理学大学有机化学a课堂讲解ppt第11和12章课件

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1、杂环化合物和生物碱第11章1学习要求：掌握各类常见杂环化合物的结构和命名。掌握呋喃、噻吩、吡咯、吡啶的化学性质。认识核酸组成中的重要碱基——嘧啶、嘌呤；了解叶绿素、血红素等卟吩环化合物；了解生物碱的有关知识。2目录11.1杂环化合物11.2生物碱本章小结311.1杂环化合物(Hetrocycliccompounds)11.1.1杂环化合物的分类和命名杂环化合物：是指组成环的原子中含有除碳以外的原子(杂原子—常见的是N、O、S等)的环状化合物。本章讨论的就是那些环为平面型，环内π电子数符合4n+2规则，具有一定芳香

2、性的芳杂环化合物。脂杂环芳杂环杂环化合物1.分类411.1.1杂环化合物的分类和命名脂杂环：没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。如：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)(顺丁烯二酸酐)(环氧乙烷)(氧杂)511.1.1杂环化合物的分类和命名芳杂环：具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环。如：苯并杂环杂环并杂环五元杂环六元杂环呋喃噻吩吡咯噻唑咪唑吡啶嘧啶吲哚喹啉嘌呤单杂环稠杂环611.1.1杂环化合物的分类和命名2.命名1）音译法：按外文名称的译音来命名，同音汉字左边+口字，以表示是环状化合物。

3、2）以相应的碳环来命名：将杂环看作是相应的碳环中的碳原子被杂原子代替而成的产物，在相应的碳环名前加上杂原子的名称即可。五元杂环称为某茂，六元杂环称为某苯。氧茂氮苯711.1.1杂环化合物的分类和命名3）杂环及环上取代基的编号：(1)杂环上有取代基时，一般以杂环为母体，杂原子的编号为“1”；杂原子邻位的碳原子依次为2，3······，也可依次用α、β、γ…编号；结构复杂的杂环化合物是将杂环当做取代基来命名。2-甲基吡咯α-甲基吡咯3-噻吩甲酸β-噻吩甲酸⑵当环上有两个或两个以上的杂原子时，如杂原子相同则从带取代基（

4、或H）的杂原子开始编号，如有不同杂原子，按O→S→N的次序编号，杂原子所在的位次数字之和应最小。811.1.1杂环化合物的分类和命名⑶不同取代基书写和编号时遵守次序规则及最低系列原则。5-甲基咪唑4-硝基噻唑(4)稠杂环的编号一般和稠环芳烃相同，但有少数稠杂环有特殊的编号顺序。吲哚1234567嘌呤123456789911.1.2杂环化合物的结构1.五元杂环的结构和芳香性呋喃吡咯噻吩1）结构11.1.2杂环化合物的结构杂原子（O、S、N）杂化态均为sp2杂化。CCCNCHCCCOC1011.1.2杂环化合物的结构

5、五元杂环化合物其π电子数符合休克尔规则（π电子数=4n+2），所以，它们都具有芳香性。电子密度α位大于β位。β在呋喃、噻吩、吡咯分子中，是由5个原子，6个π电子组成的共轭体系，使环上碳原子的电子云密度增加，故五元杂环都是富电子芳杂环。图11.1吡咯环上的电子分布（以苯的碳原子密度为1）αβ1111.1.2杂环化合物的结构2.六元杂环的结构和芳香性1）结构吡啶N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭。吡啶分子中，氮原子的电负性比碳大，使吡啶环上碳原子的电子云密度相对比苯中碳原子的电子密度低，故六元杂环都是缺电子芳杂环。1

6、211.1.3杂环化合物的性质电子密度β位最高。1.亲电取代反应五元杂环：比苯易，以α取代为主；六元杂环：比苯难，以β取代为主。11.1.3杂环化合物的性质图11.2吡啶环上的电子分布（以苯的碳原子密度为1）β1311.1.3杂环化合物的性质特点是：使用较为温和的试剂或反应条件。1411.1.3杂环化合物的性质2.氧化和还原反应1）氧化呋喃、噻吩、吡咯非常活泼，容易发生氧化反应，甚至在空气中也可氧化。但产物复杂；吡啶稳定难于氧化。1511.1.3杂环化合物的性质2）还原呋喃、噻吩、吡咯容易被还原，产物为饱和环系；

7、吡啶难于被还原，但比苯易。1611.1.3杂环化合物的性质3.酸碱性1）吡咯的酸碱性由于氮上的未共用电子对参与了共轭，难以与H+结合，故碱性极弱，弱于苯胺，基本不显碱性(pkb=13.6)。然而，由于氮原子的吸电子作用，使得吡咯会显示出一定的酸性，但其酸性较弱，介于酚和醇之间，需在强碱下方可成盐。1711.1.3杂环化合物的性质2）吡啶的碱性由于孤对电子在sp2杂化轨道中，孤电子对的s成分高，不易给出电子，接受质子的能力弱，为弱碱。碱性小于氨大于苯胺。组胺中3个N原子，其碱性大小顺序是：①>②>③1811.1.4

8、重要杂环化合物1.呋喃及其衍生物呋喃为无色液体，难溶于水而易溶于有机溶剂，b.p为32℃。呋喃在Ni催化下，易于加氢生成四氢呋喃——良好的溶剂和重要的有机合成原料。鉴别：遇到蘸有盐酸的松木片，显绿色。α-呋喃甲醛又称糠醛，是呋喃的重要衍生物。糠醛的化学性质与苯甲醛类似，可发生Cannizzaro反应、与含α-H的醛或酮的交叉羟醛缩合反应等。1911.1.4重要杂环化合物鉴