第14章 杂环化合物 课件(共27张PPT)- 《有机化学（第四版）》同步教学（高教版）

(课件网) 第十四章 杂环化合物 杂环化合物的分类和命名； 呋喃、吡咯、噻吩的结构与性质； 糠醛的制备与性质； 吡啶的结构与性质； 烟碱等重要的吡啶衍生物。 主要内容： 了解杂环化合物的分类和命名； 理解杂环化合物的结构与芳香性； 掌握呋喃、吡咯、噻吩和吡啶的性质； 了解重要的稠杂环化合物的性质。 学习目标： 　　分子中含有由碳原子和其它原子共同组成的环的化合物称为杂环化合物。杂环中的非碳原子称为杂原子，最常见的杂原子有N、O、S等。象环醚、内酯、环酐及内酰胺等似乎也应属于杂环化合物。但是，由于这些环状化合物容易开环形成脂肪族化合物，其性质又与相应的脂肪族化合物类似，因此，一般不放在杂环化合物中讨论。本章讨论的是环系比较稳定，并且在性质上具有一定芳香性的杂环化合物。 第一节 杂环化合物的分类和命名法 一、杂环化合物的分类 根据环数的多少分为单杂环和多杂环；单杂环又可根据成环原子数的多少分为五元杂环及六元杂环等；多杂环稠杂环、桥杂环及螺杂环，其中以稠杂环较为常见。 　　杂环化合物的名称包括杂环母体及环上取代基两部分。杂环母环的命名有音译法和系统命名法两种。 　　1.音译法：是用外文谐音汉字加"口"偏旁表示杂环母环的名称。如呋喃等。 2.系统命名法：是把杂环看作杂原子转换了相应碳环中的碳原子，命名时以相应的碳环为母体，在碳环名称前加上杂原子的名称，称为“某（杂）某”。如吡啶称为氮（杂）苯，喹啉称为1-氮（杂）萘。 二、杂环化合物的命名 杂环母环的编号规则： （1）含1个杂原子的杂环，从杂原子开始用阿拉伯数字或从靠近杂原子的碳原子开始用希腊字母编号。 （2）如有几个不同的杂原子时，则按O、S、-NH-、-N=的先后顺序编号，并使杂原子的编号尽可能小。 （3）有些稠杂环母环有特定的名称和编号原则。 杂环的命名如右： 　呋喃、噻吩、吡咯结构上有共同点：即环上原子共平面，彼此以σ键相连接；每一碳原子还有一个电子在p轨道上，杂原子有两个电子在p轨道上，这五个p轨道垂直于环所在的平面相互交盖形成大π键—一个闭合的共轭体系。它们环上都有六个π电子，都具有芳香性。 第二节 五元杂环化合物 一、五元杂环化合物的结构 呋喃、噻吩和吡咯的球棒结构式 　　五元杂环化合物不溶于水，易溶于有机溶剂。呋喃、吡咯、噻吩为液体，有特殊的气味。 几种常见的杂环化合物的物理性质 二、五元杂环化合物的物理性质 1.亲电取代反应 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。呋喃、噻吩、吡咯是平面形分子，分子内都存在封闭的共轭体系，具有类似苯环的结构。由于成环的原子只有五个，而杂原子有两个电子参与共轭，所以，环上的电子云密度比苯环的大，比苯容易发生亲电取代反应；由于杂原子的吸电子作用，使得α位的电子云密度大于β位的，亲电取代一般发生在α位。 三、五元杂环化合物的化学性质 （1）卤代反应 （2）硝化反应 呋喃、噻吩、吡咯易在强酸性条件下发生环的破裂，所以硝化时不用浓硝酸和浓硫酸的混合物，而用比较缓和的试剂，如乙酰基硝酸酯（CH3COONO2）。乙酰基硝酸酯是无色发烟易吸潮的液体，因易爆炸，在使用时配制： （3）磺化反应 呋喃、吡咯容易在强酸性条件下发生环的破裂，所以磺化时用吡啶三氧化硫。 噻吩比较稳定，可用浓硫酸磺化，室温下即可反应，生成2-噻吩磺酸。 2.还原反应 五元杂环化合物在加温、加压及催化剂作用下，可加氢还原。 呋喃作重要的衍生物是呋喃甲醛，俗称糠醛。它的制备方法使用3%~5%H2SO4水解糠皮、玉米芯、花生皮等农副产物。 四、重要的五元杂环化合物—糠醛 糠醛是无色液体，沸点162℃ ... ...