第17章杂环化合物.ppt

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1、 一、命名命名:一般采用国际上通用的英文名称的音译法一般采用国际上通用的英文名称的音译法OSNNH呋喃噻吩吡咯吡啶NNNNH嘧啶喹啉吲哚NNHNNHNONS 吡唑吡唑 咪唑咪唑 噁唑噁唑 噻唑噻唑Pyrazole Imidazole Oxazole Thiazole OC2H5CH3NCH3OO2NCHO 2-甲基-5-乙基呋喃-甲基-乙基呋喃 4-甲基吡啶-甲基吡啶 5-硝基-2-呋喃甲醛-硝基-呋喃甲醛 如含有两个不同杂原子，则两杂原子的编号尽可能小，并使杂原子上连有H原子或取代基原子或取代基的杂原子位次最小。CH3BrCH3NN1,4-二甲基-5-溴咪唑 如杂环上有取代基，应从如杂环上有

2、取代基，应从杂原子杂原子开始编号，并尽开始编号，并尽可能使取代基的位次较小。可能使取代基的位次较小。若两杂原子不同，则按O、S、N的顺序编号CH3SN5-甲基噻唑OSNH 苯并呋喃苯并呋喃 苯并噻吩苯并噻吩 苯并吡咯苯并吡咯Benzofuran Thionaphene IndoleSNONNNH 苯并噁唑苯并噁唑 苯并噻唑苯并噻唑 苯并咪唑苯并咪唑Benzoxazole Benzothiazole BenzoimidazoleNNNNNNN 吡啶吡啶 哒嗪哒嗪 嘧啶嘧啶 吡嗪吡嗪Pyridine Pyridazine Pyrimidine Pyrazine NN12345678N1458910

3、 喹啉喹啉 异喹啉异喹啉 吖啶吖啶Quinoline Isoquinoline Acridine二、二、五元杂环化合物五元杂环化合物1、结构和芳香性呋喃、噻吩、吡咯一个闭合的一个闭合的环状共轭体系环状共轭体系符合休克尔符合休克尔4n+2规则，都具有规则，都具有芳香性芳香性离域能离域能呋喃、吡咯和噻吩的离域能分别为：呋喃、吡咯和噻吩的离域能分别为：67 kJmol-1、88 kJmol-1和和117 kJmol-1比苯的离域能（比苯的离域能（150.5 kJmol-1）低，但比大多数共轭）低，但比大多数共轭二烯烃的离域能（约二烯烃的离域能（约1228 kJmol-1）要大得多。）要大得多。1）亲

4、电取代反应注意注意:亲电取代反应活性:吡咯 呋喃 噻吩 苯反应主要发生在反应主要发生在-位位 zEzEHzHE+烯丙型较稳定2、呋喃、噻吩和吡咯化学性质呋喃、噻吩和吡咯化学性质 呋喃、噻吩在室温与氯或溴反应很激烈，得到多卤代物。若在温和条件下，如用溶剂稀释及采用低温，可得到一卤代物，不活泼的碘则需在催化剂作用下进行。OBrOBr2ClOCl2CH3COOH-40，（80%）（64%）（1）卤化二 恶烷口0，SBrSBr2ClSCl2CH3COOH50（78%）（36%）ISI2,HgOC6H6,0（70%）吡咯极易卤化生成四卤吡咯。OOCH3COONO2-530NO2(35%)呋喃和吡咯很易被

5、氧化，遇无机酸容易发生聚合，因而不能用硝酸硝化。通常用比较温和的非质子硝化试剂，如用硝酸乙酰酯（2）硝化SSSHNO3,H2SO4NO2NO2(86%)+（14%）NHNNHSO3 NHSO3HSO3100-HCl（90%）（3）磺化吡咯和呋喃也不能用硫酸直接磺化，要用温和的非质子磺化试剂。噻吩是这些五元杂环化合物中最稳定的一个噻吩是这些五元杂环化合物中最稳定的一个,可在可在室温室温下直接磺化：下直接磺化：苯和噻吩的分离苯和噻吩的分离应用应用:（4）烷基化和酰基化）烷基化和酰基化吡咯吡咯烷基化烷基化反应时易得混合物，因此用途不大。反应时易得混合物，因此用途不大。吡咯可用乙酐进行酰基化。吡咯可用

6、乙酐进行酰基化。OOOOOOOO+（5）呋喃的特殊反应）呋喃的特殊反应碱性极弱，比苯胺的碱性还要弱得多。2吡咯的特殊反应吡咯的特殊反应酸性比醇强而比酚弱醇强而比酚弱含氮化合物的碱性顺序：含氮化合物的碱性顺序：仲胺伯胺仲胺伯胺叔胺氨苯胺吡咯叔胺氨苯胺吡咯NH+KOH（固 体 ）NK-+H2O糠醛具有一般醛醛基的性质，如可以发生银镜反应 3 糠醛糠醛说明说明 OCHOOCHOOCOOHKMnO4NaOH（糠酸）OCHOOCH2OHNaOHOCOOH+NNH（噻唑）（咪唑）（吡 唑）NSHNNOCH=O2NN NOOO2NOCH=CHCNHCH(CH3)2O四、一些具有生理活性五元杂环化合物四、一些

7、具有生理活性五元杂环化合物呋喃唑酮（痢特灵）呋喃唑酮（痢特灵）呋喃丙胺呋喃丙胺（抗血吸虫药抗血吸虫药）HHOOCCH2CH2NCH2COOHCH2NH2卟吩胆色素原卟吩胆色素原;通过生物体内特定酶的作用可转变成通过生物体内特定酶的作用可转变成卟啉、叶绿素和维生素卟啉、叶绿素和维生素B12等重要生物活性物质等重要生物活性物质NH3COOCNOHC2H5HOCOCH3COOCH3NC2H5HH3CONRHONCH2COOHH3-吲哚乙酸吲哚乙酸(植物生长促进剂植物生长促进剂)长春碱长春碱(R=CH3);长春新碱长春新碱(R=CHO);抗癌药抗癌药H3CNH2NNCH2SNCH3CH2CH2OH+C

8、l-PhCH2CONHNSOHCH3COOHCH3HH维生素维生素B1 青霉素青霉素GNN.五、五、六元杂环化合物六元杂环化合物1、结构和芳香性sp2杂化符合休克尔4n+2规则一个闭合的共轭体系具有芳香性。2、吡啶的性质吡啶的性质）弱碱性）弱碱性（pKb=8.8）碱性碱性:仲胺伯胺叔胺氨吡啶苯胺吡咯仲胺伯胺叔胺氨吡啶苯胺吡咯NN HCl+HCl吡啶及其衍生物能溶于强酸，用于吡啶及其衍生物能溶于强酸，用于鉴别、分离与提纯鉴别、分离与提纯NHNO3H2SO4NNO2浓，浓硝化：300,1天NH2SO4HgSO4SO3SO3HN,磺 化：NBr2NBr，浮 石300卤 化：2）亲电取代反应亲电取代反

9、应亲电取代反应发生在亲电取代反应发生在位位1）亲电取代反应活性）亲电取代反应活性:吡啶吡啶 苯环苯环噻吩噻吩呋喃呋喃吡咯吡咯2）吡啶环不能发生傅氏反应吡啶环不能发生傅氏反应。3）亲电取代反应发生在）亲电取代反应发生在位。位。注意注意:3亲核取代反应亲核取代反应 NNNH2NNaNH2PhN(CH3)2NHNa+回 流H2O齐齐巴宾齐齐巴宾反应反应NH2NNH3,ZnCl2220NCl4.氧化还原反应氧化还原反应吡啶比苯稳定，不易被氧化吡啶比苯稳定，不易被氧化侧链可侧链可氧化生成相应的吡啶氧化生成相应的吡啶甲酸甲酸。例如：例如：NCH3HNO3NCOOH或KMnO4/OH(烟酸),-HNO3NN

10、COOHNCOOHCOOH吡啶可被催化加氢或用乙醇和钠还原而成为六氢吡啶。NNa+C2H5OH或H2/Pt,0.3MPa,25NHNCONH2NCONHNH2HOH3CNCH2OHCH2OH 烟酰胺烟酰胺 (维生素维生素pp)异烟酰肼（雷米封）异烟酰肼（雷米封）抗结核药抗结核药维生素维生素B B6 6NCON(C2H5)2烟酰二乙胺（可拉明）烟酰二乙胺（可拉明）中枢神经兴奋药中枢神经兴奋药常见吡啶衍生物常见吡啶衍生物六、喹啉和异喹啉六、喹啉和异喹啉 与吡啶类似与吡啶类似,喹啉和异喹啉都有弱碱性（喹喹啉和异喹啉都有弱碱性（喹啉：啉：pKb=9.15；异喹啉；异喹啉pKb=8.86）。）。喹啉和异

11、喹啉的亲电取代反应（如硝化、喹啉和异喹啉的亲电取代反应（如硝化、磺化、溴化等）比吡啶容易，亲电试剂主要进磺化、溴化等）比吡啶容易，亲电试剂主要进攻苯环部分。攻苯环部分。亲核取代反应则发生在吡啶环上，其中喹啉亲核取代反应则发生在吡啶环上，其中喹啉主要在主要在2-位取代，而异喹啉主要在位取代，而异喹啉主要在1-位。位。NN浓浓C0H2SO4HNO3，oNo，HNO3H2SO40C浓浓+NNO2NNO248%50%NH2SO4浓220CoSO3HN54%，浓H2SO4N，Br2AgSO4NBrNBr+1:1N浓浓C0H2SO4HNO3，oNO2NNO2N+8%72%Ba(NH2)2,液NH3Co20NNNH280%N25 CoKNH2,液NH3NNH283%七、嘌呤七、嘌呤 嘌呤是由一个咪唑环和一个嘧啶环稠合而嘌呤是由一个咪唑环和一个嘧啶环稠合而成的一类重要化合物成的一类重要化合物NNNNHNNNNHNNOOCH3NNH3CHH3CNNCH3NNOOCH3NNOOCH3NNCH3H茶碱茶碱 咖啡碱咖啡碱 可可碱可可碱 NNNNHNH2NNH2NONNHH腺嘌呤腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine,G)