有机化学第十七章杂环化合物

《有机化学第十七章杂环化合物》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、王鹏山东科技大学化学与材料工程学院1第十七章杂环化合物王鹏概述：成环原子除碳以外，还有其它如O、N、S、P等杂原子的环状化合物，统称为杂环化合物杂环化合物具有重要的作用，多数药物和功能性大分子均存在杂环，如血红素等本章讨论的是环为平面型，环的π电子符合4n+2规则，即具有芳香性的杂环化合物17.1杂环化合物的分类、命名和结构王鹏17.1杂环化合物的分类、命名和结构杂环化合物的分类：王鹏17.1杂环化合物的分类、命名和结构杂环化合物的命名：音译法：在同音汉字左边+“口”字，编号都将杂原子定为1号王鹏17.1杂环化合物的分类、命名和结构杂环化合物的编号

2、：按照O、S、N的优先顺序将杂原子命名为1号，杂原子邻位的碳原子也可依次用α、β、γ…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王鹏二、结构与芳香性杂环化合物为什么具有芳香性？以吡咯和呋喃为例：它们均同面，且满足4n+2规则五元杂环化合物具有芳香性的一个标志就是环上氢原子的核磁共振信号都出现在低场区，这主要是受离域电子环流的影响17.1杂环化合物的分类、命名和结构王鹏17.1杂环化合物的分类、命名和结构杂环氢的核磁共振：吡啶是六元杂环的典型代表，结构与苯环相似王鹏17.1杂环化合物的分类、命名和结构具有芳香性的杂环与苯环的异同点：五元杂

3、环化合物：五元杂环化合物的芳香性比苯差。其芳香性次序是：王鹏17.1杂环化合物的分类、命名和结构五元杂环化合物是富电子体系，其亲电取代反应比苯容易，尤其易发生在α-位。同时杂原子的存在相当于在环上引入了-NH2、-OH、-SH等活化基团而使环活化，故进行亲电取代反应的活泼顺序是：六元杂环化合物：吡啶是等电子体系，相当于带有硝基的苯环，因此亲电反应弱于苯环王鹏17.1杂环化合物的分类、命名和结构五元、六元杂环化合物虽然都具有芳香性，但其环上的电子云的密度是不同的，其电子云密度由高到低的顺序是：芳香性体现的是电子云分布的平均性，电子云密度则体现了亲电反应

4、的难易芳杂环电子云密度由杂原子的电负性和其共轭电子数共同决定王鹏17.2五元杂环化合物一、五元杂环化合物的化学性质亲电取代反应：类似于活化的苯环（苯胺），可以发生硝化、磺化、卤化及F-C反应等，反应需要温和条件以防止开环王鹏五元杂环化合物亲电取代反应的特点：发生在α-位反应需温和条件否则易开环反应在α-位的解释——共振论：进攻2号位所形成的共振杂化体比进攻3号位所形成的共振杂化体稳定17.2五元杂环化合物王鹏17.2五元杂环化合物二、常见的五元杂环1.呋喃和糠醛呋喃为无色液体，沸点32℃，难溶于水呋喃在较温和的条件下就可发生亲电取代反应，但其芳香性较

5、弱，呋喃及其衍生物更容易进行Diles-Alder反应和一般的亲电加成反应。如：王鹏呋喃在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。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的醛或酮的交错缩合反应等，是良好的溶剂和重要的有机合成原料17.2五元杂环化合物王鹏17.2五元杂环化合物2.噻吩煤焦油和石油中硫成分的主要来源之一，无色液体亲电反应比苯容易进行，如室温下与浓硫酸作用即可磺化得到能溶于硫酸的噻吩磺酸，这是除去苯中噻吩的原理:噻吩硫原子参与共轭，因此不体现硫

6、醚的性质，不易被氧化成砜或亚砜四氢噻吩则容易被氧化，属于环硫醚室温可溶于硫酸王鹏17.2五元杂环化合物3.吡咯和吲哚吡咯为无色油状液体，b.p.131℃，微溶于水氮的孤对电子参与共轭，难以与H+结合，故基本不显碱性，相反，由于氮原子的吸电子作用，吡咯会显示出一定酸性，但其酸性较弱，Ka=10-15，介于醇和酚之间：所生成的产物易于发生N－烷基化反应：王鹏常见的吡咯衍生物：N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP），一种优良的溶剂：叶绿素：王鹏血红素：卟啉和酞菁吡咯稳定性较差，遇强酸极易发生开环、聚合等反应，使用中需加以注意卟啉王鹏17.2五元杂环化合物吡咯环不

7、如苯环稳定，易被氧化，吡咯容易发生亲电取代反应，其反应活性与苯胺类似。如：王鹏吲哚又称苯并吡咯，由苯环和吡咯环稠并而成：吲哚的亲电取代反应活性比苯高，但比吡咯低，反应通常发生在β位（3－位）上，如：吲哚浓度低时气味好，浓度大，变为臭味三、含两个杂原子的五元杂环：唑唑的反应性较呋喃、噻吩、吡咯差，这是因为分子中多了一个类吡啶氮，使环的电子云密度降低。常见的两个杂原子的杂环：咪唑、吡唑、噁唑、噻唑王鹏王鹏17.2五元杂环化合物1.咪唑咪唑中两氮原子处于共振平衡中：2.噻唑含一个硫和一个氮原子的五元杂环，无色，有吡啶臭味的液体，是有弱碱性的稳定化合物。一些

8、重要的天然产物几合成药物含有噻唑结构，如青霉素、维生素B1等。5-甲基咪唑4-甲基咪唑青霉素：维生素B1王鹏