有机化学-杂环化合物PPT课件

（1）呋喃的制备
ZnO-Cr2O3-MnO2
• 实验室采用糠酸加热脱羧制得：
.
23
（2）化学性质 呋喃具有芳香性，较苯活泼，容易发生取代反应；还有 一定程度的不饱和化合物的性质(发生加成反应)。
（A）取代反应—— 位取代
吡咯与SO3的络合物 .
24
傅-克酰基化反应 （B）加成反应 呋喃具有共轭双键的性质(双烯合成)
１.按杂环的大小分
五元杂环：
O
S
六元杂环：
N
.
N N
5
2.按杂原子的不同分
氧杂环：
O
O COOH
硫杂环：
S
氮杂环： N
N
.
6
3.按分子内所含环的数目分：
单杂环
O －CHO
N N
α－呋喃甲醛
咪唑
稠杂环
N
喹啉
N
吲哚
.
7
二、命名
1.音译法，即按照英文名称的译音，选用同音汉字， 在加上“口”旁以表示环状化合物。
杂原子均 以 sp2 杂 化 （未杂化 的P上有1 电子参加 成环）
• 吡啶在发生亲电取代反应较苯困难，主要发生在位。
• 相对来说，吡啶较易发生亲核取代反应，取代基往往
进入位。
.
19
由于芳杂环中电子的离域作用，环中的单、双键与 孤立的单、双键不同，因此，可用下列式子表示：
• 也可用共振式的叠加来表示，如吡咯：
第十七章 杂环化合物
.
1
RO C HN O
S N
CH3 CH3
COOH
青霉素
H3CO N
H3CO
H3CO
OCH3
罂粟碱
COONa
O
O
H2 O H
N
CH2O C CH3
CCN
S
S
头孢菌素
HO H3C
CH2OH CH2OH
N
.
维生素B6
2
一般把除碳以外的成环原子叫杂原子，常见的杂原子 有O、S和N：
B：生成-呋喃丙烯酸
普尔金反应
.
10
4γ
5
3β
6 N 2α 1
CH3
SO3H
N
4-甲 基 吡 啶 γ -甲 基 吡 啶
N
4-吡 啶 磺 酸 γ -吡 啶 磺 酸
O
N
H
四 氢 呋 喃 ?
六 氢 吡 啶
醚
仲 胺
.
11
含有两个或以上的相同杂原子的单杂环衍生物，编号从连 有取代基（或氢原子）的那个杂原子开始，顺序定位， 使另一个杂原子的位次保持最小：
.
20
• 芳香族化合物的电荷分布：
• 环上碳原子电荷密度比苯大的称为多芳杂环，通常为 五元芳杂环；比苯小的，称为缺芳杂环，六元杂环。
.
21
•下列化合物哪些具有芳香性？
N有3个键的,如-NH-,则N为SP2（1,1,1）,剩余P=2电子(电子) N有2个键的,如-N=,则N为SP2（1,1,2）,剩余P=1电子(电子)
•在催化剂作用下,呋喃加氢生成四氢呋喃 (优良的溶剂和有机原料):
.
25
二、 糠醛—-呋喃甲醛
（1）糠醛的制法 （麦杆、花生壳、甘蔗渣等含多缩戊糖的物质）：
.
26
（2）性质和用途
糠醛在醋酸存在下与苯胺作用显红色—检验糠醛； 糠醛可发生银镜反应； 糠醛具有一般醛基的性质：
.
27
糠醛为没有-氢的醛，其性质与苯甲醛或甲醛相似： A：坎尼扎罗反应（歧化反应）
电子数=6
有芳香性
电子数=8
反芳香性
电子数=6
有芳香性
非共轭体系
无芳香性
电子数=6
有芳香. 性
电子数=6
有芳香性22
17.3 五元杂环化合物
一、呋喃
存在于松木焦油中，为无色液体，难溶于水，易溶 于有机溶剂。其蒸汽遇有被盐酸浸过的松木时，即 呈绿色（叫松木反应，鉴别呋喃的存在）。 工业上用糠醛（-呋喃甲醛）制备：
环上只有一个杂原子时，有时也把靠近杂原子 的位置叫位，其次为位，再次为位：
.ຫໍສະໝຸດ Baidu
9
β4
3β
4
3
α5 O
2α
5 S
2
1
1
43
5
2
N H1
CH3
3 4 CH3
O
H5C22 S1 5
CHO O
3 - 甲 基 呋 喃 β - 甲 基 呋 喃
4 - 甲 基 - 2 - 乙 基 噻 吩 2 - 呋 喃 甲 醛 α - 甲 基 - β - 乙 基 噻 吩α - 糠 呋 醛 喃 甲 醛
.
12
命名2：根据相应的碳环来命名。把杂环看作相应碳 环中的碳原子被杂原子取代而形成的化合物，命名时
在相应的碳环名称前加上杂原子的名称：
• 在没有误会的情况下，“杂”字可以省去。
.
13
碳环母核
重要的杂环
单
五 元
4
3
5 O2 S
4
3
N
N 5 S2
N N
杂 环
环戊二烯
1
1
呋喃 噻吩 吡咯 噻唑 咪唑
杂
六
元
环
杂 环
苯
4
5
3
6 N2
1
5
N6 N
4 3
N
2
N
1
吡啶 哒嗪 嘧啶
.
N
N
吡嗪
14
杂环分类 碳环母核
稠
苯
杂 茚
环 蒽
重要的杂环
N
喹啉
N
异喹啉
N
吲哚
N
N
O
苯并呋喃
NN
H
嘌呤
8 7
91 2
6
N
3
5 10 4
吖啶
.
15
17.2 杂环化合物的结构与芳香性
（1）五元杂环化合物——呋喃、噻吩、吡咯的结构
五个原子处于同一平面；有一个闭合的共轭体系。
杂原子均以 sp2 杂 化 （ 未杂化的P 上有2个电 子参加成环 ）
• 杂原子的未共用电子对参
加了芳香性的六电子体系的
形成。体系符合4n+2休克尔
规. 则。
16
• 芳香性程度的比较：
• 呋喃、吡咯、噻吩环中的杂原子上的未共用电子对 参与了环的共轭体系，使环上的电子云密度增大，故 比苯容易发生亲电取代反应. ，取代通常发生在-位1。7
芳香性强弱的次序
• 苯 > 噻吩 > 吡咯 > 呋喃
离域能：152 117 88
67 KJ/mol
取代反应活性的次序
• 吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯
位电子 云密度 -0.10 -0.03 -0.06
0 (不一致)
.
18
（2）六元杂环化合物——吡啶
氮原子与碳原子处在同一平面。 吡啶的结构与苯相似，符合休克尔规则，具有芳香性
• 环系中可含一个、两个或多个相同或不同的杂原子。
•环可以有三元环、四元环、五元环、六元环或更大，可 以是稠合的环。
• 杂环化合物种类繁多，约占全部已知有机化合物的
三分之一。
.
3
• 已经学过的杂环化合物：
• 本章介绍的是具有不同芳香性的杂环化合物 （简称芳杂化合物）。
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4
17.1 杂环化合物的分类和命名
N H (pyrrole) 吡咯
O (furan) 呋喃
S (thiophene)
噻吩
N
N
N
(pyrimidine) (quinoline)
嘧啶
喹啉
.
N H (indole) 吲哚
N (pyridine)
吡啶
N
N
NN H
(purine) 嘌呤 8
•编号： 带有取代基的杂环化合物，以杂环为母体，从杂原子 开始顺着环编号；当环上含有两个或以上相同的杂原 子时，应使杂原子所在位次的数字最小；环上有不同 杂原子时，按O、S、N的次序编号：