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第十章 杂环化合物
第十章 杂环化合物
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第一节 杂环化合物的分类和命名
一、杂环化合物的分类
二、杂环化合物的命名
第二节 呋喃、噻吩、吡咯及吡啶的化学性质
一、取代反应
二、氧化反应
三、加成反应
四、酸碱性
第三节 重要的杂环化合物
一、α—呋喃甲醛
二、吲哚
三、喹啉
四、三氯均三嗪（三聚氯氰）
第一节 杂环化合物的分类和命名
一 、杂环化合物的分类
1.单杂环
按英文名字音译
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2.稠杂环：
按英文名字音译
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二、 杂环化合物的命名
1.按英文名字音译，选用同音汉字，加上“口”字旁命名
2.把杂环当作杂原子取代相应碳环上的碳原子而得的化合物，命名时在相应的碳环名字前面加上杂原子的名字。例如：
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当杂环上有取代基时，命名以杂环为母体；但当环上连有－SO3H、
–CHO、－COOH等基团时，则把杂环当作取代基。杂环上的编号从杂原子开始，顺着环编号。当环上含有2个或2个以上相同杂原子时，从连有取代基或氢原子的杂原子开始编号，并使杂原子的位号和最小。当含有不相同的杂原子时，则按氧、硫、氮顺序依次编号。例如：
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第二节 呋喃、噻吩、吡咯及吡啶的化学性质
一 取代反应: 与苯相似，呋喃、噻吩、吡咯及吡啶等芳杂环碳原子上的氢原子，也能被亲电试剂取代，生成芳杂环的衍生物。
1、卤代
卤代反应比苯容易
呋喃
噻吩
吡咯
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吡啶则在较剧烈的条件下才被取代。例如：
呋喃、噻吩、吡咯在强酸性条件下易发生环的破坏，所以硝化时不用浓硝酸和浓硫酸的混合物，而是用比较缓和的试剂，如乙酰基硝酸酯(CH3COONO2)。乙酰基硝酸酯为无色、发烟、易吸潮液体，因易爆炸，应即用即配。
吡啶硝化比较难，需要剧烈的条件和较长的反应时间，而且产率很低。例如：
2、硝化
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呋喃、吡咯在强酸条件下易发生环的破裂，磺化用吡啶三氧化硫
噻吩比较稳定，可用浓硫酸磺化，室温下反应生成噻吩磺酸：
苯在同样条件下不发生反应，因此可利用此性质从含少量的噻吩的苯中除去噻吩。吡啶磺化比较困难。例如：
3、磺化
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二、氧化反应
吡咯等五元杂环化合物，其环上的电子云密度比较大，所以容易被氧化。氧化导致环的破裂和聚合物的形成，特别是在酸性条件下，由于H 与氮、氧、硫上的孤对电子结合，破坏了芳香结构，使环具有环烯的性质，氧化反应更容易发生。所以硝化和磺化反应不宜用强酸性试剂。
+
吡啶比苯环更稳定，比苯更难氧化，但在氧化剂的作用下，含α-氢的侧链能被氧化。例如：
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三、加成反应
五元杂环化合物在加热、加压及催化剂作用下，发生加氢反应。
吡啶较苯容易加氢，用铂作催化剂，在常温常压下得到六氢吡啶，产率较高。
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四、酸碱性
吡咯从行式上看，是一个环状的仲胺，但因其氮原子上孤对电子参与了共轭，减弱了吸引H+的能力，所以碱性极弱，一般不能形成稳定的盐。其碱性如下：
另一方面，吡咯能与钾、钠或固体氢氧化钾、氢氧化钠作用，生成盐，所以吡咯具有弱酸性。例如：
吡咯钾盐遇水即分解，常用来合成吡咯的衍生物。
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吡啶氮原子上的一对孤对电子未参与共轭，所以能接受质子，它是一个弱碱。它的水溶液能使石蕊试纸变蓝，碱性比苯胺强，但比脂肪胺和氨弱：
和苯胺相似，吡啶能与酸结合成盐，也能与卤化物等成季铵盐
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第三节 重要的杂环化合物
一、α-呋喃甲醛 (糠醛)
α-呋喃甲醛是呋喃衍生物。纯的糠醛为无色液体，沸点为162℃ ，熔点为-36.5℃ ，可溶于水，并能与醇、醚混溶，是一种优良的溶剂，也是有机合成的重要原料。
糠醛是不含α-氢的醛，其化学性质与苯甲醛相似。例如，可以发生银镜反应，在浓碱条件下发生康尼查罗(Cannizzaro)反应：
糠醛在乙酸的存在下与苯胺发生反应，显红色，可用来鉴别糠醛。
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二、吲哚
吲哚为结晶固体，可溶于热水、乙醇及乙醚中。纯吲哚在浓度极稀时，有花香味，用于香料工业。
β-羟基吲哚是吲哚的重要衍生物，黄色结晶固体。它有烯醇式和酮式两种异构体，两种异构体以互变行式同时存在：
β-羟基吲哚在空气中氧化生成靛蓝，氧化时是酮式异构体参与反应：
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靛蓝是最早发现的天然染料之一，为深蓝色固体，熔点为390～392℃ ，能升华。靛蓝不溶于水、乙醇及乙醚，但能溶于氯仿、硝基苯和苯胺。染色时，必须先用保险粉(Na2S2O4)在碱溶液中将靛蓝还原成溶于水的靛白，染色后再用空气氧化，所以靛蓝属于还原染料。反应式如下：
三、 喹啉
喹啉为无色油状液体，沸点为238 ℃，难溶于水，易溶于有机溶剂中，有恶臭。喹啉的化学性质与吡啶相似，叔胺，弱碱性，能与强酸作用生成盐，与卤代烷作用生成季铵盐。喹啉分子中，由于氮原子的吸电子作用，亲电试剂比较容易进攻喹啉中的苯环部分，例如：
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四、三氯均三嗪（三聚氯氰）
含有3个氯原子的六元单杂环称三嗪。
3个氮原子相互在间位，
称为均三嗪或称1，3，5-三嗪。
三氯均三嗪是其重要的衍生物。
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三氯均三嗪也称三聚氯氰，是重要的染料中间体。
如果用D-NH2表示含有氨基的染料母体，这个氨基与活性基三聚氯氰中的氯原子进行部分氨解反应，就生成了活性染料。
由于三聚氯氰上的碳原子分别与氮及氯相连，氮和氯的电负性都比碳大，因此该碳原子带部分正电荷，纤维素分子中的羟基或羊毛分子中的氨基就容易与其发生亲核反应，染料和纤维之间形成化学建，大大提高了染色牢度。
活性染料及其染色原理示意式
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