《杂环化合物》PPT课件

N
N
Fe
N
N
CH CH2 血红素 CH3
CH2CH2COOH
§17.1 杂环化合物的分类、命名和结构
§17.1.1 分类和命名 一、分类 芳香性杂环、非芳香性杂环
单杂环和稠杂环； 单杂环：五元杂环和六元杂环。 稠杂环：苯环与单杂环，或两个以上的单杂环稠并而成。
见书上P559 表 17-1 P560 表 17-2
H2 ,Ni S
COOR
COOR
S
COOR COOR
三、吡咯和吲哚 缓和条件下进行亲电取代。遇强酸极易发生开环、聚合等反应。 1：吡咯的亲电取代反应
① 卤代
NBS N H
Br
Br
Br2
N
Br
N
Br
H
H
I
I
4 I2
N Br H
N NaOH I H
N
I
H
② 硝化 ③ 磺化 ④ 酰化
N H
N H
HNO3 (CH3CO)2O N
O
CH2OH
（3）氧化反应
O
CHO + H2
Ni 180oC,10MPa
O
CH2OH
CHO KOH,KMnO4 O
COOH O
O
V2O5,MoO3
CHO + 2 O2
300oC
O
O
+ CO2 + H2O O
（4）歧化反应
2
CHO + NaOH
O
O
（5） 工业上制备呋喃的主要方法 将糠醛蒸气与水气混合，在催化剂存在下加热：
(C5H8O4)n + nH2O 稀 H2SO4
O CHO
性质和用途 无色液体，沸点162 C,能溶于醇, 醚等有机溶剂中,对水的溶解度为9%.无-氢
的醛;具不饱和呋喃杂环:
(1) 良好的溶剂
精炼石油的溶剂;精制松香;脱除色素;溶解硝酸纤维等;
（2）催化加氢
O
CHO
+
H2
CuO.Cr2O3 150oC,10MPa
O
OOO
O O
O HH
N
H
氨苄青霉 NH2 O
N
素钠
CH CH2
S CH3 CH3
COONa R
头孢 氨苄
O H
N H NH2 O
H S
N
. H2O
CH3
COOH
H3C
C2H5
CH CH2 CH3
H
H3C R'OOCCH2CH2 叶绿素
N
N
H3C
Mg
N
N
CH3
H
H
O
COOCH3
H3C R'OOCCH2CH2
>>>
N
O
S
H 2、含氮化合物碱性
CH2NH2
> >N
>
N
NH2
>N
H
§17.2 五元杂环化合物
§17.2.1 物理性质
名称 呋喃 噻吩 吡咯 吲哚 吡啶 喹啉
熔点/C -86 -38 -18.5 52 -41.5 -15
沸点/C 31.4 84 131 253 115.6 238
溶解性能 不溶于水，易溶于乙醇、乙醚 不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、苯 不溶于水，易溶于乙醇、乙醚 溶于热水，易溶于乙醇、乙醚 溶于水，也易溶于乙醇、乙醚 不溶于水，易溶于乙醇、乙醚
二、命名 英译法，编号：位置从杂原子开始，多杂原子按O、S、N顺序
β
α
N
S
H
4
N3 4
N3 4
N3
O
5 N1 2
5 S 2 5O 2
1
1
H
吡咯
噻吩
呋喃
咪唑
噻唑 噁唑
N
N
N
O
吡啶
嘧啶
吡喃
4 5
5 36
4
5
36
4
6
7
3
1
N
5N
8
6 7
27
N1
8
H
N 27 8
1
N2 2
1
N 4 N9
3
H
吲哚
喹啉
异喹啉
H
SO3-吡 啶
NO2
N
NO2
H
+ (CH3CO)2O
CH3COOH 150-200oC
N
H
N
H
O
2、吡咯的加成反应 ① 加氢
H2 ,Ni
H2 ,Ni
N
N
N
H
H
H
+ Zn + CH3COOH N
3、吡咯的弱酸性
H
弱酸性（酸性介于醇和酚之间），Ka = 10-15;
① 与固体KOH反应生成钾盐
+ KOH (s)
§17.2.2 化学性质
亲电取代反应的特点： 活性：吡咯 呋喃 噻吩 苯； 位比位活泼
一、呋喃及其衍生物 缓和的条件下进行亲电取代。遇强酸立即分解、甚至发生聚合。
1、呋喃的亲电取代反应
① 卤代
Br2,CS2
O
O Br
Br2的浓度大时易产生2,5-二溴呋喃
② 硝化
HNO3
O
Ac2O
(CH3CO)2O + HNO3
第十七章 杂环化合物
碳原子和至少一个其它原子,如氧、硫、氮等组成的环，称为杂环。含有杂环的化 合物称为杂环化合物。
特点：1、 数量多，约占已知有机化合物的三分之一； 2、对生命科学有极为重要的意义，与生物的生长、 发育、 繁殖，遗传、变异关系密切。
本章介绍的杂环化合物：具有4n+2个电子的闭合共轭体系
CH2OH + O
COONa
O
+ H2O CHO
ZnO- Cr2O3-MnO2 400 - 415 o C
+ CO2 + H2 O
二、 噻吩 亲电取代反应在较缓和的条件下进行. 1 噻吩的亲电取代反应
① 卤代 ② 硝化
经水解，又得到噻吩：
Br2 S CH3COOH S
CH3COONO2
S
S
Br NO2
③ 磺化
经水解，又得到噻吩：
S
④ 酰化
H2SO4(浓) 浓浓
S
SO3H S
SO3H + H2O 100 - 150 oC
+ H2SO4 S
Ac2O
S
H3PO4
COCH3 S
2、噻吩的加成反应 ① 加氢
H2 ,Ni S
② 双烯合成
ROOC COOR S S
沸点：吡咯 噻吩 呋喃 亲电取代反应活性： 吡咯 呋喃 噻吩 苯
CH3
CH CH2
② 叶绿素
CH3
N
CH3
O O CCH2CH2
O HO C
N Mg N N
CH3 O
CH2CH3
③ 血红素
CH3
CH CH2
嘌呤
§17.1.2 结构和芳香性
§17.1.2 结构和芳香性
休克儿规则，π电子数符合4n+2的环闭体系具有芳香性：
..
呋喃
..
O
xx
. .
..
O xx
吡咯
..
N
H
吡啶 N
xx
..
.
..
. NH
..
.
.
. . N xx
精 美 结 构模型
结构决定化合物的性质，对它们的性质预测如下：
1、芳香性：
N
H
N H
+ H2O
N
+
K
C6H5COCl
-
N
100 o C
N
K+
COC6H5
CH3I
N-
60
o
C
K+
N
150 - 200 o C
N
CH3
H
CH3
4、吡咯的衍生物
① N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）
NO
一种优良的溶剂。
CH3
能与醇、醚、酮、芳烃、氯代烃、植物油混溶，能溶解聚氯乙烯、尼龙、聚苯
乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。
O
NO2
CH3COONO2 + CH3COOH
③ 磺化 ④ 酰化
SO3-吡 啶
O
BF3
O
+ (CH3CO)2O CH3COOH
O
SO3H
O O
2. 呋喃的加成反应 ① 加氢
② 双烯合成
O
H2 ,Ni
O
O
O
顺丁烯二酸酐
H H
O
内式产物为主
O O
3、糠醛
CHO
O
糠醛（－呋喃甲醛），最初是从米糠与稀酸共热制得的。