【#第一文档网# 导语】以下是®第一文档网的小编为您整理的《杂环化合物》，欢迎阅读！
杂环化合物 杂环化合物是一种含有环的化合物，这个环由一种以上原子所组成。 一般将杂环化合物分为两类：一类是脂肪族杂环化合物，另一类是具有方向性的杂环化合物 。杂环化合物在日常生活中应用广泛。是合成药物，合成染料，合成材料的重要原料之一。是一大类有机化合物。在理论上和实际中都有十分重要意义。 杂环化合物已经成为芳香性杂环化合物的代名词。杂环化合物数目很多，根据环的大小，杂原子的多少和单环、稠环来分类。最常见的和最稳定的是五元和六元单杂环及其相应的稠杂环，咋换上的编号一般是从杂原子开始，从阿拉伯数字1、2、3表示顺次，如同环中含有不同杂原子时，按O\S\N先后顺序排列进行编号，若有取代基则要考虑到取代基编号最小。 五元杂环-- 五元杂环中含有两个杂原子，其中一个必须是N原子（称固定氮原子）的叫做唑，第二个原子为氧原子的叫恶唑；第二个原子为硫原子的叫噻唑，第二个原子为氮原子的叫咪唑或吡唑，命名时还要标出两个杂原子的位置。即为1,2-唑 六元杂环 含有两个杂原子的六元环有三种情况：杂原子互为邻位、间位、和对位。含有两个氮原子的叫二嗪。如”吡啶“含一个氮原子的吡啶 稠杂环 稠杂环是两个以上环稠合而成，其中一个是基本环，另一个是附加环，命名时附加环在前，基本环在后。 单环都可以作为基本环，个别稠杂环是基本环，如吲哚（苯并吡咯），喹啉（苯并吡啶），嘌啉（嘧啶并吡唑) 由芳环与杂环组成的稠杂环。杂环优先（即杂环为基本环），如：苯并呋喃、苯并咪唑，由两个杂环组成的稠杂环，大环优先于小环。环数相同时，N、O、S杂原子顺序确定。如；吡咯并吡啶，噻吩并吡咯。环上杂原子数目多的优先，杂原子数目相同时，杂原子种类多的优先例如：吡啶并嘧啶、咪唑并恶唑、咪唑并噻唑。环上杂原子数目及种类都相同时，同环杂原子编号低的优先。 （2）稠环共用边的标记。附加环按其杂环的编号顺序编号，并以阿拉伯数字1、2、3.。。将各原子进行标记，苯环上的原子不需要编号，命名时在附加环名称的后面加一个并字。 （3）基本环编号标记，基本环按原杂环的编号顺序编号，并以a\b\c\d将各边进行标记。稠杂环命名时，在附加环的并字之后和基本环之间加上方括号，方括号里加上阿拉伯数字和abcd等，其间加一短横。 含一个杂原子的五元杂环化合物 呋喃、噻吩、吡咯是最重要的一类五元杂环化合物，近代物理研究法表明，这三个化合物都为平面结构，环上所有原子都是SP2杂化，头头重叠形成西格玛键。每个碳原子都有一个未杂化的带一个电子的P轨道，而杂原子P轨道中有一对电子。着五个P轨道都垂直于所在平面肩并肩交盖，形成闭合的环状共轭体系。体系中派电子数为6，复核人胡克尔规则，所以这三个杂环都具有芳香性 芳香性的化学行为表现在环上易取代，不宜加成或开环，分子能量低而稳定。噻吩中氮原子体积大，环内键角张力最小，稳定性高，芳香性强。吡咯、呋喃环内张力接近，但吡咯中氮原子电负性小，孤对电子想环上离域的程度高，因而它芳香性大一点，但相比苯环，上述三种环的环内张力都大，其稳定性即芳香性都比苯小。 呋喃、噻吩、吡咯的化学性质 （1）亲电取代反应 由于呋喃、噻吩、吡咯都具有芳香性，所以都容易进行亲电取代反应，五元杂环中杂原子具有供电子作用，增加环上碳原子的电子云密度。这个六电子体系是五个原子，他们都比苯活泼，它们的活性同苯酚，苯胺相似。 呋喃、噻吩、吡咯的亲电取代反应都是在a位。因为亲电取代反应历程是加成-消去反应，亲电加成生成的中间体在a-位要比在b位的稳定，生成a位的中间体有烯丙位的作用，而生成b位的不存在这种稳定作用。，这些化合物由于本身活泼性不如苯，所以亲电取代反应需要改变反应条件，采用较温和的条件。 (1)磺化 吡咯，呋喃磺化不能用浓硫酸，通常采用吡啶和三氧化硫的配合物 噻吩的稳定性比呋喃和吡啶好，反应活性比苯高，故在常温下用浓硫酸就可以使噻吩磺化。实验室也常利用这一原理洗去苯中的噻吩而得到无噻吩苯。 （2）硝化 为避免HNO3氧化，一般采用乙酸酐和硝酸反应生成的硝酸乙酰酯来作为硝化试剂，这样就可以在温和条件下进行硝化反应 （3）卤化 由于这些杂环化合物很活泼，氯化、溴化都不需催化剂，为了避免多取代物生成，往往采取温和条件，如低温、低浓度进行。 （4）酰基化反应 对于呋喃和噻吩进行博克酰基化反应时需用SnCl4,BF3等较温和的催化剂，对活性较大的吡咯可不用催化剂，直接用酸酐酸化 （5）呋喃的特殊反应 呋喃的芳香性差，容易开环，催化氢化生成四氢呋喃THF是性能很好的有机溶剂，能溶于水。 呋喃的芳香性差还表现在二烯烃性质，如能和顺丁烯二酸酐进行四加二反应。 （6）吡咯的特殊性质 吡咯为无色油状液体，沸点131.有微弱的类似苯胺的气息。 吡咯的碱性：从表面看吡咯是仲胺，实际上他的碱性很弱，这是因为氮原子上的孤电子对参与环的共轭，不能再与质子结合，吡咯氢化后得到的罒氢吡咯却具有很强的碱性，显然是结构上发生了变化。 吡咯的碱性比苯胺还弱，但却表现出具有弱酸性，其酸性比醇强，比分弱，它可以与强碱或金属作用生成盐。 （7）吡咯的特殊反应 由于吡咯上的电子云密度比呋喃、噻吩大，它能发生一系列类似苯胺或苯酚的亲电取代反应 重氮盐是很弱的亲电试剂，需要酚和芳胺这类富电子的芳香环才能与其反应，而吡咯能顺利地与其反应。 含两个杂原子的五元杂环化合物 唑的另外一个氮原子与原呋喃、噻吩、吡咯环上的杂原子不同。只有一个单电子占据在P轨道上，并参与共轭，从而组成一个5原子6派电子的环状闭合共轭体系。具有方向性而一对孤对电子没有参与成键，具有碱性 唑类化合物的碱性一般较弱。其原因有二：一是这个固定氮原子的孤对电子占据SP2杂化轨道，一般胺分子没这么多S成分，它对核外电子束缚力大碱性弱，二是由于另一个杂原子的吸电子诱导效应，使碱性更弱，其中恶唑的碱性最弱，咪唑最强。 唑环具有芳香性，也能发生卤化、硝化、磺化等亲电取代反应。由于固定氮原子电负性比碳原子大，在环上的作用相当于一个吸电子基，和呋喃、噻吩、吡咯相比其环上电子云密度降 本文来源：https://www.dywdw.cn/dab01edf89eb172ded63b7b6.html
下载此文档
搜索文档
阅读：
文档下载
2023-02-01
