杂环化合物.

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1 杂环化合物

2 本章所要讨论的杂环化合物是环系比较稳定， 具有一定芳香性的化合物。
杂环化合物是指由碳原子和氧、硫、氮等杂原子共同组成的，具有环状结构的化合物。 本章所要讨论的杂环化合物是环系比较稳定， 具有一定芳香性的化合物。 环醚、内酯、内酐和内酰胺等，不属杂环化合物。

3 第一节 杂环化合物的分类和命名 第二节 五元杂环化合物 第三节 六元杂环化合物 第四节 重要的杂环化合物及其衍生物 *第五节 生物碱

4 第一节 杂环化合物的分类和命名 一、杂环化合物的分类 五元杂环 六元杂环。 单杂环 稠杂环 芳环并杂环 杂环并杂环。 杂环 含一个杂原子杂环
第一节 杂环化合物的分类和命名 一、杂环化合物的分类 五元杂环 六元杂环。 单杂环 稠杂环 根据环的形式分类 芳环并杂环 杂环并杂环。 杂环 含一个杂原子杂环 含两个杂原子杂环 根据环中杂原子的数目分类

5 二、杂环化合物的命名 1.译音法 根据杂环化合物的英文名称，选择带“口”字偏旁的同音汉字来命名。 呋喃 噻吩 吡咯 咪唑 噻唑
呋喃 噻吩 吡咯 咪唑 噻唑 (furan) (thiophene) (pyrrole) (imidazole) (thiazole)

6 (pyridine) (pyran) (pyrimidine) (pyrazine) (indole)
吡啶 吡喃 嘧啶 吡嗪 吲哚 (pyridine) (pyran) (pyrimidine) (pyrazine) (indole) 喹啉 异喹啉 嘌呤 苯并噻唑 (quinoline) (isoquinoline) (purine) (benzothiazole)

7 2.系统命名法 适用于杂环衍生物的命名 (1) 选母体　与芳香族化合物命名原则类似，当杂环上连有－R、－X、－OH、－NH2等取代基时，以杂环为母体；如果连有－CHO、－COOH、－SO3H等时，把杂环作为取代基 。 (2) 杂环编号 杂环上连有取代基时，需要给杂环编号，编号规则如下。

8 ①从杂原子开始编号，杂原子位次为1。当环上只有一个杂原子时，也可把与杂原子直接相连的碳原子称为α位，其后依次为β位和γ位。
2-呋喃甲醛（糠醛） 羟基喹啉 (α-呋喃甲醛) （不叫8-喹啉酚）

9 ②若含有多个相同的杂原子，则从连有氢或取代基的杂原子开始编号，并使其他杂原子的位次尽可能最小。
（4-甲基咪唑） ③若含有不相同的杂原子，按O、S、N的顺序 编号。 （4-氯噻唑）

10 某些特殊的稠杂环，不符合以上编号规则，有其特定的编号。
4-异喹啉甲酸 氨基嘌呤（不叫6-嘌呤胺） 当N上连有取代基时，往往用“N”表示取代基的位置。 （N-甲基吡啶）

11 第二节 五元杂环化合物 一、呋喃、噻吩、吡咯的结构 . . . 呋喃 噻吩 吡咯
呋喃 噻吩 吡咯 . . . 呋喃、噻吩、吡咯π电子数符合休克尔规则（4n+2），因此具有芳香性。

12 在呋喃、噻吩、吡咯分子中，是由5个原子，6个π电子组成的共轭体系，使环上碳原子的电子云密度增加，所以称为富电子芳杂环或多π电子芳杂环。
另外，吡咯分子中的氮原子上连有一个氢原子，由于氮原子的p电子参与了环上共轭，降低了对这个氢原子的吸引力，使得氢原子变得比较活泼，具有弱酸性。 呋喃、噻吩、吡咯分子中各原子间的键长并不完全相等，因此芳香性比苯差。 电负性强弱顺序是：氧>氮>硫， 芳香性强弱顺序是：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃。

13 呋喃

14 噻吩

15 吡咯

16 二、呋喃、噻吩、吡咯的性质 呋喃存在于松木焦油中，其蒸气遇到浸过盐酸的松木片时呈绿色，叫做松木片反应。此现象可用来鉴定呋喃。
噻吩存在于煤焦油的粗苯及石油中，在浓硫酸存在下，与靛红一同加热显示蓝色，反应灵敏。可用来检验噻吩。 吡咯存在于煤焦油和骨焦油中，其蒸气或其醇溶液能使浸过盐酸的松木片呈红色，此反应可用来鉴定吡咯。

17 呋喃、噻吩、吡咯都比苯容易发生亲电取代反应，取代主要发生在α位。它们反应的活性顺序为：吡咯＞呋喃＞噻吩＞苯。
1. 亲电取代反应 呋喃、噻吩、吡咯都比苯容易发生亲电取代反应，取代主要发生在α位。它们反应的活性顺序为：吡咯＞呋喃＞噻吩＞苯。 (1) 卤化

18 (2) 硝化 呋喃、噻吩、吡咯的硝化，常使用比较缓和的硝化剂（硝酸乙酰酯）在低温下进行硝化。硝酸乙酰酯由硝酸和乙酸酐反应制得。

19 呋喃和吡咯遇酸容易发生环的破裂，磺化时常使用比较缓和的磺化剂（吡啶三氧化硫）。
(3) 磺化 呋喃和吡咯遇酸容易发生环的破裂，磺化时常使用比较缓和的磺化剂（吡啶三氧化硫）。 α-呋喃磺酸 α-吡咯磺酸

20 噻吩在室温下可溶于浓硫酸，并发生磺化反应。
α-噻吩磺酸 α-噻吩磺酸能溶于浓硫酸，而且易发生水解反应。 利用此性质可分离或除去粗苯中的噻吩。

21 2. 加成反应

22 第三节 六元杂环化合物 一、吡啶的结构 . N原子为sp2杂化 吡啶π电子数符合休克尔规则，具有芳香性。吡啶的芳香性比苯弱。

23 吡啶

24 吡啶氮原子上有一对孤对电子（sp2杂化电子）没有参与共轭，可与质子结合，因此具有碱性。
二、吡啶的性质 碱性 吡啶存在于煤焦油及页岩油中。是一种弱碱，能使湿润的石蕊试纸变蓝，可用此性质鉴定吡啶。吡啶能与无水氯化钙生成配合物，所以不能使用氯化钙干燥吡啶。 吡啶氮原子上有一对孤对电子（sp2杂化电子）没有参与共轭，可与质子结合，因此具有碱性。 不同化合物的碱性大小顺序为： 四氢吡咯 氨 吡啶 苯胺 吡咯

25 利用此反应可分离、提纯吡啶，也可用吡啶吸收反应中所生成的酸。
吡啶容易与三氧化硫结合，生成吡啶三氧化硫。 吡啶与叔胺相似，也可与卤代烷作用生成季铵盐。

26 2.取代反应 吡啶的取代反应，主要发生在β位，且反应比苯困难。吡啶不发生傅－克反应。

27 吡啶比苯稳定，不易被氧化剂氧化，当环上连有含α-氢的侧链时，侧链容易被氧化成羧基。
3.加成反应 4.氧化反应 吡啶比苯稳定，不易被氧化剂氧化，当环上连有含α-氢的侧链时，侧链容易被氧化成羧基。

28 第四节 重要的杂环化合物及其衍生物 一、呋喃衍生物 糠醛 2.呋喃唑酮（痢特灵 ） 3.呋喃妥因（呋喃坦丁 ）
糠醛具有芳香醛的特征。性质与苯甲醛相似，可以发生氧化、还原、歧化及环上取代等反应。 2.呋喃唑酮（痢特灵 ） 3.呋喃妥因（呋喃坦丁 ）

29 二、吡啶衍生物 1．维生素B1 2．雷米封 又名异烟肼。 3．维生素PP 包括烟酸和烟酰胺两种物质。

30 三、嘧啶 嘧啶具有弱碱性，可与强酸成盐，其碱性比吡啶弱。 嘧啶 4-氨基-2-羟基嘧啶 氨基-2-氧嘧啶 胞嘧啶（C）

31 5-甲基-2，4-二氧嘧啶 5-甲基-2，4-二羟基嘧啶
2，4-二羟基嘧啶 ，4-二氧嘧啶 尿嘧啶（U） 5-甲基-2，4-二氧嘧啶 甲基-2，4-二羟基嘧啶 胸腺嘧啶（T）

32 四、嘌呤 6-氨基嘌呤（腺嘌呤）（A ) 2-氨基-6-羟基嘌呤 氨基-6-氧嘌呤 鸟嘌呤（G）

33 第五节 生物碱 一、生物碱的分类和命名 二、生物碱的性质 1．物理性质 2．化学性质
第五节 生物碱 生物碱是指存在于生物体内，有一定生理活性的碱性含氮杂环化合物。 一、生物碱的分类和命名 二、生物碱的性质 1．物理性质 2．化学性质 (1) 碱性 (2) 沉淀反应 大多数生物碱或生物碱的盐类水溶液，能与一些试剂生成不溶性沉淀。这些试剂称为生物碱沉淀剂。

34 沉淀剂是复盐、杂多酸和某些有机酸，例如，碘-碘化钾、碘化汞钾、碘化铋钾、磷钼酸、硅钨酸、 、苦味酸和鞣酸等。不同生物碱能与不同的沉淀试剂作用呈不同颜色的沉淀。
(3) 显色反应 一些氧化剂或脱水剂，例如，高锰酸钾、重铬酸钾、浓硝酸、浓硫酸、钒酸铵或甲醛的浓硫酸溶液等。它们能与不同的生物碱反应呈现不同的颜色。 显色剂在色谱分析上常作为生物碱的鉴定试剂。

35 又名尼古丁，剧毒，属吡啶衍生物类生物碱。为无色或微黄色液体，在烟草中以柠檬酸盐或苹果酸盐的形式存在。烟碱也是有效的农业杀虫剂。
三、重要的生物碱 1．烟碱 又名尼古丁，剧毒，属吡啶衍生物类生物碱。为无色或微黄色液体，在烟草中以柠檬酸盐或苹果酸盐的形式存在。烟碱也是有效的农业杀虫剂。 2．麻黄碱

36 3．咖啡碱和茶碱 咖啡碱 茶碱 4．吗啡和可待因 吗啡 可待因

37 5．小檗碱 6．莨菪碱

38 7．利血平