第十二章雜環(huán)化合物HeterocyclicCompounds內(nèi)容提綱：

Ⅰ雜環(huán)化合物的命名

Ⅱ雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)*

Ⅲ雜環(huán)的反應(yīng)*Ⅳ雜環(huán)的合成

V生物堿簡(jiǎn)介重點(diǎn)：

Ⅰ雜環(huán)化合物的命名

Ⅱ雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)*

Ⅲ雜環(huán)的反應(yīng)*

難點(diǎn)：

雜環(huán)的反應(yīng)，雜環(huán)的合成1第12章.雜環(huán)化合物課時(shí)及討論安排：第一次課（4.20）一、雜環(huán)化合物的命名（第六組）二、雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)（第五組）三、五元雜環(huán)化合物的親電取代反應(yīng)（第五組）四、五元雜環(huán)化合物的加成反應(yīng)（第三組）第二次課（4.22）五、唑的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)（第四組）六、吡啶、稠雜環(huán)的取代反應(yīng)（第四組）七、雜環(huán)化合物的氧化及其它反應(yīng)（第四組）八、雜環(huán)化合物的合成（第二組）2第12章.雜環(huán)化合物含一個(gè)雜原子含二個(gè)雜原子雜環(huán)分類：

呋喃噻吩吡咯Furanthiophenepyrrole

吡唑咪唑噻唑Pyrazoleimidazolethiazole單雜環(huán)五元雜環(huán)六元雜環(huán)嘧啶吡嗪Pyrimidinepyrazine含二個(gè)雜原子含一個(gè)雜原子吡啶吡喃Pyridinepyran3第12章.雜環(huán)化合物五元雜環(huán)與苯環(huán)稠合苯并呋喃benzofunan吲哚indole苯并噻唑benzothiophene稠雜環(huán)六元雜環(huán)與苯環(huán)稠合喹啉quinoline異喹啉isoquinoline雜環(huán)與雜環(huán)稠合嘌呤purine蝶啶pteridine4第12章.雜環(huán)化合物I雜環(huán)化合物命名我國(guó)一般采用音譯法，即按英文名稱音譯。如：5第12章.雜環(huán)化合物

2、命名的編號(hào)規(guī)則a、從雜原子開始編號(hào)，兼顧取代基；b、稠環(huán)從大環(huán)的雜原子開始編號(hào)；c、有不同的雜原子，則按照O、S、N原子順序。例如：呋喃-2-甲醛（糠醛）2-甲基咪唑噻唑2-氨基吡啶吡啶-3-甲酸（煙酸）6-氨基嘌呤（腺嘌呤）8-羥基喹啉3-吲哚乙酸6第12章.雜環(huán)化合物噁唑噻唑咪唑OxazoleThiazoleImidazole5-乙基噻唑4-氨基嘧啶2-甲基-5苯基噁唑5-ethylthiazole4-aminopyrimidine2-methyl-5-phenyloxazole7第12章.雜環(huán)化合物II雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)3、吡咯、呋喃、噻吩、吡啶的結(jié)構(gòu)

2、苯系芳烴與非苯系芳烴

1、休克爾規(guī)則比較吡咯、吡啶和苯胺的堿性！8第12章.雜環(huán)化合物偶極矩

0.70D0.51D1.81D2.22D1.73D1.90D1.58D鍵長(zhǎng)芳香性：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃>吡啶9第12章.雜環(huán)化合物2、吡咯、呋喃、噻吩的化學(xué)性質(zhì)

a)

鹵代：（1）親電取代反應(yīng)（ElectrophilicSubstitution）

反應(yīng)活性：噻吩、吡咯、呋喃＞苯單取代位置：α-位10第12章.雜環(huán)化合物因?yàn)橹虚g體的穩(wěn)定性：

吡咯在2-或3-位取代的共振式如下：11第12章.雜環(huán)化合物b)硝化12第12章.雜環(huán)化合物c)磺化13第12章.雜環(huán)化合物a.活性順序：吡咯＞呋喃＞噻吩＞苯b.親電取代通常主要發(fā)生在2位（α-

位）d)付—克酰基化小結(jié)：14第12章.雜環(huán)化合物e)吡咯的特征反應(yīng)：吡咯具有較弱的酸性和堿性KNH2,液NH3C2H5MgBr干醚△

1.CO22.H3O+RXRCOCl15第12章.雜環(huán)化合物（2）加成反應(yīng)（AdditionReaction）H2,PdH2,MoS2H2,Ni順丁烯二酸酐苯炔（3）水解反應(yīng)16第12章.雜環(huán)化合物(三)呋喃、吡咯和噻吩環(huán)的制法

呋喃容易從糠醛去羰基得到：

噻吩可以用丁烷或丁烯與硫磺加熱反應(yīng)得到：以氧化鋁為催化劑，可以實(shí)現(xiàn)呋喃、吡咯和噻吩環(huán)的互變（Yuyev反應(yīng)）17第12章.雜環(huán)化合物實(shí)驗(yàn)室制法--帕爾－克諾爾(Paal-Knorr)法。α－氨基酮β－二羰基化合物18第12章.雜環(huán)化合物4、呋喃、吡咯的重要衍生物

（1）糠醛(Furfural)制法：由玉米芯、高粱桿、棉籽殼、燕麥殼、谷糠等農(nóng)副產(chǎn)品經(jīng)稀硫酸處理而制得。(C5H8O4)n+nH2O5%硫酸加熱水解nC5H10O5聚戊糖戊糖HO–CH——CH–OH||H–CHCH–CHO||OHOH

△

–3H2O糠醛（b.p.162℃）19第12章.雜環(huán)化合物性質(zhì)：濃NaOH2-呋喃甲酸2-呋喃甲醇O2，V2O5300℃順丁烯二酸酐H2ZnO-Cr2O3

糠醇四氫糠醇ZnO-Cr2O3

400℃呋喃四氫呋喃（THF）糠醛Cannizaro歧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)脫羧反應(yīng)20第12章.雜環(huán)化合物（2）卟啉及衍生物卟啉環(huán)血紅素由四個(gè)吡咯環(huán)和四個(gè)次甲基(－CH=)交替相連組成的大環(huán)叫卟啉環(huán)(又稱為卟吩)，卟啉的化合物廣泛存在于自然界中。21第12章.雜環(huán)化合物22第12章.雜環(huán)化合物（3）含吡咯、呋喃、和噻吩的稠環(huán)化合物吲哚Indole2134567苯并呋喃Benzofuran苯并噻吩Benzothiophene23第12章.雜環(huán)化合物二.含兩個(gè)雜原子的五元雜環(huán)(azole)1,2-唑異噁唑異噻唑吡唑isoxazoleisothiazolepyrazole1,3-唑噁唑噻唑咪唑OxazoleThiazoleImidazole24第12章.雜環(huán)化合物1,2-唑與1,3-唑的親電取代反應(yīng)的活性順序有：

1,2-唑1,3-唑堿性：

1結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)25第12章.雜環(huán)化合物親電取代反應(yīng)1，2-唑取代在4-位26第12章.雜環(huán)化合物唑的烷基化或酰基化通常發(fā)生在氮原子上。27第12章.雜環(huán)化合物2、1，2-唑與1，3-唑的合成

1，2-唑可用1，3-二羰基化合物合成1，3-唑可用含有雜原子的1，4-二羰基化合物合成28第12章.雜環(huán)化合物3、咪唑、噻唑的重要衍生物

維生素B1鹽酸左旋咪唑咪唑安定29第12章.雜環(huán)化合物第二節(jié)六元雜環(huán)化合物一、吡啶(Pyridine)1.吡啶的結(jié)構(gòu)

氮原子雜化情況吡啶分子結(jié)構(gòu)P軌道Sp2軌道

吡啶

氮原子以不等性sp2雜化軌道成鍵。30第12章.雜環(huán)化合物2.吡啶的性質(zhì)堿性：吡啶為一弱堿，pKb＝8.75，其堿性比脂肪胺弱，但比苯胺強(qiáng)。吡啶能與質(zhì)子酸和非質(zhì)子酸形成鹽。31第12章.雜環(huán)化合物（1）親電取代：

吡啶可以發(fā)生鹵化、硝化和磺化，但比苯難以反應(yīng)，取代位置通常在3-位(β-位)。Cl2200℃Br2300℃

KNO3,H2SO4300~350℃

HgSO4,H2SO4220℃32第12章.雜環(huán)化合物E+進(jìn)攻3位E+進(jìn)攻2位E+進(jìn)攻4位中間體的穩(wěn)定性不穩(wěn)定共振雜合體33第12章.雜環(huán)化合物（2）親核取代：

吡啶環(huán)的一個(gè)特點(diǎn)是能發(fā)生親核取代反應(yīng)，主要形成2－位(α-位)取代產(chǎn)物。1.NaNH22.H2OLiC6H534第12章.雜環(huán)化合物吡啶環(huán)的2-位和4-位比較容易進(jìn)行親核取代，這與形成碳負(fù)離子的穩(wěn)定性有關(guān)。親核試劑在2-位和4-位進(jìn)攻，有負(fù)電荷在電負(fù)性較大的氮上的共振式參與共振，比較穩(wěn)定。2-位進(jìn)攻：3-位進(jìn)攻：4-位進(jìn)攻：35第12章.雜環(huán)化合物（3）氧化與還原：吡啶環(huán)不容易被氧化，但吡啶環(huán)上的烷基取代基容易氧化成羧基。KMnO4H+,加熱吡啶比苯容易還原，可用催化氫化或化學(xué)試劑還原為六氫吡啶。36第12章.雜環(huán)化合物（4）側(cè)鏈α-H的反應(yīng)：吡啶2,4,6-位的烷基側(cè)鏈α-H比較活波，在強(qiáng)堿催化下可進(jìn)行縮合反應(yīng)。N-烷基吡啶鹽的側(cè)鏈α-H更活波，在弱堿和室溫就能反應(yīng)。37第12章.雜環(huán)化合物

3.吡啶的合成漢奇(Hantzsch)合成法:反應(yīng)過(guò)程可能是：一分子醛與一分子β-酮酸酯先發(fā)生縮合反應(yīng)，然后與另一分子β-酮酸酯加成，再與氨發(fā)生縮合。

38第12章.雜環(huán)化合物二.喹啉、異喹啉喹啉(quinoline)異喹啉(isoquinoline)喹啉與異喹啉都是苯并吡啶，它們存在于煤焦油中，一些天然的生物堿中含有它們的結(jié)構(gòu)。喹啉從氮原子開始編號(hào)。8-羥基喹啉5-喹啉磺酸4-溴異喹啉39第12章.雜環(huán)化合物1.化學(xué)反應(yīng)取代：喹啉親電取代主要發(fā)生在苯環(huán)（5或8位），而親核取代主要發(fā)生在吡啶環(huán)（2或4位）。HNO3,H2SO452%48%51%49%Br2，濃H2SO4AgSO4,NaNH240第12章.雜環(huán)化合物氧化與還原：喹啉經(jīng)強(qiáng)氧化時(shí)，苯環(huán)氧化開環(huán)；還原時(shí)，通常吡啶環(huán)容易被還原。KMnO4,H2O100℃H2,Pd41第12章.雜環(huán)化合物喹啉的制備Skraup反應(yīng)：芳香伯胺、甘油、濃硫酸共熱縮合，再經(jīng)氧化即得喹啉環(huán)。反應(yīng)過(guò)程：42第12章.雜環(huán)化合物氯喹撲瘧喹啉喹啉有很多重要的衍生物，天然存在的金雞納堿又稱為奎寧，是治療瘧疾病的良藥。

在奎寧結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，人們又合成出了不少抗瘧的藥物，其中最重要的有氯喹、樸瘧喹啉等。

(quinine)q43第12章.雜環(huán)化合物三.嘧啶、嘌呤嘧啶是含二個(gè)氮原子的六元雜環(huán)中最重要的一種，胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶是核酸的組成成分.嘧啶胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶5-氟尿嘧啶是一種抗