核取代变易，氧化变难，还原变易；另外，由于氮的未共用电子对暴露在外，从而具有一定的碱性。 （2）物理性质 红外光谱：与苯类似，在3070—3020cm-1有环上氢的伸缩振动，在1600—1500cm-1有芳环的骨架振动。 核磁共振氢谱：与苯环氢（δ=7.27）相比，化学位移略大。具体为： 2、碱性与亲核性 吡啶的碱性比氨、脂肪氨弱得多，但比苯胺强，为什么？ 吡啶环上的取代基对其碱性是有影响的。其规律与取代基对苯胺的碱性的影响类似。 习题：按碱性强弱排序： （1）乙胺 （2）苯胺 （3）吡啶 （4）氨 吡啶也可以与路易斯酸作用成盐。例如： 吡啶是良好的亲核试剂，能与卤代烷、酰卤等反应成盐。例如： 形成的这些吡啶盐都是一些很好的固体，是活性强而温和的磺化、烷基化或酰基化试剂。例如： 3、环上的亲电取代反应 取代基为什么主要进入β位呢？ 吡啶与硝基苯一样不能发生傅—克反应。为什么？ 4、环上的亲核取代反应 当在N的邻或对位有较好的离去基团（如卤素等）时，就可以被亲核试剂取代。例如： 当用强碱性的亲核试剂时，则氢原子也能被取代，取代主要发生在α位： 齐齐巴宾反应： 5、氧化与还原反应 与苯环类似，吡啶本身很难被氧化，但烷基吡啶可被氧化成羧酸。例如： 吡啶与过氧酸作用时，能生成——吡啶N-氧化物： 吡啶N-氧化物是一个在合成上很用的中间体，它既易发生亲电取代，同时也易发生亲核取代，而且取代反应都发生在2、4位。例如： 吡啶N-氧化物用三氯化磷或其他方法处理又可得到吡啶。 吡啶的还原反应比苯容易。还原产物为哌啶。 （二）喹啉和异喹啉 1、结构 与吡啶类似，氮上的未共用电子对在杂化轨道上，所以，碱性接近吡啶，化学反应也类似于吡啶。 2、亲电取代反应 亲电取代反应比吡啶容易，比萘难，主要发生在苯环上的5和8位。例如： 3、亲核取代反应 亲核取代反应也吡啶容易，主要发生在吡啶环上的2位。例如： 4、氧化还原反应 氧化或还原反应都比苯容易些。氧化一般发生在苯环上，而还原则一般发生在吡啶环上。例如： 5、喹啉的合成 斯克劳普（Z.H.Skraup）合成法: 将苯