文档介绍：第十八章杂环化合物
[目的要求]:
掌握杂环化合物的分类和命名;
掌握五元杂环化合物的结构和化学性质,了解它们的制法;
掌握糠醛的性质,了解一些含五元杂环化合物的用途;
掌握吡啶的结构和化学性质,了解一些含六元杂环化合物的用途;
了解生物碱的一般性质和提取方法。
[教学内容]:
杂环化合物的分类和命名
五元杂环化合物
六元杂环化合物
生物碱
什么是杂环化合物?
组成:除C原子外,还含有其它原子。
结构:具有芳香性(闭环共轭体系)。
§18-1 杂环化合物的分类和命名
分类
二、命名
。
①杂环的编号从杂原子起依次1,2,3 ……(或:α,β,γ……)。
②如环上不止一个杂原子时,则从O、S、N的顺序依次编号。
③有两个相同杂原子的,应从连有H原子或取代基的开始编号。
④编号时注意杂原子或取代基的位次之和最小。
表18-1杂环的结构和名称。
§18-2 五元杂环化合物
——吡咯、呋喃、噻吩
一、结构
据现代物理方法证明:
①呋喃、吡咯、噻吩是一个平面结构。
②环上的C原子和杂原子都是以SP2杂化轨道成键的。
③五个没有杂化的P轨道垂直于环平面,形成闭合共轭体系。
④属于富电子芳环。
⑤环形π电子分布于杂环平面的上、下两方。
⑥共轭能
苯
噻吩
吡咯
呋喃
共轭能kJ/mol
152
①符合休克尔规则,π电子数为6。
②芳香性比较(易取代、难加成、难氧化):
苯>噻吩> 吡咯>呋喃
③解释
环的稳定性:苯> 噻吩> 吡咯> 呋喃
二、化学性质
①卤代
②硝化
乙酰***酯是较为温和的砂化剂,用时临时制备。
③磺化
噻吩在室温下可直接磺化,生成溶于水的α-噻吩磺酸。这个反应常用来除去粗苯中的噻吩。吡咯和呋喃对酸敏感,吡咯在酸性条件下易聚合;呋喃遇酸要开环,故需与吡啶三氧化硫为磺化剂。
④乙酰化
⑤亲电取代反应小结
> 呋喃> 噻吩>> 苯
溴化相对速度: 3*1018 6*1011 5*1011 1
-2
五元杂环
溴化(25℃)
三***乙酰化(75℃)
乙酰化(75℃)
甲醛化(75℃)
呋喃
1
1
1
-
吡咯
×106
×105
-
-
噻吩
×10-3
×10-3
×10-2
×10-2
b. 亲电基团一般进入杂原子的邻位
静态时,α-位上的电子云密度较其它位大。
呋喃加成反应的较容易。
①呋喃的双烯特征
②吡咯的弱酸性和弱碱性
弱酸性吡咯N原子上的H原子都有微弱的酸性
酸性比较: 苯酚> 吡咯> 乙醇
Ka *10-10 10-15 10-18
弱碱性
苯***> 吡咯
Kb *10-10 *10-14
①呋喃使盐酸浸过的松木片显绿色。
②噻吩和吲哚醌在硫酸作用下发生兰色反应。
噻吩在浓硫酸的作用下与松木片能呈现兰色反应。
③浸盐酸的松木片遇吡咯蒸气显红色。
三、糠醛(α-呋喃甲醛)
催化加氢
②氧化
顺丁烯二酸酐
③歧化
④安息香缩合
⑤合成四氢呋喃作为溶剂
***醋酸盐溶液显深红色。
:①糠醛是良好的溶剂;
②广泛用于油漆及树脂工业;
③合成苯酚糠醛塑料。
四、呋喃、噻吩、吡咯的制备
帕尔-诺尔合成法:用1,4-二***合成。
五、噻唑和咪唑
:是稳定的环,在空气中不会自动氧化。
青霉素G中四元环内酰***很不稳定,对酸、碱都很敏感,特别容易被酸水解。口服后在胃中水解,β内酰***的四元环打开而失效,现口服青霉素就是将其中-CH2C6H5换为
碱性比噻唑强。
可与强酸生成稳定的盐。
②有微弱的酸性。
③易发生亲电取代反应。
④互变异构现象
⑤自然界中的咪唑环