杂环化合物

+
NaNH2
PhN(CH3)2
回回
N
H 2O
齐齐巴宾反应 齐齐巴宾反应
NH3 , ZnCl2
N
Cl
220℃
N
NH2
4. 氧化还原反应 吡啶比苯稳定， 吡啶比苯稳定，不易被氧化 侧链可氧化生成相应的吡啶甲酸。 氧化生成相应的吡啶甲酸 侧链可氧化生成相应的吡啶甲酸。 例如： 例如：
CH3
HNO3 , △
NO2
浓 HNO3
N
浓 H2SO4， o 0C
+
N 50%
N NO2 48%
浓 H2SO4 N 220 C
SO3H
Br
o
N
54%
Br2 ， AgSO4 N 浓 H2SO4，
N
+
N 1:1 Br
NO2
浓 HNO3
o N 浓H2SO4， C 0
N 72%
+
NO2 8%
N
Ba(NH2)2, 液NH3
N
或 KMnO4 /OH
-
COOH
N
(烟烟 )
N
HNO3
COOH
N
COOH
N
△
COOH
△
N
吡啶可被催化加氢或用乙醇和钠还原而成为六氢吡啶。
Na + C2H5OH
N
或 H2/Pt ,0.3MPa,25℃
N H
常见吡啶衍生物
CONH2 N
HO H3 C
CH2OH CH2OH N
维生素pp) 烟酰胺 (维生素 维生素
N N
吡啶 Pyridine
N N
吡嗪 Pyrazine
5 10 4
N N
哒嗪 Pyridazine
5 6
N
嘧啶 Pyrimidine
4 3
N
7 8 1
N2
8
N 9
1
喹啉 Quinoline
异喹啉 Isoquinoline
吖啶 Acridine
二、 五元杂环化合物 1、 结构和芳香性
呋喃、噻吩、吡咯
2、 呋喃、噻吩和吡咯化学性质 、 呋喃、 1）亲电取代反应 亲电取代反应活性: 吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯
注意: 注意
反应主要发生在α-位 反应主要发生在 位
+
E z
+
z
H E H E
烯丙型较稳定
+
z
（1）卤化 呋喃、噻吩在室温与氯或溴反应很激烈，得到多卤代物。 若在温和条件下，如用溶剂稀释及采用低温，可得到一卤代 物，不活泼的碘则需在催化剂作用下进行。
N
NH2 Cl N + CH2
S CH2CH2OH CH3
维生素B 维生素 1
O N PhCH2CONH H H S H COOH CH3 CH3
青霉素G 青霉素
五、 六元杂环化合物
1、结构和芳香性
.
N
· ·
N ..
sp2杂化 一个闭合的共轭体系 符合休克尔4n+2规则 具有芳香性。
2、 吡啶的性质 、 １）弱碱性 （pKb=8.8） ） 碱性: 仲胺＞伯胺＞叔胺＞ 碱性 仲胺＞伯胺＞叔胺＞氨＞吡啶＞苯胺＞吡咯 吡啶＞苯胺＞
Br2
0℃，二
O
口 恶烷
O
Br
（80%）
Cl2
-40℃ ， CH3COOH
O
Cl
（64%）
Br2
CH3COOH
S
Br
（78%）
S
Cl2
50℃
S
Cl
（36%）
I2,HgO
C6H6, 0℃
S
I
（70%）
吡咯极易卤化生成四卤吡咯。
（2）硝化 呋喃和吡咯很易被氧化，遇无机酸容易发生聚合，因而不能 用硝酸硝化。通常用比较温和的非质子硝化试剂，如用硝酸乙酰 酯
第17章 杂环化合物 17章
一、命名 命名: 命名
一般采用国际上通用的英文名称的音译法
O
呋喃
S
噻吩
N H
吡咯
N
吡啶
N N
嘧啶
N
喹啉
H
吲哚
N
N N H N N H
咪唑 Imidazole
N O
噁唑 Oxazole
N S
噻唑 Thiazole
吡唑 Pyrazole
如杂环上有取代基，应从杂原子开始编号， 杂原子开始编号 如杂环上有取代基，应从杂原子开始编号，并尽 可能使取代基的位次较小。 可能使取代基的位次较小。
CH3
C2H5
CH3
O
N
O2 N
CHO
O
2-甲基-5-乙基呋喃 α-甲基-α`-乙基呋喃
4-甲基吡啶γ甲基吡啶
5-硝基-2-呋喃甲醛 α`-硝基-α-呋喃甲醛
如含有两个不同杂原子，则两杂原子的编号尽可能小，并 使杂原子上连有H原子或取代基 原子或取代基的杂原子位次最小。 原子或取代基
H3C Br N N CH3
CONHNH2
维生素B 维生素B6
CON(C2H5)2 N
N
异烟酰肼（雷米封） 异烟酰肼（雷米封） 抗结核药
烟酰二乙胺（可拉明） 烟酰二乙胺（可拉明） 中枢神经兴奋药
六、喹啉和异喹啉
N
N
与吡啶类似, 喹啉和异喹啉都有弱碱性（ 与吡啶类似 喹啉和异喹啉都有弱碱性（喹 ；异喹啉pK ）。 啉：pKb=9.15；异喹啉 b=8.86）。 喹啉和异喹啉的亲电取代反应（如硝化、 喹啉和异喹啉的亲电取代反应（如硝化、 磺化、溴化等）比吡啶容易， 磺化、溴化等）比吡啶容易，亲电试剂主要进 攻苯环部分。 攻苯环部分。 亲核取代反应则发生在吡啶环上， 亲核取代反应则发生在吡啶环上，其中喹啉 主要在2-位取代 而异喹啉主要在1-位 位取代， 主要在 位取代，而异喹啉主要在 位。
CH2COOH
3-吲哚乙酸 植物生长促进剂 吲哚乙酸(植物生长促进剂 吲哚乙酸 植物生长促进剂)
N H
OH N C2H5 N H H3COOC H3CO N R HO H N C2H5 OCOCH3 COOCH3
长春碱(R=CH3);长春新碱 长春碱 长春新碱(R=CHO); 抗癌药 长春新碱
H3C N
20 C
o
80% N NH2
KNH2, 液NH3 N 25 C
o
N 83%环和一个嘧啶环稠合而 成的一类重要化合物
H N N N N H N N N N
O H3C O N N CH3
H N N
O H 3C O N N CH 3
CH 3 N N
O HN O N CH3
CH3COONO2
O
-5~30℃
O
NO2
(35%)
HNO3,H2SO4
NO2 S NO2
(86%) +
S
（14%）
S
（3）磺化 吡咯和呋喃也不能用硫酸直接磺化，要用温和的非质子磺化试剂。
N · SO3
N H
100℃
N H
SO3
-
HCl
N H
SO3H
（90%）
噻吩是这些五元杂环化合物中最稳定的一个, 噻吩是这些五元杂环化合物中最稳定的一个 室温下直接磺化 可在室温下直接磺化： 可在室温下直接磺化： 应用: 应用 苯和噻吩的分离
酸性比醇强而比酚弱 醇强而比酚弱
+KOH（固 ） ?体 +H 2 O
△
N H
N K+
-
3 糠醛
O
CHO
说明
糠醛具有一般醛基的性质，如可以发生银镜反应 醛
O
CHO
KMnO4 NaOH
COOH
O
（糠烟 ）
NaOH O CHO O CH2 OH
+
O
COOH
三、 咪唑、吡唑和噻唑 咪唑、
N
（咪 噻 ）
N
SO3H
注意: 注意 1）亲电取代反应活性: ）亲电取代反应活性 苯环<噻吩 呋喃<吡咯 噻吩<呋喃 吡啶 < 苯环 噻吩 呋喃 吡咯 2） 吡啶环不能发生傅氏反应。 ） 吡啶环不能发生傅氏反应。 3）亲电取代反应发生在β位。 ）亲电取代反应发生在 位
3．亲核取代反应 ．
NHNa N NH2 N
CH3 N N
茶碱
NH2 N N N N H
咖啡碱
O HN H2N N
可可碱
H N N
腺嘌呤(adenine, A) 腺嘌呤
鸟嘌呤(guanine, G) 鸟嘌呤
作业： 、 ） ） ） ）； ）；2； 作业：1、1）3）5）7）； ；7
（自学） 自学）
N
（噻噻 ）
H
N
N
N H
（吡 噻 ）
S
四、一些具有生理活性五元杂环化合物
O O O2N O CH=N N
O2N O CH=CHCNHCH(CH3)2 O
呋喃唑酮（痢特灵） 呋喃唑酮（痢特灵）
HOOCCH2CH2 N H
呋喃丙胺（抗血吸虫药）
CH2COOH CH2NH2
卟吩胆色素原; 卟吩胆色素原 通过生物体内特定酶的作用可转变成 卟啉、叶绿素和维生素B 卟啉、叶绿素和维生素 12等重要生物活性物质
1,4-二甲基-5-溴咪唑
若两杂原子不同，则按O、S、N的顺序编号
N CH3 S
5-甲基噻唑
O
苯并呋喃 Benzofuran
S
苯并噻吩 Thionaphene
N H
苯并吡咯 Indole