《杂环化合物有机》PPT课件

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1、Chapter17杂环化合物Heterocycliccompounds杂环化合物杂环化合物：参与成环的原子除碳原子外，还有杂原子的环状化合物。杂原子主要有O、N、S、P等。芳杂环化合物:环系比较稳定，且都具有不同程度的芳香性的杂环化合物一.杂环化合物的分类、命名1.分类按环的形式——单杂环和稠杂环；按环的大小——最重要的是五元杂环和六元杂环；按杂环中杂原子数目的多少——单杂原子的杂环和多杂原子的杂环吲哚喹啉一.杂环化合物的分类、命名2、命名a.音译法：在同音汉字左边+口字。一.杂环化合物的分类、命名b.杂环及环上取代基的编号：(1)母体杂环的编

2、号：杂原子的编号为“1”,，杂原子邻位的碳原子也可依次用α、β、γ…编号。一.杂环化合物的分类、命名（2）当环上有不同杂原子时，按O→S→N的次序编号。若环上连有不同的取代基，其编号按次序规则和最低系列。1.杂化轨道理论二.杂环化合物的结构与芳香性S:3S23P42.结构与芳香性五元杂环：环上所有原子以SP2杂化轨道成键；4个碳原子以一个P电子，杂原子以一对P电子形成闭环共轭系统，环上所有原子在同一平面上；环上P电子数超过成环原子数，环上电子云密度比苯大呋喃噻吩二.杂环化合物的结构与芳香性实验结果表明：芳香性：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃二.杂环化合物

3、的结构与芳香性呋喃、吡咯、噻吩芳香性可从其共轭能(离域能）上显示：呋喃、吡咯、噻吩分别为67、88和117kJ／mo1。（苯150.5kJ／mo1，共轭二烯烃12~28kJ／mo1）五元杂环化合物具有芳香性的另一个标志就是环上的氢受离域电子环流的影响，其核磁共振信号都出现在低场区。α-H由于受杂原子吸电子诱导效应的影响，其δ值较大。六元杂环：环上所有原子以SP2杂化轨道成键；5个碳原子以一个P电子,杂原子也以一个P电子形成闭环共轭系统，环上所有原子在同一平面上;环上P电子数和成环原子数相等,由于杂原子电负性较大,环上电子云密度比苯小。二.杂环化

4、合物的结构与芳香性三.五元杂环化合物1.五元杂环化合物的化学性质亲电取代反应活性：对于五元杂环化合物，它们五原子六电子结构，碳原子上的电子云密度比苯环高，而使亲电取代反应（如硝化、磺化、卤化和Friedel-Craft反应）更易进行。活性次序为：吡咯＞呋喃＞噻吩＞苯由于它们的高度活泼性及呋喃和吡咯对无机强酸的敏感性，亲电取代反应需要比较温和的试剂或反应条件。吡咯酰基化可不用催化剂三.五元杂环化合物呋喃、吡咯、噻吩的亲电取代反应主要发生在α位！乙酰基硝酸酯吡啶-三氧化硫加成物比AlCl3温和三.五元杂环化合物2、五元杂环化合物亲电取代反应的定位规

5、律以噻吩为例：(1)α-位上有取代基三.五元杂环化合物(2)β-位上有取代基注意：吡咯和呋喃也遵循上述规律，但当α-位上有m-定位基(如：–CHO、–COOH)时，新引入基团进入的位置与反应试剂有关：双烯体亲双烯体1,4-加成三.五元杂环化合物2.常见的五元杂环化合物(1)呋喃与糠醛呋喃:1.容易发生亲电取代反应,且需采用比较缓和的试剂2.具有不饱和化合物的性质，可以发生加成反应*3.具有共轭双键的性质,和顺丁烯二酸酐发生双烯合成反应在催化剂作用下，呋喃加氢生成四氢呋喃，简写为THF四氢呋喃为无色液体，沸点650C，是一种优良的溶剂和重要的合成

6、原料，常用以制取己二酸、己二胺、丁二烯等产品三.五元杂环化合物三.五元杂环化合物糠醛:学名α-呋喃甲醛糠醛是不含α氢原子的醛，其化学性质与苯甲醛或甲醛相似Cannizzaro反应Perkin反应羟醛缩合反应糠醇糠酸钠(2)噻吩比苯更易发生亲电取代反应,亲电取代反应发生在α位三.五元杂环化合物(3)吡咯和吲哚吡咯：弱酸性:由于N上未共用电子对参加了杂环的共轭体系，吡咯的碱性极弱。吡咯表现出弱酸性，(pH=5)，与N相连的H可被碱金属取代形成盐。(B)加成反应吡咯与还原剂作用或催化加氢时，可生成四氢吡咯（吡咯烷）四氢吡咯不是共轭体系，因此具有脂肪族

7、仲胺的性质，是较强的碱三.五元杂环化合物三.五元杂环化合物吲哚：由苯环和吡咯环稠合而成的，因此也叫做苯并吡咯(4)咪唑和噻唑：较常见的含有两个杂原子的五元杂环化合物四.六元杂环化合物1.吡啶和嘧啶吡啶：可与水、乙醇、乙醚等混溶，还能溶解大部分有机化合物和许多无机盐类，因此吡啶是一个很好的溶剂。四.六元杂环化合物（A）碱性与成盐吡啶环上的氮原子一对未共用电子对,它没有参于环上的共轭体系，因此能与质子结合，具有弱碱性。碱性比苯胺强,但比脂肪胺及氨弱得多。温和的磺酰化试剂磺化对强酸不稳定物质(如呋喃)(B)亲电取代反应：吡啶环上的电子云密度低，亲电取

8、代不如苯活泼吡啶与硝基苯类似，一般要在强烈条件下才能发生亲电取代反应，且主要发生在β位四.六元杂环化合物硝化：磺化：卤化：不发生傅-克反应！四.六元杂