有机合成.ppt讲稿10

Organic Synthesis Chapter10. Synthesis of Heterocyclic Compounds

Selected and settled by Guo-Fang LI

Department of Chemistry Shangqiu normal university

本章讲授提要第一节 杂环化合物的定义、分类与 命名 第二节 五元单杂环化合物的合成 第三节 唑化合物的合成 第四节 六元杂环化合物—吡啶

第五节 喹啉和异喹啉 第六节 嘧啶与嘌呤

概 述杂环化合物广泛地存在于自然界，是有机化 合物中数目最庞大的一类。邢其毅先生在给花 文廷《杂环化合物》一书的序言中写到：杂环 化合物占有机化合物总数的65%,论文占有机 化学的1/3…..。 生物体内具有重要生理功能的两大色素： 血红素和叶绿素具有杂环； 对生物的生长、繁殖、遗传、变异起决定 性作用的核酸具有杂环；

此外，天然和人工合成的大多数色素、 酶、染料、某些助剂，一些特殊的高分子材 料以及人类赖以生存所必须的、大量的医药、 农药也含有杂环。因而杂环化合物在发达国 家受到了化学家们的普遍重视。

第一节

杂环化合物的 定义、分类、与 命名

一、定义从广义上来讲，组成环状化合物的原子除碳 外，还有其它的原子时，这样的化合物就叫杂环 化合物。但习惯上不是如此。如：

O O O

O环氧乙烷

N H

O O

O N Hγ-丁内酰胺

氮杂环丙烷 γ-丁酸内酯

马来酸酐

这些化合物中虽然含有杂原子，但不稳定易 开环，性质类似于开链化合物。习惯上认为的 杂环化合物是：

定义：含有杂原子，具有芳香性或一定程度稳定性的环状化合物叫杂环化合物。

二、分类与命名一)、分类单杂环化合物六元杂 环化合物

含一个杂原子的五元杂环五元杂 环化合物

含两个杂原子的五元杂环

含一个杂原子的六元杂环含两个杂原子的六元杂环

杂环化合物

苯环与杂环相稠合

稠杂环化合物

杂环与杂环相稠合NNNN H

N N N H

O

N H

N

N

呋喃

咪唑

吡啶

嘧啶

吲哚

嘌呤

二)、命名杂环化合物的命名现在普遍采用的方法是：

英文名称的音译 + 口字，表示环状化合物。命名时的编号原则是： 1) 使杂原子的位次尽可能小；2)对于只含一个杂原子的化合物，编号除用阿拉伯 数字外也可以使用希腊字母； 3)对于含有两个或两个以上杂原子的化合物，为了避免 引起混乱只能用阿拉伯数字编号，而不能用希腊字母。 4)当含有的杂原子不同时编号的顺序是

O

S

NH

N

5)含有两个或以上的相同杂原子的单杂环衍生物，编 号从连有取代基(或氢原子)的那个杂原子开始，顺 序定位，使另一个杂原子的位次保持最小：

含一个杂原子的五元杂环4 5O 1

3β 2α

4 5 1N H

3β 2α

4 5S 1

3β 2α

呋喃(furan)

吡咯(pyrrole)

噻吩(thio

phene)

唑的命名含有两个杂原子的五元杂环，若至少有一个杂 原子是氮时，则该杂环化合物称为唑。4 5 N H1 3 N25 4 N3 2

4 5

N S1

3 25

4

N3 O1 2

吡唑 (pyrazole)

N1 H 咪唑 (inidazole)

噻唑 (thiazole)

噁唑 (oxazole)

γ 4 5 6 3β 2α5 6

六元杂环化合物4 3 N2

4 5 6 N3 25 6

4 N N 1

3 2

N 1 吡啶 (pyridine)

γ 4

N 1 哒嗪 (pyridazine)

N 1 嘧啶 (pyrimidine)

吡嗪 (pyrazine)

4

O 4 3 2

=

5 6 O 1 吡喃 (pyran)

3β 2α

5 6

O 1 α-吡喃酮 (α-pyrone)

3 2 O

5 6

=

O 1 γ-吡喃酮 (γ-pyrone)

例：

β —CHOO α— 2— 呋喃甲醛(糠醛)

γ 4 5 6

3β 2α

COOH

1 吡啶—3—甲酸 —吡啶甲酸

N

CH3

4 5

3 N 2

Br5

4

N2

3

N1 H5—甲基咪唑

S14—溴噻唑

稠杂环化合物5 6 7 8 N 1 4 3 26 7 8 1 5 4 3 N2

喹啉 (quinoline)4 5 6 7 N1 H 3 2

异喹啉 (isoquinoline)6 1N 2 7 5 N 8 N 4 N9 H 3

吲哚 (Indole)

嘌呤 (purine)

第二节 五元单杂环化合物的合成 这类化合物中最常见的是吡咯、呋喃和噻吩的衍生物。根据取代基的 不同，构成它们的骨架方法有下列三种：C C C C C C C C C C

+X

C

+X

C

X

C

C

+C C

X X=NR , O , S

一. 帕尔-克诺尔(C.Pall-L.Knorr)合成法 1.4-二羰基化合物在酸性条件下失水，可得到呋喃及其 衍生物。1.4-二羰基化合物与氨或伯胺反应，则可生成 吡咯衍生物。而1.4-二羰基化合物与五硫化二磷反应可 生成噻吩衍生物。此方法是制备单原子五元环化合物的一 种重要方法。该方法的关键是合成合适的1,4-二羰基化 合物。R R' O O R R R N R' O R'

R"S R'

Example1:帕尔-诺尔(Paal — Knorr合成法)P2O5 H3C CH3

O

CH2 CH3___

CH2 C___

(NH4)2CO3CH3

C O O

H3C

CH3

100℃

N HH3C CH3

P2S5

S

Example2: 1C6H5 O O C6H5 PPA C6H5 O C6H5

2

CH3 O O CH3

OCH3

CH3 N CH3 Cl

OCH3

+

H2N Cl

3H3C O O

CH3

+

P2S5

CH3

S

CH3

87%