chap14-2 杂环

第十九章杂环化合物（3）主要内容吡啶N的碱性和亲核性吡啶环上的亲电取代（亲电取代活性和取向）吡啶的亲核取代N-氧化吡啶的性质（亲电性和亲核性）吡啶a或g位侧链上的反应CCCCCNHHHHH吡啶（六元芳杂化合物）的性质吡啶的结构共振能：23卡/molsp2轨道有未共用电子对N与苯相似有芳香性可亲电取代不饱和性可加氢还原象叔胺有亲核性和碱性N可被氧化有亚胺片断有亲电性与亲核试剂反应一．吡啶的碱性和亲核性1.吡啶的碱性合成上作为有机碱Knoevenagel反应（p711）NR3NNKb~10-9~10-4~10-14HROTs+TsClNROH+NHClRCH+NC(CO2C2H5)2RCHOCH2(CO2C2H5)2其它应用——制备吡啶盐试剂如磺化试剂NSO3NSO3+CH2Cl2NSO3NHSO3H(1)(2)HClNClH+NHSO3H+NNSO3例2.吡啶的亲核性吡啶的烷基化•N-甲基吡啶盐的重排N-甲基吡啶盐NCH3NCH3II+NCH3300oCHINaOHNCH3NCH3HINCH3NaOH重排NCH3I吡啶的酰基化及其应用酰基化机理NRCClONRCOClR'OHRCOR'ONClH+NRCOR'OHNRCOR'OHRCOOR'HN+RCOR'ONH+酰基化试剂吡啶充当一个好的离去基团二．吡啶环上的亲电取代取代位置和反应活性（例：吡啶的硝化）N发烟H2SO4发烟HNO3/NoReaction发烟H2SO4发烟HNO3/NNO2300oC/24h常温起强吸电子基作用钝化b取代其它亲电取代反应给电子基使亲电取代反应较易进行NNSO3HNBr浓H2SO4/HgSO4220oC300oCBr2/浮石Friedel-Crafts反应NoReaction钝化b取代NKNO3/浓H2SO4110oCNNO2H3CCH3H3CCH3NNH220oCBr2/HOAcNNH2Br(i)由吡啶的共振式分析:环上带正电,不利于亲电取代b位的正电荷密相对较低，相对较为活泼对反应取向及钝化现象的解释NNNNNN-EENENENENEHHH-HNEa位(ii)反应中间体的稳定性分析•取代在a位（取代在g位类似）贡献最小，为什么？中间体有两个主要共振式Eb位NNEHNEHNEHNE-H•取代在b位中间体有三个主要共振式，较稳定NNHNuNNuNu=NH2,PhNu-HN-三．吡啶环上的亲核取代反应通过氧化去氢或其它途径亚胺结构NuNuNu•吡啶的亲电性•吡啶的亲核取代通式亲核加成负氢消除NNH2NHNH2HNH2NNH2+H2NH2NNH+NH3NH2+NNHHNNH2+H2+NHN1.NaNH2与吡啶的亲核取代——Chichibabin反应机理:NNNH2+NaNH2H2NH3或PhNMe2另一解释2.PhLi与吡啶的亲核取代机理NPhLiNPhO2orPhNO2,(氧化)NPhLiNPhLiHO2orPhNO2,(氧化芳构化)NPhNClNOHCl-ClNOHOH3.a或g卤代吡啶的亲核取代机理：•制备a-吡啶酮的其它方法例：好离去基NClNOHNaOHNHO异构化NHOa-吡啶酮（仍有芳香性）反应易进行NNH2(1)NaNO2,HCl(2)H2O,NOHNHO异构化NNaNH2•其它取代例子取代机理NNH2NClNH3,ZnCl2NClPhNH2NNHPhNBrNH3NNH2BrBrNOCH3NClNaOCH3HOCH3,NNH3NClNH3,ZnCl2ZnCl2ClNNH2ZnClCl-HClNNH2-ZnCl2NH2,Pt0.3MPNHNNHNHSn/HClorNa/EtOHH2,Ni四．吡啶的还原和氧化1.吡啶的还原吡啶环比苯环易被还原喹啉1,2,3,4-四氢喹啉十氢喹啉2.吡啶的氧化•氧化在侧链上•氧化在N上NCH3KMnO4NCOOHNNCH3NCOOHHNO3尼古丁(烟碱)烟酸N-氧化吡啶R3NH2O2R3NONH2O2HOAcNO对比：叔胺的H2O2氧化胺氧化合物二、喹啉和异奎琳NN喹啉异喹啉又名氮杂萘,存于煤焦油中。具有抗癌作用的喜树碱分子中就含有喹啉环。NNOOC2H5OHO喜树碱喹啉本身具有抗疟疾作用。化学性质弱碱性，亲电取代反应进入苯环，亲核取代反应进入吡啶环。喹啉的碱性与吡啶相当。NN9.18.8PKb1.亲电取代反应亲电取代反应进入苯环2.亲核取代反应亲核取代反应进入吡啶环3.氧化和还原反应加氢还原在吡啶环NNNNa+C2H5OHH2/Pt四氢喹啉十氢喹啉5．喹啉和异喹啉衍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。奎宁（金鸡钠碱）存在于金鸡钠树皮中，有抗疟疾疗效氯喹（合成抗疟疾药）罂粟碱吗啡海洛英