20 杂环化合物（课件）- 《有机化学》同步教学（河南师范版）

第二十章 杂环化合物 heterocyclic compound exit 本 章 提 纲 第一节 杂环化合物的分类和命名 第二节 含一个杂原子的五元杂环 吡咯、呋喃、噻吩 第三节 含一个杂原子的苯并五元杂环-吲哚 第四节 含两个杂原子的五元杂环体系 第五节 含一个杂原子的六元杂环-吡啶 第六节 含两个和三个氮原子的六元杂环体系 第七节 含一个杂原子的苯并六元杂环 喹啉和异喹啉 第八节 嘧啶和嘌呤 第一节 杂环化合物的分类和命名 一 杂环化合物分类 二 五元杂环化合物的命名 三 六元杂环化合物的命名 一 杂环化合物的分类 1 脂杂环 没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。 在环上含有杂原子（非碳原子）的有机物称为杂环化合物。 三元杂环 四元杂环 五元杂环 七元杂环 (氮杂环丙烷) (β-丙内酯) (β-丙内酰胺) (顺丁烯二酸酐) (氧杂　) (环氧乙烷) 四氢呋喃 六元杂环 二噁烷 2 芳杂环 具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环 ★ 苯并杂环 杂环并杂环 五元杂环 六元杂环 呋喃 噻吩 吡咯 噁唑 噻唑 咪唑 吡唑 吡啶 嘧啶 吡喃(无芳香性) 吲哚 喹啉 异喹啉 嘌呤 二 五元杂环化合物的命名 五元杂环 （音译命名） 五元杂环苯并体系 呋喃(furan) 噻吩(thiophene) 吡咯(pyrrole) 苯并呋喃 (benzofuran) 苯并噻吩 (benzothiophene) 苯并吡咯 吲哚 (indole) 四 六元杂环化合物的命名 六元杂环 吡啶(pyridine) 吡喃(pyran) γ-吡喃酮 (γ-pyrone) α-吡喃酮 (α-pyrone) 哒嗪(pyridazine) 嘧啶(pyrimidine) 吡嗪(pyrazine) 杂环并杂环 喹啉 (quinoline) 异喹啉 (isoquinoline) 苯并吡喃(benzopyran) 苯并--吡喃酮 (benzo--pyrone) 嘌呤(purine) 六元杂环苯并环系 一 呋喃、噻吩、吡咯的结构 二 呋喃、噻吩、吡咯的制备 三 呋喃、噻吩、吡咯的反应 第二节 含有一个杂原子的五元杂环体系 吡咯的结构 孤电子对在p轨道上。 吡 咯 结构：吡咯N是sp2杂化，孤电子对参与共轭。 ∏56 平面共轭体系 富电子芳香杂环化合物 反应：碱性较弱，环易发生亲电取代反应，环上相当于有一个邻对位定位基。 共轭效应是给电子的。诱导效应是吸电子的。 一吡咯、呋喃、噻吩的结构 呋喃、噻吩的结构请同学自己分析。 吡咯： 存在于煤焦油、骨焦油中。无色液体，沸点130-131℃。鉴定：蒸汽遇盐酸浸湿的松木片显红色。 呋喃： 存在于松木焦油中。无色液体，沸点32℃。鉴定：蒸汽遇盐酸浸湿的松木片显绿色。 3. 噻吩： 与苯共存在于煤焦油中。无色液体，沸点84℃。 鉴定：与吲哚醌在硫酸作用下发生墨绿色反应。 吡咯、呋喃、噻吩的物理性质及鉴定 偶极矩 ：吡咯指向杂环，呋喃、噻吩指向杂原子 质子化学位移: 类似苯环，在 6.22-7.29之间 主要化学反应 吡咯、呋喃、噻吩的亲电取代反应 吡咯、呋喃、噻吩的加成反应 吡咯、呋喃、噻吩 的化学性质 1. 吡咯、呋喃、噻吩的亲电取代反应 重点 *1 亲电取代反应的活性顺序为： 吸电子诱导：O(3.5) > N(3.0) > S(2.6) 给电子共轭：N > O > S 综合：N贡献电子最多，O其次，S最少 八隅体结构 最稳定 无最稳定结构 （1）概述 *2 取代反应主要发生在α-C 即2-位上； *3 吡咯、呋喃对酸及氧化剂比较敏感，选择试剂 时需要注意； *4 噻吩、吡咯的芳香性较强，所以易取代而不易 加成；呋喃的芳香性较弱，虽然也能与大多数 亲电试剂发生亲电取代，但在强亲核试剂存在 下，能发生亲核加成。 离域能：噻吩：121.3 kJ·mol-1　吡咯：87.8 kJ·mol -1 共振能 呋喃：66.9 kJ·mol -1 苯： 150 kJ·mol -1 试问它们的稳定性顺序如何？ 芳香性、稳定性： 苯〉噻吩〉吡咯〉呋喃 *5 杂原子和取代基的定位效应 A 杂原子的定位效应：邻位 B 取代基的定位效应： 第一取代基进入到杂原子的α-位。 3位上有取代基时，呋喃、吡咯、噻吩的定位