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1、关于杂环化合物(5)现在学习的是第1页，共33页学习要求：学习要求：1.掌握几种常见杂环化合物的命名掌握几种常见杂环化合物的命名2.掌握吡咯、吡啶的结构掌握吡咯、吡啶的结构3.掌握吡咯、吡啶的化学性质掌握吡咯、吡啶的化学性质4.了解几种常见杂环化合物的一般性质了解几种常见杂环化合物的一般性质现在学习的是第2页，共33页 本章所要讨论的是环比较稳定，且具有不同本章所要讨论的是环比较稳定，且具有不同程度程度芳香性芳香性的杂环化合物。的杂环化合物。定义：定义：由碳原子和杂原子组成，结构与芳香族化合物相由碳原子和杂原子组成，结构与芳香族化合物相似、具有一定稳定性和芳香性的环状化合物，统称为杂似、具有一
2、定稳定性和芳香性的环状化合物，统称为杂环化合物。环化合物。等等等等 杂环是由碳原子和非碳原子共同组成的环。参与组杂环是由碳原子和非碳原子共同组成的环。参与组成杂环的非碳原子称为成杂环的非碳原子称为杂原子杂原子。常见的杂原子有。常见的杂原子有O、N、S等。等。现在学习的是第3页，共33页（一）分类（一）分类杂环化合物杂环化合物单杂环单杂环稠杂环稠杂环（二）命名（二）命名一、一、杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名五元杂环化合物五元杂环化合物六元杂环化合物六元杂环化合物ON苯环与单杂环苯环与单杂环稠并化合物稠并化合物两个以上单杂两个以上单杂环稠并化合物环稠并化合物HNNNHN1、母体杂环的
3、命名（音译法）、母体杂环的命名（音译法）OSNHN呋喃呋喃噻吩噻吩吡咯吡咯吡啶吡啶FuranThiophenePyrrolePyridine现在学习的是第4页，共33页pyran 吡喃吡喃pyrimidine 嘧啶嘧啶purine 嘌呤嘌呤indole 吲哚吲哚quinoline 喹啉喹啉Imidazole 咪唑咪唑现在学习的是第5页，共33页2、含取代基杂环的命名、含取代基杂环的命名125N-NO213OCH3H5C2（1）编号的原则：）编号的原则：含一个杂原子的单杂环，一般从杂原含一个杂原子的单杂环，一般从杂原子开始，依次用阿拉伯数字将环上的原子编号，并尽可能子开始，依次用阿拉伯数字将环上
4、的原子编号，并尽可能使取代基的位次较小；也可以用希腊字母使取代基的位次较小；也可以用希腊字母、编编号，靠近杂原子的碳原子为号，靠近杂原子的碳原子为位，依次为位，依次为位、位、位位 对于环上有取代基的杂环化合物，命名时把杂环等同对于环上有取代基的杂环化合物，命名时把杂环等同于苯环进行母体选择，把杂环上的原子依次编号而确定取于苯环进行母体选择，把杂环上的原子依次编号而确定取代基的位次。代基的位次。2343-硝基吡啶硝基吡啶(-硝基吡啶硝基吡啶)2-甲基甲基-5-乙基呋喃乙基呋喃现在学习的是第6页，共33页咪唑咪唑若杂原子不同，以若杂原子不同，以OSN为序，为序，使杂原子编号最小使杂原子编号最小若含
5、两个相同杂原子，使若含两个相同杂原子，使杂原子的编号尽可能小，并使杂原子的编号尽可能小，并使杂原子上连有杂原子上连有H原子或取代基原子或取代基的杂原子的位次最小。的杂原子的位次最小。某些杂环的特殊编号某些杂环的特殊编号1349567821,3,7-三甲基三甲基-2,6-二氧嘌呤二氧嘌呤NNH1345现在学习的是第7页，共33页2-甲基甲基-5-乙基呋喃乙基呋喃1,4二甲基二甲基-5-溴咪唑溴咪唑5-甲基噻唑甲基噻唑（2）命名）命名原则原则杂环为母体杂环为母体O-CHO2-呋喃甲醛呋喃甲醛（糠醛）（糠醛）O-CH=CH-COOH3-(-呋喃呋喃)丙烯酸丙烯酸5-喹啉磺酸喹啉磺酸环上有环上有-CH
6、O、-COOH、-COOR、-SO3H等时，等时，常以醛、羧酸、酯、磺酸为母体，杂环常以醛、羧酸、酯、磺酸为母体，杂环作取代基。作取代基。现在学习的是第8页，共33页 O-CH2OH2-呋喃甲醇呋喃甲醇-呋喃甲醇呋喃甲醇3-3-吡啶甲酸吡啶甲酸-吡啶甲酸吡啶甲酸5-5-甲基嘧啶甲基嘧啶6-6-氨基嘌呤氨基嘌呤腺嘌呤腺嘌呤现在学习的是第9页，共33页3.杂环双键氢化产物的命名杂环双键氢化产物的命名四氢吡咯四氢吡咯六氢吡啶六氢吡啶四氢呋喃四氢呋喃现在学习的是第10页，共33页二、二、杂环化合物的结构杂环化合物的结构（一）五元杂环化合物的结构（一）五元杂环化合物的结构以以吡咯吡咯为例说明它们的结构：
7、为例说明它们的结构：等性杂化等性杂化基态基态激发态激发态现在学习的是第11页，共33页 在这个闭合共轭体系中在这个闭合共轭体系中,每个碳原子提供一个每个碳原子提供一个p电子电子,杂原子提供两个杂原子提供两个p电子电子,大大键中的键中的电子总数为电子总数为6个个,符符合休克尔规则合休克尔规则,所以具有芳香性。所以具有芳香性。现在学习的是第12页，共33页 苯噻吩苯噻吩 吡咯呋喃吡咯呋喃离域能：离域能：151 121 88 661.环上环上电子数电子数=6，符合休克尔规则，有芳香性。，符合休克尔规则，有芳香性。2.由于杂原子的电负性较碳原子大，所以环上由于杂原子的电负性较碳原子大，所以环上电子电子
8、 云的分布不均匀，杂环的云的分布不均匀，杂环的芳香性芳香性和和稳定性稳定性不如苯环。不如苯环。五员杂环化合物的结构特征为：五员杂环化合物的结构特征为：3.五元杂环是富电子的芳杂环，亲电取代五元杂环是富电子的芳杂环，亲电取代反应比苯容易发生反应比苯容易发生,吡咯的结构相当于苯酚吡咯的结构相当于苯酚或苯胺，亲电取代发生在或苯胺，亲电取代发生在-位。位。现在学习的是第13页，共33页（二）六元杂环化合物的结构（二）六元杂环化合物的结构以以吡啶为例吡啶为例N原子的电子排布式为：原子的电子排布式为：2s22p3不等性杂化不等性杂化符合休克尔规则符合休克尔规则，具有芳香性具有芳香性。电子云密度有较大程度的
9、平均电子云密度有较大程度的平均化，但仍未完全平均化（由于化，但仍未完全平均化（由于N原子电负性较大原子电负性较大）。）。现在学习的是第14页，共33页六元杂环化合物的结构特征六元杂环化合物的结构特征:1.缺电子的芳杂环，亲电取代反应、缺电子的芳杂环，亲电取代反应、氧化反应比苯难发生氧化反应比苯难发生。2.吡啶的结构相当于硝基苯，亲电吡啶的结构相当于硝基苯，亲电取代反应发生在取代反应发生在位位现在学习的是第15页，共33页三、三、杂环化合物的化学性质杂环化合物的化学性质（一）亲电取代反应（一）亲电取代反应五元杂环属于富电子芳杂环，亲电取代反应比苯容易五元杂环属于富电子芳杂环，亲电取代反应比苯容易
10、。主要发生在主要发生在-位位六元杂环吡啶属于缺电子芳杂环，亲电取代反应活性六元杂环吡啶属于缺电子芳杂环，亲电取代反应活性比苯小，与硝基苯类似比苯小，与硝基苯类似，且取代反应一般发生在，且取代反应一般发生在位。位。杂环化合物发生亲电取代反应的活性顺序是：杂环化合物发生亲电取代反应的活性顺序是：噻吩吡咯呋喃苯吡啶噻吩吡咯呋喃苯吡啶现在学习的是第16页，共33页1.卤代卤代较难控制在一卤代阶段较难控制在一卤代阶段H2O现在学习的是第17页，共33页2.硝化硝化6%现在学习的是第18页，共33页3.磺化磺化现在学习的是第19页，共33页4.付付克反应克反应-乙酰吡咯乙酰吡咯注意：吡啶环不能发生注意：吡
11、啶环不能发生F-C反应！为什么？反应！为什么？现在学习的是第20页，共33页（二）加成反应（二）加成反应产物为脂肪族仲胺产物为脂肪族仲胺,不再具有芳香性不再具有芳香性2,5-二氢吡咯二氢吡咯六氢吡啶六氢吡啶四氢吡咯四氢吡咯现在学习的是第21页，共33页（三）氧化反应三）氧化反应五元杂环是富电子的芳杂环，和氧化剂作用，常导致五元杂环是富电子的芳杂环，和氧化剂作用，常导致环的环的破裂破裂或发生或发生聚合聚合作用得到焦油状聚合物。作用得到焦油状聚合物。六元杂环是缺电子的芳杂环，一般对氧化剂相当稳定。六元杂环是缺电子的芳杂环，一般对氧化剂相当稳定。侧链被氧化侧链被氧化吡啶环稳定吡啶环稳定苯环被氧化苯环
12、被氧化吡啶环稳定吡啶环稳定现在学习的是第22页，共33页（四）酸碱性（四）酸碱性在吡咯分子中，由于氮上未共用的孤对电子参与环在吡咯分子中，由于氮上未共用的孤对电子参与环上的共轭体系，使氮上电子云密度降低而减弱对质子的上的共轭体系，使氮上电子云密度降低而减弱对质子的吸引力，使得这个氢原子能以质子的形式解离，所以吸引力，使得这个氢原子能以质子的形式解离，所以吡吡咯表现出一定的弱酸性（咯表现出一定的弱酸性（pK13.6）。）。现在学习的是第23页，共33页 在吡啶分子中，氮原子上的未共用电子对在吡啶分子中，氮原子上的未共用电子对未未参与参与环上的共轭体系，与质子的结合能力比较强，因此环上的共轭体系，
13、与质子的结合能力比较强，因此 吡啶显碱性，与酸能形成盐。吡啶显碱性，与酸能形成盐。吡咯吡咯 苯胺苯胺 吡啶吡啶 氨氨 三乙胺三乙胺 六氢吡啶六氢吡啶pKb13.69.48.84.75 3.42.7 碱性碱性:脂肪胺脂肪胺 氨氨 吡啶吡啶 苯胺苯胺 吡咯吡咯现在学习的是第24页，共33页练习：对下列化合物的碱性排序练习：对下列化合物的碱性排序二乙胺二乙胺吡咯吡咯吡啶吡啶氨氨苯胺苯胺(五五)显色反应显色反应绿色绿色呋喃呋喃蒸气遇被盐酸浸湿过的松木片蒸气遇被盐酸浸湿过的松木片吡咯吡咯蒸气遇被盐酸浸湿过的松木片蒸气遇被盐酸浸湿过的松木片红色红色蓝色蓝色噻吩噻吩（浓硫酸（浓硫酸+靛红）加热靛红）加热亮红
14、色亮红色糠醛糠醛（苯胺（苯胺+醋酸）醋酸）糠醛糠醛（苯胺（苯胺+醋酸）醋酸）现在学习的是第25页，共33页四、四、重要的杂环化合物重要的杂环化合物（一）（一）呋喃及其衍生物呋喃及其衍生物呋喃呋喃 呋喃与盐酸浸过的松木片呈绿色，可用来鉴定呋喃呋喃与盐酸浸过的松木片呈绿色，可用来鉴定呋喃的存在。呋喃的化学性质与吡咯相似。的存在。呋喃的化学性质与吡咯相似。糠醛（糠醛（-呋喃甲醛）呋喃甲醛）与苯胺在醋酸存在下呈深红色，可用来鉴定糠醛。糠醛具有呋与苯胺在醋酸存在下呈深红色，可用来鉴定糠醛。糠醛具有呋喃和无喃和无-H的醛的的双重化学性质。与苯甲醛的化学性质相似。的醛的的双重化学性质。与苯甲醛的化学性质相似
15、。现在学习的是第26页，共33页（二）吡咯及其衍生物（二）吡咯及其衍生物吡咯吡咯卟啉化合物卟啉化合物 基本结构基本结构:是由四个吡咯环或氢化吡咯环的是由四个吡咯环或氢化吡咯环的-碳原碳原子通过四个次甲基（子通过四个次甲基（）交替连接组成的大环，）交替连接组成的大环，这个大环叫这个大环叫卟吩环卟吩环，含卟吩环的化合物叫做，含卟吩环的化合物叫做卟啉化合物卟啉化合物与盐酸浸过的松木片呈红色，可用来鉴定吡咯及与盐酸浸过的松木片呈红色，可用来鉴定吡咯及其低级的同系物的存在。其低级的同系物的存在。现在学习的是第27页，共33页卟吩环卟吩环血红素：中心离子是血红素：中心离子是Fe2+;叶绿素：中心离子是叶绿
16、素：中心离子是Mg2+12345678 现在学习的是第28页，共33页-吡啶甲酰胺吡啶甲酰胺-吡啶甲酸吡啶甲酸烟酸烟酸-吡啶甲酰胺吡啶甲酰胺烟酰胺烟酰胺 烟碱（尼古丁）烟碱（尼古丁）N-甲基甲基-2-(3-吡啶基吡啶基)-四氢吡咯四氢吡咯（三）吡啶及其衍生物（三）吡啶及其衍生物现在学习的是第29页，共33页（四）嘧啶及其衍生物（四）嘧啶及其衍生物尿嘧啶尿嘧啶(U)胞嘧啶胞嘧啶(C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)现在学习的是第30页，共33页（五）吲哚及其衍生物（五）吲哚及其衍生物吲哚吲哚-甲基吲哚甲基吲哚（粪臭素）（粪臭素）-吲哚乙酸吲哚乙酸（IAA）现在学习的是第31页，共33页（六）嘌呤的重要衍生物（六）嘌呤的重要衍生物 腺嘌呤腺嘌呤(A)6-氨基嘌呤氨基嘌呤 鸟嘌呤鸟嘌呤(G)2-氨基氨基-6-羟基嘌呤羟基嘌呤现在学习的是第32页，共33页感谢大家观看现在学习的是第33页，共33页