呋喃噻吩吡咯的反应

O O
(顺丁烯二酸酐)
第一节 分类和命名
一、分类 1.单杂环(五元杂环、六元杂环) 2.稠杂环(苯环并杂环、杂环并 杂环)
常见重要的杂环化合物：
五元杂环
O
呋喃
S
N N
噻吩
N H
吡咯
六元杂环
N
吡啶
嘧啶
O
吡喃(无芳香性)
苯并杂环
N H
N N N N H
吲哚
N
喹啉
杂环并杂环
嘌呤
二 、杂环化合物的命名
N
孤电子对在p轨道上。
呋喃、噻吩的结构请同学自己分析。
二、 呋喃、噻吩、吡咯的反应
1. 呋喃、噻吩、吡咯的亲电取代反应
五元杂环属于多π电子体系， 亲电取代反应比苯容易进行。 因此，一般在较缓和的条件下， 弱的亲电试剂可以取代杂环上 的氢原子，并且取代主要发生 在α-位。
（1）亲电取代反应的活性顺序为：
N
=2.20D
N H
=1.17D
共轭效应和诱导效应都是吸电子的
2. 吡啶的亲电取代反应
★ 六元杂环属于缺π电子体系，亲电取代反应比
苯难于进行，硝化、磺化、卤化必须在强烈条件下
才能发生。
★ 六元杂环不能发生傅-克烷基化、酰基化反应。 ★ 取代主要发生在β-位。 ★ 吡啶N可以看作是一个间位定位基。
OH
OH-
O
N H
Na 或 K 或浓NaOH
N K+
pKa =10
pKa≈ 17.5
吡咯成盐后，使环上电荷密度增高，亲电取代反应 更易进行。
3. 呋喃、吡咯、噻吩的加成反应 （1） 加氢反应
（2） Diels-Alder反应（呋喃最易发生Diels-Alder反应）
O O + O O O O O O 90 %
喹啉
异喹啉
苯并吡喃
(quinoline)
(isoquinoline)
6 7 5 N 8 N 4 N 9 H 3
(benzopyran)
杂环并杂环
1N 2
嘌呤(purine)
第二节 含有一个杂原子的五元杂环体系 一、呋喃、噻吩、吡咯的结构
吡 咯 的 结 构
共轭效应是给电子的。 诱导效应是吸电子的。
N H
3.吡啶的亲核取代反应
+ NaNH2 100oC C6H5N(CH3)2
N
N
NH-Na+
H2 O
N
NH2
亲核取代优先在α位上发生，如果α位上有取代基，则 反应在γ位上发生。
4. 吡啶的氧化还原反应 ★ 氧化反应：吡啶环本身不易被氧化，但它的 侧链很容易被氧化。
CH3 N COOH
O2, DMF t-Bu O K, 室 温
N H
>
O
>
S
>
（ 2）
取代反应主要发生在α-C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。
呋喃、噻吩、吡咯的硝化反应
呋喃, 噻吩和吡咯易氧化, 一般不用硝酸直接硝化; 通常用比较温和的非质子硝化试剂，如：硝酸乙酰酯。 反应在低温下进行。
N H + Ac 2O
150 - 200 ℃
O N H
O Ph C C l
CCH3
(60 %)
Na
N H
或 NaOH(浓)
N Na+
N COPh
(70 %)
O
+ Ac2O
BF3 O
O CCH3
O
(75%-92 %)
Ac2O 与 Al C 3 l的 混 合 体 系
S
S
CCH3
2、吡咯的特殊反应 吡咯的性质与苯酚类似，都具有酸性，但吡咯 的酸性比苯酚小。吡咯与苯胺也有类似性质。
O +
COOCH3 H3C N CH3 + COOCH3
O
76 %
N
Al C l 3
COCH3 CH3 COOCH3
COCH3
H3C COOCH3
A l C3l
O N H C C H3 H3C COOCH COOCH
3 3
CH3
第三节 含有一个杂原子的六元杂环体系
1. 吡啶的结构
孤电子对 在sp2杂 化轨道上。
第十二章 杂环化合物和生物碱
★杂环化合物是一类分子中含有碳原子和 其他元素的原子共同组成环的化合物。 ★分子中所含的环状骨架叫做杂环。 ★参与杂环组成的非碳原子称为杂原子。
环醚、内酯、内酐和内酰胺 不属于杂环化合物。
三元杂环 四元杂环 五元杂环
O
O
O O
(环氧乙烷) (β-丙内酯)
H N
O NH
(氮杂环丙烷) (β-丙内酰胺)
O O CH3COCCH3 + HNO3
AcONO2 O oC
O CH3CONO2 + CH3COOH NO2
S
Ac2O/AcOH
S 60 %
NO2 + S 10 % NO NO2 + N H 13 %
2
AcONO2 O oC
N H
Ac2O/AcOH
N H 51 %
呋喃、噻吩、吡咯的磺化反应
吡咯、呋喃不太稳定，所以须用温和的磺 化试剂磺化。常用的温和的非质子的磺化试剂 有：吡啶与三氧化硫的加合化合物。
苯并吡咯 吲哚 (indole)
六元杂环
γ 4 5 6 N 1 3β 2α 5 6 O 1 γ 4 3β 2α
4 5 6 N 1 N3 2
吡啶(pyridine)
吡喃(pyran)
嘧啶(pyrimidine)
六元杂环苯并环系：
5 6 7 8 N 1 4 3 2 6 7 8 1 5 4 3 N2
6 7 8 O 1 5 4 3 2
五元杂环
4 5
O 1
3β 2α
4 5
S 1
3β 2α
4 5 1N H
3β 2α
呋喃(furan)
噻吩(thiophene)
吡咯(pyrrole)
五元杂环苯并体系
4 5 6 7 O 1 3 2 5 6 7 S 1 4 3 2
4 5 6 7 N H1 3 2
苯并呋喃 (benzofuran)
苯并噻吩 (benzothiophene)
C H2C l2 室温
Fra Baidu bibliotek
+ SO3 N
N SO3
(固体，含量90 %)
噻吩比较稳定，既可以直接磺化（产率稍 低），也可以用温和的磺化试剂磺化。
呋喃、噻吩、吡咯的卤化反应
反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代(Cl, Br)产物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。
Cl O Cl + O Cl Cl2 -40℃ O
Br2, 0℃
O
O 稀释
O
Br
(86 %)
Br2 AcO H
S
Br
(78 %)
S
I2, HgO C6H6, 0℃
S
I
碘不活泼，要用催化剂才能发生一元取代
Br Br
Br Br
Br2, 0℃ EtO H SOCl2 (1 mol)
N H
N H
Et2O, 0℃
N H
Cl
(80 %)
呋喃、噻吩、吡咯的傅-克酰基化反应
Se O 2
N
N
CH3