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1、第十四章 杂环化合物,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,第三节 六元杂环化合物,第二节 五元杂环化合物,第一节 杂环化合物的分类和命名,学习目标,课后习题,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,学习目标：,了解杂环化合物喹啉，了解杂环化合物的命名方法；,杂环化合物呋喃、吡咯、噻吩及性质及用途；,用音译法给常见杂环化合物命名；,用化学方法区别常见的杂环化合物。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,第一节 杂环化合物的分类和命名,一、杂环化合物的分类,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,二、杂环化合物的命名 杂环化合物的命名比较复杂，有系统命名法和音译法。各国多采用习惯名称，我国习
2、惯采用英文名称的译音，一般选用同音汉字，并在同音汉字加“口”字旁。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,杂环上有取代基的杂环化合物命名时，以杂环为母体，取代基的位次从杂原子算起依次用1,2,3, (或,)编号，并使取代基位次之和最小。 当环上有不同杂原子时，则按O、S、N顺序依次编号。编号时使杂原子的位次之和应最小。如下表所示。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,杂环化合物的分类及名称,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,第二节 五元杂环化合物,含一个杂原子的典型五元杂环化合物是呋喃、噻吩和吡咯。含两 个杂原子的有噻唑、咪唑和吡唑。本节重点
3、讨论呋喃、噻吩和吡咯。 一、呋喃、吡咯、噻吩的结构 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2个孤对电子参与共轭形成一个由5个p轨道、6个电子构成的共轭体系，它们都具有芳香性，见下图。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,五元杂环化合物得结构,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,由于氧、氮、硫原子的电负性不同，ONS,所以它们给电子能力为SNO,硫原子的未共用电子对参与共轭的程度较大，氮原子次之，而氧原子参与共轭的程度小，使得它们的芳香性大小不同，但均比苯的芳香性小，因此均比苯的化学性质活泼。它们的芳香性次序为： 苯
4、 噻吩 吡咯 呋喃,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,二、呋喃、吡咯、噻吩的性质 （一）物理性质 呋喃是无色易挥发液体，沸点32，有类似氯仿的气味。吡咯是无色液体，但易被空气氧化而变褐色或黑色，沸点131，有类似苯胺的气味。噻吩也是无色液体，沸点84，是三个五元杂环化合物中最稳定的一个。三者均难溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 呋喃、吡咯都能与浸过盐酸的松木片发生不同的颜色反应，其中呋喃呈现绿色反应；吡咯显红色。噻吩与靛蓝一起加热则显蓝色。由此可检验这三个五元杂环化合物。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,呋喃可以由-呋喃甲醛（糠醛）气相催化脱羰基得到。,吡咯及其同系物主要存在
5、于煤焦油、骨油中，吡咯得衍生物在自然界分布很广，且大多数具有特殊得生理活性。工业上可由呋喃与氨在氧化铝催化下制得：,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,噻吩主要存在于煤焦油的粗苯中，约含0.5，石油中也含有少量噻吩及其衍生物。工业上可以由C4馏分与硫蒸气迅速通过600650的反应器，然后迅速冷却而制得：,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,取代反应,（二）化学性质 呋喃、吡咯、噻吩均具有芳香性，比苯容易发生取代反应，取代基一般进入-位；它们也有一定的不饱和性，可以发生加成反应。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,(1)卤代反应 呋喃、吡咯、噻吩由于比苯活性大，必须在较温和的条件下
6、进行卤代，否则容易生成多卤代物。例如：,2-溴呋喃,2，3，4，5-四溴吡咯,2-溴噻吩,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,(2)硝化反应 呋喃、吡咯、噻吩不能用混酸硝化，一般用乙酰基硝酸酯(CH3COONO2)作硝化试剂，在低温下进行。如果在强酸下容易发生分解、开环、氧化等反应。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,(3)磺化反应 呋喃、吡咯对强酸比较敏感，容易发生开环、聚合等反应，必须由较温和的吡啶三氧化硫加合物作为磺化试剂。噻吩比较稳定，在室温下能与浓硫酸发生磺化反应，生成的2-噻吩磺酸溶于浓硫酸。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,(4)付克反应酰基化 由于呋喃、吡咯、
7、噻吩的活性较高，一般用较缓和的催化剂。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,加成反应 在催化剂存在下，呋喃、吡咯、噻吩都能进行加氢反应，生成相应的四氢化物。例如：,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,四氢呋喃为无色有乙醚气味的液体，沸点65，溶于水及有机溶剂，是一种良好的溶剂，也是重要的有机合成原料，由四氢呋喃可以制得己二酸、己二胺、丁二烯和尼龙66等产品。它又是医药、合成橡胶的原料。四氢吡咯具有仲胺的性质，常用于制备药物、杀菌剂等。由四氢噻吩氧化得非质子极性溶剂环丁砜。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,三、重要的衍生物,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,第三节 六元杂环
8、化合物,一、吡啶 （一）吡啶的结构 吡啶是典型的芳香族杂环化合物，五个碳原子与氮杂原子共处同一平面上，六个成环原子均以sp3杂化轨道相互形成六个键，每个成环原子的p轨道侧面交盖形成一个闭合的共轭体系，氮原子另一个sp3杂化轨道被一对电子占据，未参与共轭。如图所示。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,（二）、吡啶的性质 1.吡啶的物理性质 吡啶是无色液体，有特殊臭味，沸点115，熔点42，相对密度0.982，可与水、乙醇、乙醚等混溶，还能溶解多种有机物和无机盐，是一种良好的溶剂。 吡啶最初由干馏动物骨骼得到。吡啶及其衍生物广泛存在于自然界中，煤焦油及页岩油中含有吡啶及其衍生物，许多生物碱都
9、含有吡啶环或氢化吡啶环。工业上多从煤焦油中提取吡啶。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,2.化学性质,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,（三）、重要吡啶衍生物 烟酸和烟酰胺 烟酸是维生素B族中的一种，能促进细胞的新陈代谢，并有血管扩张作用。烟酰胺是辅酶的组成成分，作用与烟酸相似。,尼可刹米和异烟肼 尼可米刹又名可拉明，为呼吸中枢兴奋药，用于中枢性呼吸和循环衰竭。异烟肼又名雷米封，为抗结核病药。,烟酸（-吡啶甲酸） 烟酰胺（-吡啶甲酰胺）,尼可米刹（N，N-二乙基-3-吡啶甲酰胺） 异烟肼（4-吡啶甲酰肼）,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,二、喹啉 喹啉存在于煤焦油中，为无色
10、油状液体，放置时逐渐变成黄色，沸点238.05，有恶臭味，难溶于水。能与大多数有机溶剂混溶，是一种高沸点溶剂。 （一）喹啉的性质 （1）取代反应 喹啉是有吡啶稠合而成的，由于吡啶环的电子云密度低于与之并联的苯环，所以喹啉的亲电取代反应发生在电子云密度较大的苯环上，取代基主要进入5或8位。而亲核取代则主要发生在吡啶环的2或4位。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,（2）氧化还原反应 喹啉用高锰酸钾氧化时，苯环发生破裂，用钠和乙醇还原是其吡啶环被还原，这说明在喹啉分子中吡啶环比苯环难氧化，易还原。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,（二）喹啉的衍
11、生物 喹啉的衍生物在自然界存在很多，如奎宁、氯喹、罂粟碱、吗啡等。硫酸8羟喹啉作为雀斑治疗剂，其灭菌力不高，但其最高效力是能阻止细菌的生长。无中毒性，又不凝结蛋白质，且无破伤粘膜组织之害。,奎宁（抗疟疾药） 氯喹（合成抗疟疾药）,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,罂粟碱 吗啡,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,吗啡含有一个被还原了的异喹啉环，是从鸦片中提取出来的。吗啡的盐酸盐是很强的镇痛药，能持续6小时，也能镇咳，但易上瘾。将羟基上的氢换成乙酰基即为海洛因，不存在于自然界。海洛因比吗啡更易上瘾，可用来解除晚期癌症患者的痛苦。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,课后习题,Thank You !,
