杂环化学课件
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O
+ O
O
O+
O
O
O O
O O
O+
O
76 %
D：安息香反应（Aldol缩合）
2 O
CHO
E：砍尼扎罗反应（歧化反应）
O
CH C
O
OH O
2 O
NaOH CHO
+
O
CH2OH
O
COOH
Perkin反应：脂肪酸酐在相应的脂肪酸碱金属盐的催化作用下与杂环芳醛（或不含α-H的 脂肪醛）缩合生成β-芳基丙烯酸类化合物。
O
HH
OH
N
O
H3C
COOEt
EtOOC
NO
CH3
HO
H3C
COOH
H3C
COOEt
HOOC
N
CH3
NaOH/H2O EtOOC
-H2O
CH3
H
N
Zn/AcOH Ac2O
H3C
COOEt
EtOOC
NH2 O
CH3
H3C
N
CH3
H
2,4-二取代吡咯
2.1.3.2吡咯及衍生物的反应
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
β-呋喃甲酸
O
COOH
O SS
CH2C CH2CH O
CH3 CH3
链状呋喃萜
O
CH2SH
面包香料
R'
R'
O
R''
O
R''
烤肉香料
呋喃香料
H3C O
O HO
OCH3
O O
苯并呋喃衍生物
CH3
2.1.2噻吩及衍生物 2.1.2.1噻吩
（一）合成方法
A：Paal-knorr法
R
R P4S6
OO
R
S
B：Hinsberg法
OR +
SNa
Cl
OR S
硫代-3-吲哚吩
O
HO R
-H2O S
S
S
O
R S
氨基苯并噻吩衍生物
O Y
S
NH2
NH2
S
COOR
Y
O
C
+
O + S8
CN
CN +
SH
COOR KOH -HCl
Cl
O Y
S
NH2
CN COOR NaOEt
S
NH2
S
COOR
2.1.2.3天然存在的具有生物活性的噻吩化 合物
1、脂杂环
没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。
三元杂环
O (环氧乙烷)
H N
(氮杂环丙烷)
小环
四元杂环
中环
五元杂环 七元杂环
O
(β-丙内酯)
O
O
O
(β-丙内酰胺)
NH
O (顺丁烯二酸酐)
O
(氧杂 )
O
N H
(1H-氮杂 )
大环
八元杂环
十二元杂环 超大环 大于十三元杂环
2 、芳杂环 具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环
OH
O
OH-
pKa=10
Na 或 K
N
或浓NaOH
H
N K+
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。 特殊性：吡咯的N原子上也可以发生亲电取代反应
取代反应主要发生在α-C上
E
N H
H
E
N H
H
E
N H
H
八隅体结构最稳定
N COO-NH4+ H (NH4)2CO3
CH O N H
• 含有一个杂原子的五元环体系 呋喃、噻吩、吡咯
• 含两个杂原子的五元杂环
2.1 含有一个杂原子的五元环体系
O
0.70D
芳香性：4n+2体系
S
0.51D
N H 1.81D
呋喃、噻吩、吡咯在结构上具有共同点，即构成环的五个原子都为
sp2杂化，故成环的五个原子处在同一平面，杂原子上的孤对电子 参与共轭形成共轭体系，其π电子数符合休克尔规则 （π电子数 = 4n+2），故它们都具有芳香性。
N + SO3
N SO3
+ O
N SO3
2 O
+ SO3H HO3S
52 O
SO3H
c：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
C+ l
ClC 2 l
Br2, 0℃
O
O
-4 0 ℃O O O稀 释
Br (86 O
86%
d：F-C反应
O
COOH
R
O
R
D：α-卤代羧基化合物
RO +
R
Cl
O
COOEt
N
-H2O,-HCl
R
COOEt
R
O
CH3
R
OH
H
COOEt
R
Cl HO
（二）化学反应
A：加氢反应
H2
CAT
O
O
B：Anti-pacl-knorr反应
H /H2O R
R
R
O
R
OO
C：Diels-Alder反应（双稀合成） 呋喃容易发生Diels-Alder反应
HO
O
OH O
OH
OH
OH OH O
O
OH
环番
C60
O
O
S
1.2 杂环化合物的命名
命名原则: 杂环的命名常用音译法，是按外文名词音译
成带“口”字旁的同音汉字。 当环上有取代基时，取代基的位次从杂原子
算起依次用1,2,3,… (或α,β,γ…)编号。 如杂环上不止一个杂原子时，则从O、S、N
顺序依次编号。编号时杂原子的位次数字之和应 最小。
BuLi
BuLi
S Br
S Li
S
Br LDA
Li
Br
Li
COOH
BuLi
CO2/H
S
S
S
Br S S Br
Mg S Br
CO2/H
S MgBr
S COOH
Mg
HCOOR
S Br
Br BuLi
S
Li DMF
MgBr
OLi CH
N
S H2O
S
S
S
CHO OH
CH N -HN(CH3)2
S
CHO S
B：酰化反应
OO
O
CH3COCCH3 + HNO3
CH3CONO2 + CH3COOH
AcONOA2 cOOoCNO2 S O Ac2O/AcOH
AcONO2 O oC
N
Ac2O/AcOH
H
NO2
S O N2O2 N+ O2 S
60 %
10 % NO2
NO2 +
N H
N H
51 %
13 %
b：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。
呋喃、噻吩、吡咯在结构上具有共同点，即构成环的五个原子都为 sp2杂化，故成环的五个原子处在同一平面，杂原子上的孤对电子 参与共轭形成共轭体系，其π电子数符合休克尔规则（π电子数 = 4n+2），所以，它们都具有芳香性。
化学性质
•易发生亲电取代反应：反应活性
>
N H
芳香性
>
O
>
S
>
>
>
S
N H
O
2.1.1 呋喃及衍生物
2.1.1.1呋喃
（一）合成方法
A：1,4-环合法
H3PO4
HO
OH -H2O
O
-H2 O
B：Pacl-knorr合成法
P2O5 (TsOH)
R
R
烯醇式
OH HO
-H2O
R
O
R
酮式
R
R
OO
R
R
OO
H
HH
R
R
O
OH
C：1,4-丁二醇衍生物
Hale Waihona Puke Baidu
HO
OH
HO
OH
/H
-H2O
HOOC
OH HO
COOH -H2O HOOC
反应历程：酸酐对醛的亲核取代反应历程
(CH3CO)2O
O
CHO CH3COONa
O
CH CH COOH
G：脱羧反应
-CO2
O
COOH
O
H：亲电取代反应
>>
N H
O
S
>
亲电反应活性顺序
+E X
2位
H
X
E
H
3位
E
X
H
X
E
H E
X
H
X
E
a：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。
实例:
五元杂环
4
3β
5
2α
O
1
呋喃(furan)
4
3β
5 S 2α 1
噻吩(thiophene)
五元杂环苯并体系
4
5
3
6 7
2 O
1
苯并呋喃
(benzofuran)
4
5
3
6 7
2 S
1
苯并噻吩
(benzothiophene)
4
3β
5
1
N H
2α
吡咯(pyrrole)
4
5
3
6
2
7
N H
1
苯并吡咯
吲哚 (indole)
N C
CH2 COOEt S
NH2 S COOEt
NH
C
H迁移
CH COOEt
S
N C
CH COOEt S
（二）化学反应
对取代位置的解释 • 取代在α位
E+
A
取代
AE
- H+
AE
AE
H AE
满足八隅体 贡献大
中间体有三个主要共振式 较稳定
• 取代在β位
E+ A
- H+
E A
E A
E H
A
满足八隅体 贡献大
A 2 O c
与 3 S 的 AA c混 2OA /lA2 O C lCc 合 l3 l与 3 S 体 的 2 O C A 系 混 3 lC C 合 NH laBHS 体 4 O C S系 3 CH
C：硝化反应
OO CH3COCCH3 + HNO3
AcONO2 O oC
S
Ac2O/AcOH
AcONO2 O oC
杂环化学
杂环化学与其他学科的关系
• 量子化学 • 无机化学 • 分子生物学 • 有机合成化学 • 医药化学 • 配位化学 • 染料化学 • 高分子化学 • 农药化学
第一章 概述
1.1 杂环化合物的分类
•脂杂环：饱和环烃 •芳杂环：非饱和环烃，即不饱和环烃 •大 环：冠醚、环番、环糊精、杯芳烃和C60等
R1
R3 R4
R2 R1
此外，噻吩基本上不发生双烯加成，即使在个别情况下生成也是 一个不稳定的中间体，直接失硫转化为别的产物。
H 3 C
C 3+ H N C - C C-C 6 0 -1 2 N 0 ℃
S
S CH 3
CN
-S
H3C
CN
CH 3 CN
CN CH 3
2.1.2.2噻吩衍生物
苯并噻吩
S
五元杂环
六元杂环 苯并杂环 杂环并杂环
呋喃
O N
噁唑
O
吡啶
N
噻吩
S N
噻唑
S
N 嘧啶
N
N
吡咯
H
N
咪唑
N 吡唑
N H
N H
吡喃
O
吲哚
N H
N
N
N
N H
嘌呤
喹啉
N
N 异喹啉
3. 大环
冠醚
O
O
O
O
O
O
O
杯芳烃
环糊精
OH
HO O OHOHO
OHO OH O
HO OH
O OH
O
OH
OOH
HO O
O
OHO
OH
六元杂环苯并环系
5 6
4 3
7 8
2 N 1
喹啉
(quinoline)
54
54
O
6
36
3
7
N2 7
2 O
8
1
8
1
O
异喹啉 苯并吡喃(benzopyran) 苯并--吡喃酮
(isoquinoline)
(benzo--pyrone)
杂环并杂环
67
1N
5N
8
2
N 3
4
N H
9
嘌呤(purine)
第二章 五元杂环化合物
中间体只有二个主要共振式 较不稳定
A：卤化
Br2 AcOH
S
I2, HgO
C6H6, 0℃
Br (78%)
S S
Br Br
S
Br Br
Br Br
Br
S Br Br S Br
SS
I 碘不活泼，要用催化剂才能发生一元取代 I
SO2Cl2 S
S Cl
Zn/AcOH
Br S Br
S
Br
Zn/AcOH Br S Br
OH
Br H COOH
H Br OH
-2HBr
COOH O
（二）化学反应
二位被取代的呋喃衍生物，发生亲电取代反应是，先进入三位，三位 被占时，进入二位，二三为均被占，进入苯环。
+E O
只有一个稳定共振式
2位
H
O
E
E 3位
H
O
两个主要共振式
E O
2.1.1.3天然存在的活性呋喃及衍生物
COOH
O
CH3
三噻嗯 四氢噻吩
S
S
S
S
过硫醚香料
S
SS
S
2.1.3吡咯及衍生物
2.1.3.1吡咯及衍生物的合成
A：工业合成法
O
NH3
P
N
H
B：Paal-knorr合成法
R
R NH3
OO
R-NH2 R N
R
H
C：knorr合成法
H3C EtO
O H3C
HNO2
EtO O
O O
N
O
H3C EtO
OEt CH3
O
O
N
Ac2O/AcOH
O CH3CONO2 + CH3COOH
NO2
2 NO2 + S 60 %
S 10 % NO2
NO2 + N
D：乙腈化反应
E：还原反应 F：脱硫反应
Cu(CN)2
2
R S Br
R S CN
N
Zn/AcOH
S
NO2 Ac2O
S
Zn/AcOH Br S Br
NH2 S
R3
R4
S
R2 Ni/H2
O
O
+ CH3 C O C CH3 O
2
CH3
O
O
2.1.1.2 呋喃衍生物
苯并呋喃
b3
2 aO
1
苯并[b]呋喃
ba O
c
苯并[c]呋喃
（一）合成方法
A：
O
R
R OR
+
-HCl
OH H
Cl
O
O
α-卤代酮
HO R H
O
B：Perkin 重排
CHO (CH3CO)2O AcONa
OH
COOH Br2
OH H Y
H
S NH
S NH
OH Y
S NH
D：Fisselmann反应(与Gewald生成物方位相反)
CN
Cl
Cl2
CN
Cl SHCH2COOEt
OH (-HCl) Cl
CN COOEt S CH2
NH2 S COOEt
Cl CN COOEt -HCl
H
S CH2
N
C OH
CH2 COOEt S
六元杂环
γ 4
5
3β
6 N 2α 1
吡啶(pyridine)
4
5
3
6
N2
N
1
哒嗪(pyridazine)
γ 4
5
3β
6 O 2α 1
O
4
5
3
6O 2 1
4
5
3
6
2
OO
1
吡喃(pyran)
γ-吡喃酮 (γ-pyrone)
4
5
N3
6
2
N
1
嘧啶(pyrimidine)
4 5N 3
6
2
N
1
吡嗪(pyrazine)
呋喃、噻吩、吡咯的结构
1 电子结构及芳香性
吡
咯
的
结
N
N
构
H
共轭效应是给电子的。诱导效 应是吸电子的。
孤电子对在p轨道上。
吡咯 结构：吡咯N是sp2杂化，孤电子对参与共轭。 反应：环易发生亲电取代反应，环上相当
有一个邻对位定位基。
物理性质：诱导效应和共轭效应相反 键长未完全平均化
都能溶于有机溶剂,水溶解度都小于六元杂环吡啶 溶解度顺序为：吡咯﹥呋喃﹥噻吩 吡咯几乎不显碱性, 相反具有弱酸性
R
R
O
O
+ H3CH2COC
S
COCH2CH3 -H2O
OO
R
R
R
H3CH2COOC
S
COOCH2CH3
C：Gewald法 O
δ Y
+ S8 + CN
机理：
O +
SH
Y
C N
Y
Y = -CN, -COR, -CONH2
S
NH2
OY
S
N
H
OY a）H迁移
b) OH
S
NH
Y H迁移
S
NH2
H Y -H2O
+ O
O
O+
O
O
O O
O O
O+
O
76 %
D：安息香反应（Aldol缩合）
2 O
CHO
E：砍尼扎罗反应（歧化反应）
O
CH C
O
OH O
2 O
NaOH CHO
+
O
CH2OH
O
COOH
Perkin反应：脂肪酸酐在相应的脂肪酸碱金属盐的催化作用下与杂环芳醛（或不含α-H的 脂肪醛）缩合生成β-芳基丙烯酸类化合物。
O
HH
OH
N
O
H3C
COOEt
EtOOC
NO
CH3
HO
H3C
COOH
H3C
COOEt
HOOC
N
CH3
NaOH/H2O EtOOC
-H2O
CH3
H
N
Zn/AcOH Ac2O
H3C
COOEt
EtOOC
NH2 O
CH3
H3C
N
CH3
H
2,4-二取代吡咯
2.1.3.2吡咯及衍生物的反应
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
β-呋喃甲酸
O
COOH
O SS
CH2C CH2CH O
CH3 CH3
链状呋喃萜
O
CH2SH
面包香料
R'
R'
O
R''
O
R''
烤肉香料
呋喃香料
H3C O
O HO
OCH3
O O
苯并呋喃衍生物
CH3
2.1.2噻吩及衍生物 2.1.2.1噻吩
（一）合成方法
A：Paal-knorr法
R
R P4S6
OO
R
S
B：Hinsberg法
OR +
SNa
Cl
OR S
硫代-3-吲哚吩
O
HO R
-H2O S
S
S
O
R S
氨基苯并噻吩衍生物
O Y
S
NH2
NH2
S
COOR
Y
O
C
+
O + S8
CN
CN +
SH
COOR KOH -HCl
Cl
O Y
S
NH2
CN COOR NaOEt
S
NH2
S
COOR
2.1.2.3天然存在的具有生物活性的噻吩化 合物
1、脂杂环
没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。
三元杂环
O (环氧乙烷)
H N
(氮杂环丙烷)
小环
四元杂环
中环
五元杂环 七元杂环
O
(β-丙内酯)
O
O
O
(β-丙内酰胺)
NH
O (顺丁烯二酸酐)
O
(氧杂 )
O
N H
(1H-氮杂 )
大环
八元杂环
十二元杂环 超大环 大于十三元杂环
2 、芳杂环 具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环
OH
O
OH-
pKa=10
Na 或 K
N
或浓NaOH
H
N K+
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。 特殊性：吡咯的N原子上也可以发生亲电取代反应
取代反应主要发生在α-C上
E
N H
H
E
N H
H
E
N H
H
八隅体结构最稳定
N COO-NH4+ H (NH4)2CO3
CH O N H
• 含有一个杂原子的五元环体系 呋喃、噻吩、吡咯
• 含两个杂原子的五元杂环
2.1 含有一个杂原子的五元环体系
O
0.70D
芳香性：4n+2体系
S
0.51D
N H 1.81D
呋喃、噻吩、吡咯在结构上具有共同点，即构成环的五个原子都为
sp2杂化，故成环的五个原子处在同一平面，杂原子上的孤对电子 参与共轭形成共轭体系，其π电子数符合休克尔规则 （π电子数 = 4n+2），故它们都具有芳香性。
N + SO3
N SO3
+ O
N SO3
2 O
+ SO3H HO3S
52 O
SO3H
c：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
C+ l
ClC 2 l
Br2, 0℃
O
O
-4 0 ℃O O O稀 释
Br (86 O
86%
d：F-C反应
O
COOH
R
O
R
D：α-卤代羧基化合物
RO +
R
Cl
O
COOEt
N
-H2O,-HCl
R
COOEt
R
O
CH3
R
OH
H
COOEt
R
Cl HO
（二）化学反应
A：加氢反应
H2
CAT
O
O
B：Anti-pacl-knorr反应
H /H2O R
R
R
O
R
OO
C：Diels-Alder反应（双稀合成） 呋喃容易发生Diels-Alder反应
HO
O
OH O
OH
OH
OH OH O
O
OH
环番
C60
O
O
S
1.2 杂环化合物的命名
命名原则: 杂环的命名常用音译法，是按外文名词音译
成带“口”字旁的同音汉字。 当环上有取代基时，取代基的位次从杂原子
算起依次用1,2,3,… (或α,β,γ…)编号。 如杂环上不止一个杂原子时，则从O、S、N
顺序依次编号。编号时杂原子的位次数字之和应 最小。
BuLi
BuLi
S Br
S Li
S
Br LDA
Li
Br
Li
COOH
BuLi
CO2/H
S
S
S
Br S S Br
Mg S Br
CO2/H
S MgBr
S COOH
Mg
HCOOR
S Br
Br BuLi
S
Li DMF
MgBr
OLi CH
N
S H2O
S
S
S
CHO OH
CH N -HN(CH3)2
S
CHO S
B：酰化反应
OO
O
CH3COCCH3 + HNO3
CH3CONO2 + CH3COOH
AcONOA2 cOOoCNO2 S O Ac2O/AcOH
AcONO2 O oC
N
Ac2O/AcOH
H
NO2
S O N2O2 N+ O2 S
60 %
10 % NO2
NO2 +
N H
N H
51 %
13 %
b：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。
呋喃、噻吩、吡咯在结构上具有共同点，即构成环的五个原子都为 sp2杂化，故成环的五个原子处在同一平面，杂原子上的孤对电子 参与共轭形成共轭体系，其π电子数符合休克尔规则（π电子数 = 4n+2），所以，它们都具有芳香性。
化学性质
•易发生亲电取代反应：反应活性
>
N H
芳香性
>
O
>
S
>
>
>
S
N H
O
2.1.1 呋喃及衍生物
2.1.1.1呋喃
（一）合成方法
A：1,4-环合法
H3PO4
HO
OH -H2O
O
-H2 O
B：Pacl-knorr合成法
P2O5 (TsOH)
R
R
烯醇式
OH HO
-H2O
R
O
R
酮式
R
R
OO
R
R
OO
H
HH
R
R
O
OH
C：1,4-丁二醇衍生物
Hale Waihona Puke Baidu
HO
OH
HO
OH
/H
-H2O
HOOC
OH HO
COOH -H2O HOOC
反应历程：酸酐对醛的亲核取代反应历程
(CH3CO)2O
O
CHO CH3COONa
O
CH CH COOH
G：脱羧反应
-CO2
O
COOH
O
H：亲电取代反应
>>
N H
O
S
>
亲电反应活性顺序
+E X
2位
H
X
E
H
3位
E
X
H
X
E
H E
X
H
X
E
a：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。
实例:
五元杂环
4
3β
5
2α
O
1
呋喃(furan)
4
3β
5 S 2α 1
噻吩(thiophene)
五元杂环苯并体系
4
5
3
6 7
2 O
1
苯并呋喃
(benzofuran)
4
5
3
6 7
2 S
1
苯并噻吩
(benzothiophene)
4
3β
5
1
N H
2α
吡咯(pyrrole)
4
5
3
6
2
7
N H
1
苯并吡咯
吲哚 (indole)
N C
CH2 COOEt S
NH2 S COOEt
NH
C
H迁移
CH COOEt
S
N C
CH COOEt S
（二）化学反应
对取代位置的解释 • 取代在α位
E+
A
取代
AE
- H+
AE
AE
H AE
满足八隅体 贡献大
中间体有三个主要共振式 较稳定
• 取代在β位
E+ A
- H+
E A
E A
E H
A
满足八隅体 贡献大
A 2 O c
与 3 S 的 AA c混 2OA /lA2 O C lCc 合 l3 l与 3 S 体 的 2 O C A 系 混 3 lC C 合 NH laBHS 体 4 O C S系 3 CH
C：硝化反应
OO CH3COCCH3 + HNO3
AcONO2 O oC
S
Ac2O/AcOH
AcONO2 O oC
杂环化学
杂环化学与其他学科的关系
• 量子化学 • 无机化学 • 分子生物学 • 有机合成化学 • 医药化学 • 配位化学 • 染料化学 • 高分子化学 • 农药化学
第一章 概述
1.1 杂环化合物的分类
•脂杂环：饱和环烃 •芳杂环：非饱和环烃，即不饱和环烃 •大 环：冠醚、环番、环糊精、杯芳烃和C60等
R1
R3 R4
R2 R1
此外，噻吩基本上不发生双烯加成，即使在个别情况下生成也是 一个不稳定的中间体，直接失硫转化为别的产物。
H 3 C
C 3+ H N C - C C-C 6 0 -1 2 N 0 ℃
S
S CH 3
CN
-S
H3C
CN
CH 3 CN
CN CH 3
2.1.2.2噻吩衍生物
苯并噻吩
S
五元杂环
六元杂环 苯并杂环 杂环并杂环
呋喃
O N
噁唑
O
吡啶
N
噻吩
S N
噻唑
S
N 嘧啶
N
N
吡咯
H
N
咪唑
N 吡唑
N H
N H
吡喃
O
吲哚
N H
N
N
N
N H
嘌呤
喹啉
N
N 异喹啉
3. 大环
冠醚
O
O
O
O
O
O
O
杯芳烃
环糊精
OH
HO O OHOHO
OHO OH O
HO OH
O OH
O
OH
OOH
HO O
O
OHO
OH
六元杂环苯并环系
5 6
4 3
7 8
2 N 1
喹啉
(quinoline)
54
54
O
6
36
3
7
N2 7
2 O
8
1
8
1
O
异喹啉 苯并吡喃(benzopyran) 苯并--吡喃酮
(isoquinoline)
(benzo--pyrone)
杂环并杂环
67
1N
5N
8
2
N 3
4
N H
9
嘌呤(purine)
第二章 五元杂环化合物
中间体只有二个主要共振式 较不稳定
A：卤化
Br2 AcOH
S
I2, HgO
C6H6, 0℃
Br (78%)
S S
Br Br
S
Br Br
Br Br
Br
S Br Br S Br
SS
I 碘不活泼，要用催化剂才能发生一元取代 I
SO2Cl2 S
S Cl
Zn/AcOH
Br S Br
S
Br
Zn/AcOH Br S Br
OH
Br H COOH
H Br OH
-2HBr
COOH O
（二）化学反应
二位被取代的呋喃衍生物，发生亲电取代反应是，先进入三位，三位 被占时，进入二位，二三为均被占，进入苯环。
+E O
只有一个稳定共振式
2位
H
O
E
E 3位
H
O
两个主要共振式
E O
2.1.1.3天然存在的活性呋喃及衍生物
COOH
O
CH3
三噻嗯 四氢噻吩
S
S
S
S
过硫醚香料
S
SS
S
2.1.3吡咯及衍生物
2.1.3.1吡咯及衍生物的合成
A：工业合成法
O
NH3
P
N
H
B：Paal-knorr合成法
R
R NH3
OO
R-NH2 R N
R
H
C：knorr合成法
H3C EtO
O H3C
HNO2
EtO O
O O
N
O
H3C EtO
OEt CH3
O
O
N
Ac2O/AcOH
O CH3CONO2 + CH3COOH
NO2
2 NO2 + S 60 %
S 10 % NO2
NO2 + N
D：乙腈化反应
E：还原反应 F：脱硫反应
Cu(CN)2
2
R S Br
R S CN
N
Zn/AcOH
S
NO2 Ac2O
S
Zn/AcOH Br S Br
NH2 S
R3
R4
S
R2 Ni/H2
O
O
+ CH3 C O C CH3 O
2
CH3
O
O
2.1.1.2 呋喃衍生物
苯并呋喃
b3
2 aO
1
苯并[b]呋喃
ba O
c
苯并[c]呋喃
（一）合成方法
A：
O
R
R OR
+
-HCl
OH H
Cl
O
O
α-卤代酮
HO R H
O
B：Perkin 重排
CHO (CH3CO)2O AcONa
OH
COOH Br2
OH H Y
H
S NH
S NH
OH Y
S NH
D：Fisselmann反应(与Gewald生成物方位相反)
CN
Cl
Cl2
CN
Cl SHCH2COOEt
OH (-HCl) Cl
CN COOEt S CH2
NH2 S COOEt
Cl CN COOEt -HCl
H
S CH2
N
C OH
CH2 COOEt S
六元杂环
γ 4
5
3β
6 N 2α 1
吡啶(pyridine)
4
5
3
6
N2
N
1
哒嗪(pyridazine)
γ 4
5
3β
6 O 2α 1
O
4
5
3
6O 2 1
4
5
3
6
2
OO
1
吡喃(pyran)
γ-吡喃酮 (γ-pyrone)
4
5
N3
6
2
N
1
嘧啶(pyrimidine)
4 5N 3
6
2
N
1
吡嗪(pyrazine)
呋喃、噻吩、吡咯的结构
1 电子结构及芳香性
吡
咯
的
结
N
N
构
H
共轭效应是给电子的。诱导效 应是吸电子的。
孤电子对在p轨道上。
吡咯 结构：吡咯N是sp2杂化，孤电子对参与共轭。 反应：环易发生亲电取代反应，环上相当
有一个邻对位定位基。
物理性质：诱导效应和共轭效应相反 键长未完全平均化
都能溶于有机溶剂,水溶解度都小于六元杂环吡啶 溶解度顺序为：吡咯﹥呋喃﹥噻吩 吡咯几乎不显碱性, 相反具有弱酸性
R
R
O
O
+ H3CH2COC
S
COCH2CH3 -H2O
OO
R
R
R
H3CH2COOC
S
COOCH2CH3
C：Gewald法 O
δ Y
+ S8 + CN
机理：
O +
SH
Y
C N
Y
Y = -CN, -COR, -CONH2
S
NH2
OY
S
N
H
OY a）H迁移
b) OH
S
NH
Y H迁移
S
NH2
H Y -H2O