80杂环化合物

第十八章杂环化合物(Heterocycliccompounds)构成环的原子除碳原子外还有其它原子的一类环状化合物。最常见的杂原子：氧、氮和硫。SNCH3HCH3OOROOHOCH3OHH3CEpothiloneA(R=H)EpothiloneB(R=CH3)一.分类和命名[命名]音译名ONHSN呋喃噻吩吡咯吡啶(Furan)(Thiophene)(Pyrrole)(Pyridine)非芳香性杂环如：ONHOONHONHN芳香性杂环如：NNNNNNH编号从杂原子开始。遇两相同杂原子,则由带取代基(或H)的杂原子开始。含多个不同杂原子,则按OSN顺序编号。咪唑噻唑噁唑嘧啶•稠杂环的编号NHNNNNHN123456712345678912345678吲哚嘌呤喹啉ONSNNNNHN123451234512345123456OO2NCHONC-N(C2H5)2ONNOOH3CCH3NNCH35-硝基-2-呋喃甲醛N,N-二乙基-3-吡啶甲酰胺1,3,7-三甲基嘌呤-2,6-二酮将取代基名称连同位号置杂环名前或名后。[环上有取代基的杂环]HNSONSNPh噻吩并吡咯萘并呋喃5-苯基咪唑并[2,1-b]噻唑噻吩并[3,2-b]吡咯萘并[1,2-b]呋喃二.五元杂环化合物1.含一个杂原子的五元杂环化合物1)呋喃、吡咯、噻吩的结构与物理性质ZZ=OSNHsp2碳原子P轨道中有一个电子，杂原子P轨道中有两个电子，形成环状离域大键。电子数:6有芳香性。离域能OSNH()KJmol6788117150环上氢核的化学位移出现在低场。OSNH6.307.406.226.687.187.047.25偶极矩OOSSNHNH0.70D0.51D1.81D1.73D1.90D1.58D[酸碱性]吡咯没有碱性,具有一定程度的酸性(pka=17.5)(1)亲电取代反应NHNHKOHNK+-+H2OCH3MgINMgI+CH4乙醚杂原子具有+C效应，活化杂环。亲电取代反应活性顺序：吡咯呋喃噻吩苯。2)呋喃、噻吩、吡咯的反应试推断呋喃、吡咯、噻吩发生亲电取代反应，比苯容易发生还是难发生？位比位活泼。亲电取代主要发生在位。亲电取代发生在位还是位？Z+E+ZHEZHEZHEZHE+++ZHE++Z=O,S,NH进攻位进攻位[分析]中间体共振结构杂化体的稳定性NHCH3CONO2O+Ac2O5oCNHNO2NHNO2+83%17%NH+NSO3+-100oCHClNHSO3H(90%)取代呋喃、噻吩、吡咯的定位效应ZG(O、P)ZG(m)Z=OSNHOG(O、P、m)Z=SNHZG(m)Z=SNHZG(O、P)ZGGSCH3O2NSH2MoS2SSRCOCRO兰尼NiH2RC(CH2)4CR+NiSOOO+OOOOOOO试写出5-甲基-2-甲氧基噻吩和3-硝基吡咯的一硝化产物的结构式并解释之。(2)加成反应3)呋喃、噻吩、吡咯的制备1,4-二羰基化合物。TsOH(或P2O5)，P2S5，NH3。TsOH甲苯，OOCH3H3COCH3H3CHOOHOHH3CCH3-H2OOCH3H3COOCH3CH3P2S5SCH3H3C甲苯，OOCH3CH3NH3NHCH3CH34)呋喃、吡咯、噻吩的衍生物(1)糠醛给出下列反应的产物结构、名称及反应类型。OCHO浓NaOHCH3COCH3，稀OH-KCN(CH3CO)2OCH3COOHABCDNHNHNCH3(CH2)4CH3NHHOOCCH2CH2CH2COOHCH2NH2灵菌红素卟吩胆色素原NNHHNN卟吩(Prophine)卟吩由四个吡咯和四个次甲基(=CH)交替相连组成的共轭体系。卟吩呈平面结构，环中间的空隙里四个氮原子可分别以共价键、配价键与不同的金属离子结合。(2)叶绿素、血红素和维生素B122.含两个杂原子的五元杂环化合物NHNONONSN吡唑噻唑噁唑异噁唑NNHHHHNHN咪唑sp2SAr-C8H17nSCH2H2Cn(OCH2CH2)4OSH17C8SC18H17n红光蓝光绿光(3)电致发光材料1).结构与物理性质HNN咪唑的线性多聚体NHNHNN吡唑的二聚体HNNHNN[碱性]NNH+H+NNHH+试推测噁唑与咪唑及1,2唑与相应的1,3唑的碱性大小。ONNNH()试比较咪唑与吡咯酸碱性的不同，并指出咪唑哪一个N原子是碱性中心。[互变异构]NNHNNHONONNHNBrNNHBr12345123453(5)-溴吡唑NNHH3CNHNH3C12345123454(5)-甲基咪唑2)唑的亲电取代反应1,2-唑亲电取代发生在C-4位；1,3-唑主要发生在C-4位。试分析中间体正离子的稳定性教材p8883)唑的衍生物NNHNH2COOHNNHNH2NNHNHCOOCH3组氨酸组胺多菌灵SNSO3浓H2SO4SNHO3S4-噻唑磺酸HNO3H2SO4NHNNHNO2N4-硝基咪唑NNH3CNH2SNCH3CH2CH2OH+Cl-噻唑环嘧啶环NSHOOCCH3CH3ONHCOCH2Ph维生素B1青霉素GNNC6H5CH3CH3O安替比林三.六元杂环化合物1)结构与物理性质1.吡啶A.吡啶有无芳香性？B.吡啶是否具有碱性？C.吡啶盐有无芳香性？D.为什么哌啶的碱性比吡啶强？NN未参与共轭未参与成键sp2NNH2.22D1.17DNHHH7.366.988.50N+HClNHCl-+NSO3CH2Cl2NSO3-+NCH3INCH3I-+NPhCOClNCOPhROHNH+Cl-+PhCOOR+环氮的碱性与亲核性2)吡啶环上的亲电取代反应N+0.18+0.05+0.15-0.58反应发生在位。、位不发生反应。NHNO3H2SO4KNO3300oCNNO2NSO3H发烟H2SO4250oC吡啶的亲电取代反应活性是大于苯还是小于苯？若发生亲电取代,则反应发生在哪一个位？试通过共振式分析中间体正离子的稳定性。教材p8983)吡啶环上的亲核取代反应吡啶环容易发生亲核取代反应。、位，以位为主。NClCH3ONaCH3OHNOCH3NClC6H5NH2NNHC6H5NNaNH2NNH2NNHNa-+H2ONC6H5LiNC6H5+LiHNNaNH2NHNH2NHNH2NHNH2NNH2比较稳定[分析中间体的共振结构]亲核试剂进攻位：教材：901[问题]3-氯吡啶和CH3ONa能发生亲核取代反应吗？4)氧化与还原NKMnO4NHOOCNNCH3HNO3NCOOHNH3NCONH2烟碱(尼古丁)烟酸烟酰胺γ-吡啶甲酸NNa,C2H5OH(无水)或H2/Ni,25oC,3大气压NH哌啶(六氢吡啶)2.嘧啶NNN(sp2)。成环的碳、氮都以一个P电子参与共轭。易发生亲核取代，不易进行亲电取代。尿嘧啶胞嘧啶NHNHOONNOHOHNHNONH2NNNH2OHNHNHOOCH3NNOHOHCH3胸腺嘧啶NNHOOCH3OHHHHOHHOH2CH脱氧胸苷四.吲哚、嘌呤、喹啉、异喹啉NH[试分析]亲电取代发生在苯环还是杂环上?并指出具体位置。亲电取代主要发生在杂环3位NH+C6H5NN+Cl-NHNNC6H5NHE+进攻2位进攻3位NHHE+NHHH+NHHH+........1.吲哚CH3ONHNHHHOCH3CH3OOCOCOOCH3OCH3OCH3NHCH2COOHNHCH2CHCOOHNH2利血平-吲哚丁酸色氨酸2.嘌呤两个互变异构体的平衡体系NNNNHNNNHN1234567899H-嘌呤7H-嘌呤核酸中存在的嘌呤环系：NNNNHNH2HNNNNHOH2NNNNNNH2OHHHOHOHHHOCH2腺嘌呤鸟嘌呤腺嘌呤核苷（腺苷）3.喹啉、异喹啉NN1)亲电取代反应试推测亲电试剂进入的位置NHNO3/H2SO40oC30min.NNO2NNO2+2)亲核取代反应NClCH3ONaCH3OH,NOCH3NC2H5MgX150oNCH2CH33)氧化及还原NCrO3NCOOHCOOHNHSn/HClNa/ROHH2/NiNH衍生物NCH(CH2)3N(C2H5)2CH3OCH3HONNOOOOH扑疟喹啉10-羟基喜树碱