20-1第二十章雜環(huán)化合物

(Heterocycles)20-2雜環(huán)化合物的概述五元雜環(huán)化合物六元雜環(huán)化合物稠雜環(huán)化合物20-3雜環(huán)化合物：由碳原子和至少一個其它原子，如

氧、硫、氮等組成的環(huán)稱為雜環(huán)。

含有雜環(huán)的化合物稱為雜環(huán)化合物。

在組成上：環(huán)中除C原子外，還有雜原子，如O,S,N等。

在結(jié)構(gòu)上：具有閉合的環(huán)，有的具有共軛體系。雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物數(shù)量很多，占有機化合物的1/3，是一類重要的化合物。20-4O????S????NH??吡咯呋喃噻吩N??吡啶喹啉N??N??異喹啉芳香雜環(huán)化合物20-5

五元雜環(huán)化合物

呋喃噻吩吡咯噻唑咪唑FuranThiophenePyrroleImidazoleThiazole20-6吡咯NH??氮上的孤對電子是環(huán)上p體系的一部分，環(huán)上6p

電子。20-7呋喃、噻吩氧或硫原子上有兩對孤對電子。一對在p

軌道上，是環(huán)p

體系的一部分；另一對在sp2

雜化軌道上，不是環(huán)p

體系的一部分。硫原子上的3p

軌道和碳原子的2p

軌道重疊沒有完全2p

軌道之間的重疊有效。O????S????20-8結(jié)構(gòu)呋喃噻吩吡咯6個P電子互相交蓋形成閉合的共軛大鍵，電子數(shù)符合4n+2規(guī)則，具有芳香性。20-9結(jié)構(gòu)特征五元雜環(huán)化合物是5個原子，6個電子，電子云密度較苯環(huán)高，發(fā)生親電取代反應(yīng)的活性較苯環(huán)高。呋喃噻吩吡咯它們的活性是：吡咯>呋喃>噻吩>苯環(huán)，而取代一般在-位20-10由于雜原子的存在，雜原子周圍(-位)的電荷密度較高，環(huán)不如苯環(huán)穩(wěn)定，易被破壞。即芳香性不如苯環(huán)典型。芳香性大小是：苯>噻吩>吡咯>呋喃

如呋喃易發(fā)生雙烯合成，介于芳香族和脂肪族之間的化合物。結(jié)構(gòu)特征20-11五元雜環(huán)的化學(xué)反應(yīng)20-12呋喃的取代反應(yīng)20-13呋喃的取代反應(yīng)機理20-14呋喃的取代反應(yīng)機理20-15呋喃的水解20-16呋喃與親二烯體的D-A反應(yīng)20-17吡咯的弱酸性20-18吡咯的親電取代反應(yīng)20-19噻吩的親電取代反應(yīng)20-20噻吩與親二烯體的D-A反應(yīng)20-21五元雜環(huán)的氫化反應(yīng)20-22六元雜環(huán)化合物

吡啶嘧啶Pyridine20-23N??吡啶C，N原子都是sp2

雜化，6個P電子形成共軛鍵。氮上的孤對電子是在sp2雜化軌道上不是環(huán)上p體系的一部分。20-24吡啶的堿性N上的孤對電子可吸收H+，因此，吡啶具有堿性，其堿性大小順序為：第三胺>吡啶>苯胺Kb:10-52.9x10-91.8x10-1020-2520-26吡啶的親電取代反應(yīng)性由于N的吸電子性（相當(dāng)于苯環(huán)上的NO2）使得環(huán)上的電子云密度降低不均勻，、、(o,p)位降低多，-位降低少。親電取代反應(yīng)比苯困難，反應(yīng)性與硝基苯相當(dāng)，且易發(fā)生在-位。20-27吡啶的親電取代反應(yīng)20-28吡啶的親電取代反應(yīng)20-29吡啶的親核取代反應(yīng)苯環(huán)一般不發(fā)生親核取代，但吡啶環(huán)上電子云密度低，可以發(fā)生親核取代，反應(yīng)在-位。如，20-30示例20-31NaOCH3CH3OH在該反應(yīng)條件下，2-氯吡啶比氯苯快230,000,000倍。ClNOCH3N50°C示例ClN?

?OCH3????–??ClNOCH3????–????氮比碳電負(fù)性高，更能夠穩(wěn)定帶負(fù)電荷的中間體，所以反應(yīng)速度快。20-32吡啶的氧化反應(yīng)20-33取代吡啶的氧化反應(yīng)由于電子云密度降低，吡啶比苯環(huán)對氧化劑穩(wěn)定。20-34

稠雜環(huán)化合物吲哚喹啉異喹啉吖啶嘌呤20-35吲哚吲哚與吡咯一樣，也有弱酸性，也能發(fā)生親電取代反應(yīng)，取代在3-位上。20-36吲哚的酸性20-37吲哚的親電取代反應(yīng)20-3820-39吲哚的衍生物色氨酸糞臭素-吲哚乙酸，植物生長激素，對棉花效果最好。吲哚化合物是很好的香料，在極稀濃度時具有香味，濃度大時具有臭味。20-40喹啉多種抗瘧疾藥物，均含有喹啉環(huán)20-41喹啉的親電取代反應(yīng)20-4220-43喹啉的親核取代反應(yīng)20-44喹啉的氧化還原反應(yīng)20-45喹啉的合成—斯克洛浦（Skraup）合成20-46喹啉的合成—多布納-米勒(Doebner-Miller)合成20-47吡咯的合成—帕爾-克諾爾(Paul-Knorr)合成20-48實例20-49合成方法20-5020-51下列系列反應(yīng)是美國輝瑞公司抗高血壓藥品Istin的商業(yè)合成路線，該藥的年銷售額達(dá)30億美元，根據(jù)其合成路線回答下列問題。1、提出STEP1反應(yīng)條件和該反應(yīng)的機理