《杂环化合物 (2)精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《杂环化合物 (2)精选PPT.ppt（114页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、关于杂环化合物(2)第1页，讲稿共114张，创作于星期二1.杂环芳香族化合物（类型，命名）杂环芳香族化合物（类型，命名）2.五员芳杂环的亲电取代（活性比较，反应取向，已五员芳杂环的亲电取代（活性比较，反应取向，已 有取代基对有取代基对亲电取代取向的影响）；还原反应和亲电取代取向的影响）；还原反应和Diels-Alder反应；呋喃的酸性开反应；呋喃的酸性开环，呋喃的加成反应及其应用；吡咯的酸性聚合，吡咯钾盐的反应。环，呋喃的加成反应及其应用；吡咯的酸性聚合，吡咯钾盐的反应。3.吡啶的碱性和亲核性亲电取代，亲电取代活性和取向；吡啶的碱性和亲核性亲电取代，亲电取代活性和取向；吡啶吡啶的亲核取代；吡啶
2、的还原和氧化（氧化剂及氧化产物）的亲核取代；吡啶的还原和氧化（氧化剂及氧化产物）N-氧化氧化吡啶的性质（亲电性和亲核性）；吡啶吡啶的性质（亲电性和亲核性）；吡啶2和和4位侧链上的反应（亲核加位侧链上的反应（亲核加成和取代）。成和取代）。4.苯并五员杂环的亲电取代苯并五员杂环的亲电取代5.喹啉和异喹啉的性质（亲电取代，亲核取代，取代的取向，氧化喹啉和异喹啉的性质（亲电取代，亲核取代，取代的取向，氧化和还原及取向，侧链上的反应）；喹啉的和还原及取向，侧链上的反应）；喹啉的Skraup合成法及机理合成法及机理学习要求学习要求第2页，讲稿共114张，创作于星期二 杂环化合物（杂环化合物（heteroc
3、yclic compounds）是指）是指构成环构成环的原子除碳原子外还有其它原子的环状有机化合物的原子除碳原子外还有其它原子的环状有机化合物。碳原。碳原子以外的原子，称为杂原子（子以外的原子，称为杂原子（heteroatoms），常见的杂原），常见的杂原子有氧、硫、氮等。在自然界存在大量的杂环化合物，加子有氧、硫、氮等。在自然界存在大量的杂环化合物，加上人工不断合成新的杂环，实际上杂环化合物是有机化合上人工不断合成新的杂环，实际上杂环化合物是有机化合物中数量最庞大的一类，此类化合物已引起化学家越来越物中数量最庞大的一类，此类化合物已引起化学家越来越多的重视。多的重视。第3页，讲稿共114张，
4、创作于星期二 大多数杂环化合物具有芳香性，符合大多数杂环化合物具有芳香性，符合Hckel规则，规则，是一种稳定的环状共轭体系，但也有些杂环化合物不具有芳是一种稳定的环状共轭体系，但也有些杂环化合物不具有芳香性，如：香性，如：四氢呋喃四氢呋喃 六氢吡啶六氢吡啶 二噁烷二噁烷 -吡喃吡喃 咪唑啉咪唑啉对于一些从形式上看是含杂原子的有机化合物，但其性质与相应的开链对于一些从形式上看是含杂原子的有机化合物，但其性质与相应的开链化合物极相似，则不看作是杂环化合物。如环状内酯，环状酰胺成环状化合物极相似，则不看作是杂环化合物。如环状内酯，环状酰胺成环状酰亚胺等。酰亚胺等。NHOOONNHO第4页，讲稿共1
5、14张，创作于星期二 杂环化合物分类杂环化合物分类:单杂环与稠杂环两大类；单杂环与稠杂环两大类；根据是几元环可以把杂环分为三元、四元、五元、六元根据是几元环可以把杂环分为三元、四元、五元、六元等杂环；等杂环；根据杂原子数目又可以分为含一个杂原子、含两个杂原根据杂原子数目又可以分为含一个杂原子、含两个杂原子或含三个杂原子等杂环；子或含三个杂原子等杂环；还可以根据杂原子种类分为含氧杂环、含硫杂环、含氮杂环还可以根据杂原子种类分为含氧杂环、含硫杂环、含氮杂环和含磷杂环等。和含磷杂环等。第5页，讲稿共114张，创作于星期二含一个杂原子含一个杂原子 呋喃呋喃 噻吩噻吩 吡咯吡咯 含二个杂原子含二个杂原子
6、 含一个杂原子含一个杂原子 含二个杂原子含二个杂原子 单单杂杂环环 五元杂环五元杂环 六元杂环六元杂环 咪唑咪唑 吡唑吡唑 噻唑噻唑 噁唑噁唑 吡啶吡啶 r-吡喃吡喃 -吡喃吡喃嘧啶嘧啶 吡嗪吡嗪 哒嗪哒嗪OSNHNNHNHNNSNONOONNNNNN第6页，讲稿共114张，创作于星期二苯并呋喃苯并呋喃 吲哚吲哚 苯并噻唑苯并噻唑五元杂环与五元杂环与苯环稠合体系苯环稠合体系 六元杂环与六元杂环与苯环稠合体系苯环稠合体系 杂环与杂环杂环与杂环稠合体系稠合体系 喹啉喹啉 异喹啉异喹啉 嘌呤嘌呤 蝶呤蝶呤稠杂环稠杂环 常见杂环化合物的分类、命名常见杂环化合物的分类、命名(indole)ONHSNNN
7、NNNNNNNHN第7页，讲稿共114张，创作于星期二 当环上连有烷基、硝基、卤素、羟基、氨基等取代基时，当环上连有烷基、硝基、卤素、羟基、氨基等取代基时，以以杂环为母体杂环为母体；当环上当环上连有醛基、羧基、磺酸基等时，将杂环作为取代基连有醛基、羧基、磺酸基等时，将杂环作为取代基，取代基位置用数字编号，杂原子编号应最小，如有不同取代基位置用数字编号，杂原子编号应最小，如有不同种类杂原子，则按种类杂原子，则按O，S，N的顺序由小到大编号。例如：的顺序由小到大编号。例如：第8页，讲稿共114张，创作于星期二 5-乙基噻唑乙基噻唑 4-氨基嘧啶氨基嘧啶 2-甲基甲基-5苯基噁唑苯基噁唑2-呋喃甲醛
8、呋喃甲醛 3-吡啶甲酸吡啶甲酸NOCH3C6H5NSNNC2H5NH2NCOOHOCHO第9页，讲稿共114张，创作于星期二 芳香族杂环芳香族杂环本章重点本章重点NHNNONNHNNS第10页，讲稿共114张，创作于星期二 符合符合Hckel规则（规则（1.环状环状,2.共平面共平面,3.垂直平面的垂直平面的p轨道轨道,4.4n+2 p电子）电子）共振能：共振能：1629 千卡千卡/mol 均能发生芳香族化合物的典型反应均能发生芳香族化合物的典型反应亲电取代反应亲电取代反应 1H NMR在在 d=69ppm处有芳香族化合物的特征吸收处有芳香族化合物的特征吸收杂环芳香族化合物的芳香性：杂环芳香族
9、化合物的芳香性：NNN:sp2杂杂化化H第11页，讲稿共114张，创作于星期二第一节第一节 含一个杂原子的五员芳杂化合物含一个杂原子的五员芳杂化合物 杂原子的性质 杂原子对环的影响 芳香性 共轭二烯性质 不饱和性第12页，讲稿共114张，创作于星期二 由于在氧、氮、硫三种原子中，氧原子电负性较大，呋喃由于在氧、氮、硫三种原子中，氧原子电负性较大，呋喃环中氧原子周围环中氧原子周围电子云密度较大，削弱了电子云密度较大，削弱了电子的共轭，故电子的共轭，故呋喃的芳香性最小，实际上它已表现出部分二烯的性质。硫原呋喃的芳香性最小，实际上它已表现出部分二烯的性质。硫原子电负性较小，原子半径又大，硫原子对子电
10、负性较小，原子半径又大，硫原子对电子的吸引力因而较电子的吸引力因而较小，故噻吩环上小，故噻吩环上电子共轭程度增强，电子云分布较均匀，电子共轭程度增强，电子云分布较均匀，所以具有较强的芳香性，氮原子介于氧和硫之间，使得吡所以具有较强的芳香性，氮原子介于氧和硫之间，使得吡咯的芳性也介于呋喃和噻吩之间。从以上分析可知有下面咯的芳性也介于呋喃和噻吩之间。从以上分析可知有下面的芳香性顺序：的芳香性顺序：芳香性：苯芳香性：苯 噻吩噻吩 吡咯吡咯 呋喃呋喃第13页，讲稿共114张，创作于星期二1 五员芳杂化合物的亲电取代反应五员芳杂化合物的亲电取代反应反应相对活性反应相对活性a-取代取代b-取代取代主要产物
11、主要产物 取代位置取代位置第14页，讲稿共114张，创作于星期二对取代位置的解释对取代位置的解释（分析反应中间体的相对稳定性）（分析反应中间体的相对稳定性）i.取代在取代在a a位位中间体有三个主中间体有三个主要共振式要共振式中间体较稳定中间体较稳定第15页，讲稿共114张，创作于星期二 ii.取代在取代在b b位位中间体只有二个主要中间体只有二个主要共振式共振式中间体较不稳定中间体较不稳定第16页，讲稿共114张，创作于星期二 对亲电取代反应活性的解释对亲电取代反应活性的解释 i.由五员杂环的结构分析由五员杂环的结构分析杂原子起给电子基的杂原子起给电子基的作用，环上的电荷密作用，环上的电荷密
12、度比苯环大度比苯环大第17页，讲稿共114张，创作于星期二 ii.由中间体的稳定性分析由中间体的稳定性分析比较：苯的亲电取代比较：苯的亲电取代满足八隅体满足八隅体（较稳定）（较稳定）未满足八隅体未满足八隅体（较不稳定）（较不稳定）第18页，讲稿共114张，创作于星期二 亲电取代反应举例亲电取代反应举例注意：注意：五员杂环较活泼，遇酸不稳定五员杂环较活泼，遇酸不稳定硝化：硝化：HNO3/H2SO4磺化：磺化：H2SO4用温和试剂代替用温和试剂代替第19页，讲稿共114张，创作于星期二（1）五员杂环的硝化反应五员杂环的硝化反应硝化试剂硝化试剂 吡咯和噻酚发生正常亲电取代反应吡咯和噻酚发生正常亲电取
13、代反应第20页，讲稿共114张，创作于星期二 呋喃发生加成反应（特殊，共轭烯烃性质）呋喃发生加成反应（特殊，共轭烯烃性质）机理：机理：第21页，讲稿共114张，创作于星期二磺化试剂：磺化试剂：（2）五员杂环的磺化反应五员杂环的磺化反应第22页，讲稿共114张，创作于星期二噻吩还可直接用硫酸磺化（活性大，较稳定）噻吩还可直接用硫酸磺化（活性大，较稳定）应用：除去苯或甲苯中的噻吩应用：除去苯或甲苯中的噻吩第23页，讲稿共114张，创作于星期二（3）其它亲电取代）其它亲电取代 卤代卤代 FriedelCrafts反应反应 与重氮盐偶联与重氮盐偶联第24页，讲稿共114张，创作于星期二2 环上已有取代
14、基对亲电取代取向的影响环上已有取代基对亲电取代取向的影响四种单取代情况四种单取代情况第25页，讲稿共114张，创作于星期二 反应举例反应举例a a 位给电子基位给电子基a a 位吸电子基位吸电子基第26页，讲稿共114张，创作于星期二b b 位给电子基位给电子基b b 位吸电子基位吸电子基第27页，讲稿共114张，创作于星期二(i)a a 位有位有给电子基给电子基从中间体稳定性分析取代基对反应取向的影响从中间体稳定性分析取代基对反应取向的影响 二个共振式二个共振式 推电子基使推电子基使 稳定稳定 二个共振式二个共振式 推电子基未推电子基未 起作用起作用 三个共振式三个共振式 推电子基使推电子基
15、使 稳定稳定较稳定较稳定不稳定不稳定最稳定最稳定第28页，讲稿共114张，创作于星期二(ii)a a 位有位有吸电子基吸电子基 二个共振式二个共振式 吸电子基使吸电子基使 不稳定不稳定 二个共振式二个共振式 吸电子基未吸电子基未 起作用起作用 三个共振式三个共振式 推电子基使推电子基使 不稳定不稳定较稳定较稳定不稳定不稳定最稳定最稳定第29页，讲稿共114张，创作于星期二(iii)b b 位有位有给电子基给电子基 三个共振式三个共振式 推电子基使推电子基使 稳定稳定 二个共振式二个共振式 推电子基未推电子基未 起作用起作用 三个共振式三个共振式 推电子基未推电子基未 起作用起作用较稳定较稳定不
16、稳定不稳定最稳定最稳定第30页，讲稿共114张，创作于星期二(iv)b b 位有位有吸电子基吸电子基 三个共振式三个共振式 吸电子基使吸电子基使 不稳定不稳定 二个共振式二个共振式 吸电子基未吸电子基未 起作用起作用 三个共振式三个共振式 吸电子基未吸电子基未 起作用起作用较稳定较稳定不稳定不稳定最稳定最稳定第31页，讲稿共114张，创作于星期二3.五员芳杂环的其它反应五员芳杂环的其它反应（1）还原成饱和杂环化合物还原成饱和杂环化合物使用特殊催化剂使用特殊催化剂（噻吩（噻吩能使常用氢化催化能使常用氢化催化剂中毒）剂中毒）THF（常用溶剂）（常用溶剂）吡咯烷吡咯烷第32页，讲稿共114张，创作于
17、星期二 用用Raney Ni催化氢化使噻酚还原脱硫催化氢化使噻酚还原脱硫其它脱硫的例子其它脱硫的例子一种还原羰基至亚甲一种还原羰基至亚甲基的方法基的方法第33页，讲稿共114张，创作于星期二（2）Diels-Alder反应（共轭二烯性质）反应（共轭二烯性质）第34页，讲稿共114张，创作于星期二（3）呋喃的几个特殊反应呋喃的几个特殊反应(i)2,5-二取代呋喃的酸性开环反应（成二取代呋喃的酸性开环反应（成 1,4-二酮）二酮）合成上进一步应用合成上进一步应用制备环戊烯酮衍生物制备环戊烯酮衍生物 呋喃的芳香性较小呋喃的芳香性较小第35页，讲稿共114张，创作于星期二 呋喃酸性开环机理呋喃酸性开环
18、机理:第36页，讲稿共114张，创作于星期二(ii)呋喃的加成反应（呋喃的共轭二烯性质）呋喃的加成反应（呋喃的共轭二烯性质）例：与例：与AcONO2的反应（前面已介绍）：的反应（前面已介绍）：比较比较例：例：2,5-二甲氧基二甲氧基-2,5-二氢呋喃二氢呋喃第37页，讲稿共114张，创作于星期二 2,5-二甲氧基二氢呋喃的形成机理：二甲氧基二氢呋喃的形成机理：第38页，讲稿共114张，创作于星期二 合成上的应用举例合成上的应用举例第39页，讲稿共114张，创作于星期二（1）吡咯）吡咯N的碱性很弱，不能与质子结合的碱性很弱，不能与质子结合吡咯的质子化发生在环上（主要是吡咯的质子化发生在环上（主要
19、是a位）位）4.吡咯的一些特殊性质吡咯的一些特殊性质正电荷仅集中在氮正电荷仅集中在氮原子上原子上正电荷分散在多个原子上正电荷分散在多个原子上第40页，讲稿共114张，创作于星期二（2）吡咯在酸性条件下发生聚合）吡咯在酸性条件下发生聚合聚合机理聚合机理:第41页，讲稿共114张，创作于星期二（3）吡咯吡咯N-H的弱酸性的弱酸性吡咯钾盐的生成吡咯钾盐的生成第42页，讲稿共114张，创作于星期二（4）吡咯钾盐的性质吡咯钾盐的性质吡咯负离子吡咯负离子 的结构特点的结构特点共振式共振式有烯胺负离子片断有烯胺负离子片断烯胺烯胺环上每个位置环上每个位置均带负电荷均带负电荷第43页，讲稿共114张，创作于星期
20、二吡咯负离子的一些典型反应吡咯负离子的一些典型反应这些反应与这些反应与那那几个反应几个反应相似？相似？第44页，讲稿共114张，创作于星期二 几个相似的反应几个相似的反应（酚类的反应）（酚类的反应）第45页，讲稿共114张，创作于星期二吡咯负离子与苯吡咯负离子与苯氧基负离子有相氧基负离子有相似性似性烯醇负离子烯醇负离子片断片断烯胺负离子烯胺负离子片断片断第46页，讲稿共114张，创作于星期二 呋喃、吡咯和噻吩环的制备方法，常采用呋喃、吡咯和噻吩环的制备方法，常采用1,4-二羰基化二羰基化合物为原料。合物为原料。5.呋喃、吡咯和噻吩环的制法呋喃、吡咯和噻吩环的制法H2CCCCH2H3CCH3OC
21、H3H3CNHCH3H3CSCH3H3CP2O5P2S5100(NH4)2SO4或或NH3,OO第47页，讲稿共114张，创作于星期二 吡咯环还常用吡咯环还常用克诺尔（克诺尔（knorr）合成法来合成，此法是合成法来合成，此法是由由-氨基酮与氨基酮与-二羰基化合物（如二羰基化合物（如-酮酸酯）发生缩合酮酸酯）发生缩合反应。反应。H2C+NH2H3CCOH2C COOC2H5COCH3H+NHCH3COOC2H5H3C第48页，讲稿共114张，创作于星期二6、含两个杂原子的五元杂环、含两个杂原子的五元杂环 环中含有二个杂原子的体系称为环中含有二个杂原子的体系称为唑（唑（azole），），根据根据
22、杂原子的位置不同，可以分为杂原子的位置不同，可以分为1,2-唑与唑与1,3-唑。当杂环化合唑。当杂环化合物含有不同的杂原子时，按氧、硫、氮的顺序编号，并使物含有不同的杂原子时，按氧、硫、氮的顺序编号，并使杂原子的编号最小。杂原子的编号最小。第49页，讲稿共114张，创作于星期二1,2-唑唑 异噁唑异噁唑 异噻唑异噻唑 吡唑吡唑(isoxazole)(isothiazole)(pyrazole)b.p 95 b.p 113 b.p 118 m.p 70 ONSNNHN第50页，讲稿共114张，创作于星期二1,3-唑唑 噁唑噁唑 噻唑噻唑 咪唑咪唑(oxazole)(thiazole)(imida
23、zole)b.p 70 b.p 117 b.p 263 m.p 96 NNHNSNO第51页，讲稿共114张，创作于星期二 咪唑的分子结构咪唑的分子结构 HNN第52页，讲稿共114张，创作于星期二 在在噁唑、异噁唑分子中，由于氧原子的吸电子效应，使噁唑、异噁唑分子中，由于氧原子的吸电子效应，使氮原子供电能力减弱，故碱性下降，尤其是异噁唑的碱性最氮原子供电能力减弱，故碱性下降，尤其是异噁唑的碱性最弱。它们的共轭酸弱。它们的共轭酸pKa数据证明了这一点。数据证明了这一点。pKa -2.03 1.3 2.4 2.5 7.0 ONH+NH+ONH+SNHNH+NH+NH第53页，讲稿共114张，创作
24、于星期二 1,3-唑及唑及1,2-唑与呋喃、噻吩、吡咯类似，都可以发生唑与呋喃、噻吩、吡咯类似，都可以发生亲电取代反应，但由于唑分子中增加了一个吸引电子的氮亲电取代反应，但由于唑分子中增加了一个吸引电子的氮原子，降低了环上的电子云密度，因而唑的亲电取代的反原子，降低了环上的电子云密度，因而唑的亲电取代的反应活性较呋喃、噻吩、吡咯为低。应活性较呋喃、噻吩、吡咯为低。1,2-唑与唑与1,3-唑的亲电取唑的亲电取代反应的活性顺序有：代反应的活性顺序有：1,2-唑唑 1,3-唑唑 NNHNSNONHNSNON第54页，讲稿共114张，创作于星期二 唑发生亲电取代反应时，取代的位置与呋喃、噻吩、唑发生亲
25、电取代反应时，取代的位置与呋喃、噻吩、吡咯有所差别。吡咯有所差别。1,2-唑取代位置都在唑取代位置都在4-位位，咪唑环的取代位，咪唑环的取代位置也在置也在4-位，而位，而噻唑环噻唑环的取代位置都以的取代位置都以 5-位位为主。为主。ONSNONSNO2NHO3SHNO3,H2SO4 浓浓H2SO4,SO3第55页，讲稿共114张，创作于星期二NNHNHNNNHNHNBrO2NBr2AcOH-H2OHNO3,H2SO4 NHNO2NNSNNHNSNNHBrHO3SBr2,CHCl3发烟发烟H2SO4HgSO4NHNBr第56页，讲稿共114张，创作于星期二第二节第二节 含一个杂原子的六员芳杂化合
26、物（吡啶）的性质含一个杂原子的六员芳杂化合物（吡啶）的性质吡啶的结构吡啶的结构共振能：共振能：23卡卡/molsp2轨道轨道第57页，讲稿共114张，创作于星期二象叔胺有亲核性和碱性N可被氧化 吡啶性质的初步分析吡啶性质的初步分析亚胺结构片断有亲电性与亲核试剂反应不饱和性可加氢还原与苯相似有芳香性可亲电取代第58页，讲稿共114张，创作于星期二1 吡啶的碱性和亲核性吡啶的碱性和亲核性（1）碱性碱性 合成上作为有机碱合成上作为有机碱Knoevenagel反应（反应（p711）第59页，讲稿共114张，创作于星期二 其它应用其它应用制备吡啶盐试剂制备吡啶盐试剂如磺化试剂如磺化试剂第60页，讲稿共1
27、14张，创作于星期二（2）亲核性）亲核性 吡啶的烷基化吡啶的烷基化N-甲基吡啶盐的重排甲基吡啶盐的重排N-甲基吡啶盐甲基吡啶盐第61页，讲稿共114张，创作于星期二 吡啶的酰基化及其应用吡啶的酰基化及其应用酰基化机理酰基化机理第62页，讲稿共114张，创作于星期二2.吡啶环上的亲电取代吡啶环上的亲电取代 待解答的两个问题待解答的两个问题:取代位置：取代位置：哪个为主？哪个为主？反应活性：反应活性：比苯快比苯快?还是比苯慢还是比苯慢?第63页，讲稿共114张，创作于星期二 一些实验事实一些实验事实钝化钝化b取代取代起强吸电子起强吸电子基作用基作用对比：对比：第64页，讲稿共114张，创作于星期二
28、其它钝化现象其它钝化现象有给电子基时反应较易进行有给电子基时反应较易进行第65页，讲稿共114张，创作于星期二(i)由吡啶的共振式分析由吡啶的共振式分析:结论结论:1.环上带正电环上带正电,不利于亲电取代不利于亲电取代 2.b 位的正电荷密相对较低（较位的正电荷密相对较低（较 易反应的位置易反应的位置 对反应取向及钝化现象的解释对反应取向及钝化现象的解释第66页，讲稿共114张，创作于星期二(ii)由反应的中间体稳定性分析由反应的中间体稳定性分析 取代在取代在 a a 位位不稳定不稳定正电荷在电负性正电荷在电负性大的原子上大的原子上中间体有中间体有两个两个主主要共振式要共振式第67页，讲稿共1
29、14张，创作于星期二 取代在取代在 b b 位位中间体有中间体有三个三个主要共主要共振式，振式，较稳定较稳定第68页，讲稿共114张，创作于星期二 取代在取代在 g g 位位不稳定不稳定正电荷在电负性大正电荷在电负性大的原子上的原子上中间体有两个主要共振式中间体有两个主要共振式（与（与a a位反应类似）位反应类似）第69页，讲稿共114张，创作于星期二 环上已存在的环上已存在的给电子基给电子基对反应的定位作用对反应的定位作用第70页，讲稿共114张，创作于星期二3.吡啶环上的亲核取代反应吡啶环上的亲核取代反应通过氧化去氢通过氧化去氢或或与负氢接受体结合与负氢接受体结合亚胺片断亚胺片断亲核加成亲
30、核加成负氢消除过程负氢消除过程第71页，讲稿共114张，创作于星期二（1）NaNH2与吡啶的亲核取代与吡啶的亲核取代 反应反应机理机理:第72页，讲稿共114张，创作于星期二（2）PhLi 与吡啶的亲核取代与吡啶的亲核取代机理机理第73页，讲稿共114张，创作于星期二（3）a a 或或 g g 位有离去基团时的亲核取代位有离去基团时的亲核取代（取代易进行）（取代易进行）机理：机理：制备制备a-吡啶酮的其它方法吡啶酮的其它方法例：例：好离去基好离去基第74页，讲稿共114张，创作于星期二其它取代例子其它取代例子（d）的取代机理）的取代机理第75页，讲稿共114张，创作于星期二4.吡啶的还原和氧化
31、吡啶的还原和氧化（1）还原还原吡啶环比苯环易被还原吡啶环比苯环易被还原第76页，讲稿共114张，创作于星期二（2）氧化氧化 氧化在侧链上氧化在侧链上 氧化在氧化在 N 上上对比：对比：第77页，讲稿共114张，创作于星期二5.N-氧化吡啶的性质氧化吡啶的性质(1)有亲电性有亲电性（易与亲电试剂发生亲电取代）（易与亲电试剂发生亲电取代）对比：对比：反应活性不同反应活性不同取代位置不同取代位置不同第78页，讲稿共114张，创作于星期二(2)有亲核性有亲核性（易与亲核试剂进行亲核加成）（易与亲核试剂进行亲核加成）对比：对比：反应较快反应较快第79页，讲稿共114张，创作于星期二为什么为什么N-氧化吡
32、啶氧化吡啶既有亲电性又有亲核性？既有亲电性又有亲核性？(i)结构上有相似性结构上有相似性邻对位负电荷邻对位负电荷密度较大密度较大（1）N-氧化吡啶有两种形式的共振式氧化吡啶有两种形式的共振式第80页，讲稿共114张，创作于星期二保留吡啶的特点保留吡啶的特点邻对位正电荷密邻对位正电荷密度较大度较大(ii)结构上有相似性结构上有相似性第81页，讲稿共114张，创作于星期二（2）反应的中间体较稳定反应的中间体较稳定(i)亲电取代机理亲电取代机理第82页，讲稿共114张，创作于星期二(ii)亲亲核加成及进一步机理核加成及进一步机理比较稳定比较稳定亲电性较强亲电性较强第83页，讲稿共114张，创作于星期
33、二6.吡啶吡啶 2 和和 4 位侧链上的反应位侧链上的反应 吡啶吡啶 2 和和 4 位的位的a a氢氢 有弱酸性有弱酸性醛酮的类似性醛酮的类似性质质有亲核性有亲核性对比对比烯醇负离子烯醇负离子共轭烯醇负共轭烯醇负离子离子第84页，讲稿共114张，创作于星期二反应举例反应举例:(1)与醛酮加成与醛酮加成机理：机理：类似于醛酮类似于醛酮的什么反应的什么反应？第85页，讲稿共114张，创作于星期二(2)Michael加成加成(3)烷基化烷基化第86页，讲稿共114张，创作于星期二(4)Lewis 酸作用下的加成反应酸作用下的加成反应机理：机理：Lewis 酸加强酸加强了了a a氢的酸性氢的酸性第87
34、页，讲稿共114张，创作于星期二 合成吡啶环最重要的方法是合成吡啶环最重要的方法是韩奇（韩奇（AHantzsch）合合成法。由二分子成法。由二分子-酮酸酯，一分子醛和一分子氨发生缩酮酸酯，一分子醛和一分子氨发生缩合反应即得到吡啶环。合反应即得到吡啶环。7.吡啶环的合成吡啶环的合成ROOCROCOORORNHCO2RRRRO2CR+RCHONH3HNO3NCO2RRRRO2CR第88页，讲稿共114张，创作于星期二 此反应过程可能是：一分子醛与一分子此反应过程可能是：一分子醛与一分子-酮酸酯酮酸酯先发生缩合反应，接着与另一分子先发生缩合反应，接着与另一分子-酮酸酯加成，再与氨酮酸酯加成，再与氨发
35、生缩合。发生缩合。RCHO +RCCH2COORORCOCCOORCHRROOCRORORCOOR+Et2NHO ORRCOORROOCRO ORRCOORROOCRRRCOORROOCRNHNH3第89页，讲稿共114张，创作于星期二1.含一个杂原子的含一个杂原子的苯并五员杂环苯并五员杂环体系体系三种苯并五员杂环体系三种苯并五员杂环体系亲电取代反应：亲电取代反应：吲哚吲哚苯并呋喃苯并呋喃苯并噻吩苯并噻吩芳香性比苯环差芳香性比苯环差负电荷密度校大负电荷密度校大第三节第三节 稠杂环化合物稠杂环化合物NHOS123456712345671234567第90页，讲稿共114张，创作于星期二亲电取代中
36、间体分析：亲电取代中间体分析：苄基型正碳离子苄基型正碳离子（有两个主要共振式）（有两个主要共振式）满足八隅体满足八隅体 两种中间体均有一两种中间体均有一定的稳定性定的稳定性（一（一个主要共振式）个主要共振式）第91页，讲稿共114张，创作于星期二亲电取代反应举例：亲电取代反应举例：取向类似取向类似取向不同取向不同第92页，讲稿共114张，创作于星期二2.含一个杂原子的苯并六员杂环体系含一个杂原子的苯并六员杂环体系喹啉和异喹啉：喹啉和异喹啉：亲电取代（反应取向）亲电取代（反应取向）氧化和还原反应氧化和还原反应结构和性质分析结构和性质分析喹啉喹啉异喹啉异喹啉碱性和亲和性碱性和亲和性亲电取代亲电取代
37、亲核取代亲核取代氧化和还原反应氧化和还原反应支链上的反应支链上的反应象吡啶（杂环部分）象吡啶（杂环部分）象萘（碳环部分）象萘（碳环部分）第93页，讲稿共114张，创作于星期二 由共振式分析环由共振式分析环 上的电荷分布：上的电荷分布：2.1 喹啉的性质喹啉的性质:第94页，讲稿共114张，创作于星期二（1）亲电取代亲电取代通常通常 5 位与位与 8 位活性相当位活性相当从结构特点解释：从结构特点解释：苯环比吡啶环苯环比吡啶环活泼活泼结构类似萘环结构类似萘环（5,8位易取代）位易取代）问题：问题：5位带有正电荷，位带有正电荷，为何与为何与8位活性相当？位活性相当？第95页，讲稿共114张，创作于
38、星期二亲电取代反应举例亲电取代反应举例第96页，讲稿共114张，创作于星期二 用反应机理解释反应取向：用反应机理解释反应取向：结论：结论：均有两个主均有两个主要的共振式，要的共振式，稳定性差别稳定性差别不大。不大。第97页，讲稿共114张，创作于星期二（2）喹啉的亲核取代：）喹啉的亲核取代：反应与吡啶反应与吡啶类似类似Chichibabin反应反应Chichibabin反应反应第98页，讲稿共114张，创作于星期二（3）喹啉的氧化和还原喹啉的氧化和还原氧化：氧化：在负电荷密度大的环上在负电荷密度大的环上（4）侧链的反应侧链的反应反应机理？反应机理？还原：还原：在较不稳定的环上在较不稳定的环上酰
39、基化酰基化第99页，讲稿共114张，创作于星期二2.2 2.2 异喹啉的性质异喹啉的性质 由共振结构分析由共振结构分析 环上的电荷分布环上的电荷分布第100页，讲稿共114张，创作于星期二（1）亲电取代）亲电取代第101页，讲稿共114张，创作于星期二（2）亲核取代）亲核取代试解释：试解释：为什么异喹啉的亲为什么异喹啉的亲核取代发生在主要核取代发生在主要在在 1 位位,而几乎不而几乎不发生在发生在 3 位位?第102页，讲稿共114张，创作于星期二（3）侧链的反应侧链的反应 3 位上侧链不活泼，为什么位上侧链不活泼，为什么?第103页，讲稿共114张，创作于星期二3.喹啉的合成喹啉的合成 Sk
40、raup喹啉合成法喹啉合成法机理：机理：甘油脱水成丙烯醛甘油脱水成丙烯醛第104页，讲稿共114张，创作于星期二 环合和氧化芳构化环合和氧化芳构化PhNO2：溶剂和弱氧化剂：溶剂和弱氧化剂Michael加成加成F-C 反应反应第105页，讲稿共114张，创作于星期二 用用Skraup法制备法制备喹啉衍生物的喹啉衍生物的第106页，讲稿共114张，创作于星期二 通过通过a a,b b-不饱和醛制备喹啉衍生物不饱和醛制备喹啉衍生物第107页，讲稿共114张，创作于星期二以下喹啉衍生物可通过怎样的芳胺和不饱和醛制备？以下喹啉衍生物可通过怎样的芳胺和不饱和醛制备？以下芳胺与甘油、浓硫酸反应，进一步氧化
41、芳构化后可得到以下芳胺与甘油、浓硫酸反应，进一步氧化芳构化后可得到 什么产物？什么产物？思考题：思考题：第108页，讲稿共114张，创作于星期二4、嘧啶、嘌呤、嘧啶、嘌呤 嘧啶是含二个氮原子的六元杂环中最重要的一种，胞嘧嘧啶是含二个氮原子的六元杂环中最重要的一种，胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶是核酸的组成成分，维生素啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶是核酸的组成成分，维生素B1、一些、一些安定与镇静药物、抗癌药物含有嘧啶环，如安定与镇静药物、抗癌药物含有嘧啶环，如5-氟尿嘧啶就是氟尿嘧啶就是一种抗癌药。一种抗癌药。（1）.嘧啶嘧啶第109页，讲稿共114张，创作于星期二嘧啶嘧啶 胞嘧啶胞嘧啶 尿嘧啶尿嘧啶 (py
42、rimidine)b.p 124 (cytosine)(uracil)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶 NNNHNNHNHNH2OOONHNHOOH3CNHNHOOF第110页，讲稿共114张，创作于星期二 嘌呤是由一个嘧啶环与咪唑环稠合而成，它是由二个互变嘌呤是由一个嘧啶环与咪唑环稠合而成，它是由二个互变异构体组成的平衡体系。异构体组成的平衡体系。嘌呤嘌呤(purine)m.p 217 9H-嘌呤嘌呤 7H-嘌呤嘌呤 （2）.嘌呤嘌呤NNNHN123456789NNNHNNNNHN第111页，讲稿共114张，创作于星期二 嘌呤的衍生物非常重要，在生物体中广泛存在着嘌呤的
43、嘌呤的衍生物非常重要，在生物体中广泛存在着嘌呤的衍生物，如腺嘌呤、鸟嘌呤是核酸的组成部分，存在于血液和衍生物，如腺嘌呤、鸟嘌呤是核酸的组成部分，存在于血液和尿中的尿酸也是嘌呤衍生物。尿中的尿酸也是嘌呤衍生物。腺嘌呤腺嘌呤(adenine)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine)尿酸尿酸(uric acid)NNNHNNH2NHNNHNOH2NNHHNNHHNOOO第112页，讲稿共114张，创作于星期二 黄嘌呤是嘌呤的一种重要衍生物，存在于动物的黄嘌呤是嘌呤的一种重要衍生物，存在于动物的血液、肝脏和尿液中，咖啡碱、可可碱与茶碱中都含血液、肝脏和尿液中，咖啡碱、可可碱与茶碱中都含有黄嘌呤的结构。有黄嘌呤的结构。黄嘌呤黄嘌呤 咖啡碱咖啡碱 可可碱可可碱 茶碱茶碱 NNNNOOH3CCH3CH3HNNHNHNOONNNHNOOHNNNNOOCH3CH3CH3H3C第113页，讲稿共114张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第114页，讲稿共114张，创作于星期二