單雜原子五元雜環(huán)化合物

1、第四章第四章 單雜原子的五元雜環(huán)單雜原子的五元雜環(huán)化化 合合 物物 在在1960年以來，許多具有重要生理活性的天然存在的五員雜環(huán)化合物的年以來，許多具有重要生理活性的天然存在的五員雜環(huán)化合物的發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn) ，研究工作發(fā)展迅速，如每年研究吡咯化合物的論文就有幾百篇，研究工作發(fā)展迅速，如每年研究吡咯化合物的論文就有幾百篇(CA)，有人稱之為吡咯化學(xué)的復(fù)興時(shí)代。有人稱之為吡咯化學(xué)的復(fù)興時(shí)代。五五員員雜雜環(huán)環(huán)體體系系（單單雜雜原原子子）飽飽和和五五員員雜雜環(huán)環(huán)體體系系（環(huán)環(huán)戊戊烷烷型型）不不飽飽和和五五員員雜雜環(huán)環(huán)體體系系（環(huán)環(huán)戊戊二二烯烯型型）飽飽和和五五員員雜雜環(huán)環(huán)體體系系ONHSSOO四四氫氫呋呋喃

2、喃四四氫氫吡吡咯咯四四氫氫噻噻吩吩環(huán)環(huán)丁丁砜砜不不飽飽和和五五員員雜雜環(huán)環(huán)體體系系ONHS呋呋喃喃吡吡咯咯噻噻吩吩一、環(huán)戊二烯型雜環(huán)體系一、環(huán)戊二烯型雜環(huán)體系1、結(jié)構(gòu)與物性、結(jié)構(gòu)與物性X不不穩(wěn)穩(wěn)定定分分子子，二二聚聚體體無無芳芳香香性性穩(wěn)穩(wěn)定定芳芳香香性性65P- 共共軛軛ONHS芳芳香香性性富富電電子子芳芳環(huán)環(huán)體體系系ONHS偶偶極極作作用用0.419 D1.80 D0.71 D1.87 D從稻草、玉米棒等植物莖料中制取呋喃衍生物從稻草、玉米棒等植物莖料中制取呋喃衍生物-糠醛、糠酸糠醛、糠酸2、一般合成方法、一般合成方法O多多聚聚戊戊糖糖H3+OOHOOHOHOHOHOHCHOHOOHHOH

3、3+O-3H2OCHO（1）2+3型的環(huán)合反應(yīng)型的環(huán)合反應(yīng)XXX2C + 3X3C + 2X2C + 3Xa. -氨基酮和含活性亞甲基的羰基化合物的縮合反應(yīng)氨基酮和含活性亞甲基的羰基化合物的縮合反應(yīng)(knorr反應(yīng)反應(yīng))50%b. -鹵代醛鹵代醛(或酮或酮)與與-羰基酯的縮合反應(yīng)羰基酯的縮合反應(yīng)95%c. -羥基酮與炔二酸酯的縮合反應(yīng)羥基酮與炔二酸酯的縮合反應(yīng)80%d. -不飽和酮或醛與不飽和酮或醛與-氨基酸酯氨基酸酯(或巰基乙酸酯或巰基乙酸酯), 在醇?jí)A催化下反應(yīng)生成吡咯在醇?jí)A催化下反應(yīng)生成吡咯.e. -二羰基化合物與與活潑的硫醚二羧酸酯作用二羰基化合物與與活潑的硫醚二羧酸酯作用(Hinsb

4、erg)反應(yīng)制取取代噻吩反應(yīng)制取取代噻吩.（2）1+4型的環(huán)合反應(yīng)型的環(huán)合反應(yīng) 是一個(gè)雜原子或含雜原子的官能團(tuán)與含四個(gè)碳原子的鏈狀化合物發(fā)生是一個(gè)雜原子或含雜原子的官能團(tuán)與含四個(gè)碳原子的鏈狀化合物發(fā)生關(guān)環(huán)反應(yīng)關(guān)環(huán)反應(yīng). .a. 1,4-二羰基化合物與與氨、碳酸銨、烷基伯胺、芳胺、雜環(huán)取代伯胺、肼、取二羰基化合物與與氨、碳酸銨、烷基伯胺、芳胺、雜環(huán)取代伯胺、肼、取 代肼和氨基酸等關(guān)環(huán)得到取代吡咯代肼和氨基酸等關(guān)環(huán)得到取代吡咯.Paal-knorr反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理：加成十消除機(jī)理反應(yīng)機(jī)理：加成十消除機(jī)理b. 1,4-二羰基化合物與與二羰基化合物與與P2S5反應(yīng)生成相應(yīng)的噻吩反應(yīng)生成相應(yīng)的噻吩.工業(yè)

5、上合成取代工業(yè)上合成取代噻吩的方法噻吩的方法.（3）通過環(huán)重排反應(yīng)）通過環(huán)重排反應(yīng)a. 縮環(huán)重排縮環(huán)重排（4）尤里耶夫反應(yīng)）尤里耶夫反應(yīng)b. 擴(kuò)環(huán)重排擴(kuò)環(huán)重排 某些三員雜環(huán)在加熱或催化劑作用下，能發(fā)生擴(kuò)環(huán)重排反應(yīng)，生成相某些三員雜環(huán)在加熱或催化劑作用下，能發(fā)生擴(kuò)環(huán)重排反應(yīng)，生成相應(yīng)的吡咯等五員雜環(huán)。應(yīng)的吡咯等五員雜環(huán)。對(duì)于有吸電子取代基的呋喃，一般產(chǎn)率很低。對(duì)于有吸電子取代基的呋喃，一般產(chǎn)率很低。3 化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)（1）芳香性與親電取代反應(yīng)）芳香性與親電取代反應(yīng) 由于五員雜環(huán)體系是芳香性的，并且比苯的親電取代反應(yīng)活性還要大些，由于五員雜環(huán)體系是芳香性的，并且比苯的親電取代反應(yīng)活性

6、還要大些，因?yàn)殡s原子上的孤對(duì)電子參與共軛，并因?yàn)殡s原子上的孤對(duì)電子參與共軛，并“流向流向”環(huán)碳原子。環(huán)碳原子。+ H2SO4SO3H+ H2SO4SSSO3H室溫親電取代反應(yīng)活性親電取代反應(yīng)活性:ONHS主要發(fā)生在主要發(fā)生在-位上位上呋喃、吡咯與呋喃、吡咯與HNO3反應(yīng)，環(huán)本身被破壞，要用弱硝化試劑。反應(yīng)，環(huán)本身被破壞，要用弱硝化試劑。硝酸乙酰酯硝酸乙酰酯環(huán)上有吸電子基團(tuán)時(shí)，環(huán)被鈍化而穩(wěn)定環(huán)上有吸電子基團(tuán)時(shí)，環(huán)被鈍化而穩(wěn)定與溴反應(yīng)十分劇烈，得多溴產(chǎn)物。與溴反應(yīng)十分劇烈，得多溴產(chǎn)物。溫和溴化試劑，二氧六環(huán)溴化物溫和溴化試劑，二氧六環(huán)溴化物傅傅-克反應(yīng)克反應(yīng)（2）不飽和性與加成反應(yīng)）不飽和性與加成

7、反應(yīng)A。催化加氫反應(yīng)。催化加氫反應(yīng)+ 2 H2OR-Ni 107 Pa80160oCO+ 2 H2NR-Ni (735)107 Pa150200oCRNRB。4+2 型的環(huán)加成反應(yīng)型的環(huán)加成反應(yīng)C。光激加成反應(yīng)。光激加成反應(yīng)O+2540 Ahv Me2COoOD。2+1 型加成反應(yīng)型加成反應(yīng)O+hvCH2N2OCH2+ N2+ CH2=CH-CNNHCH3ONaNCH2CH2CNMichaclNHNO2NNO2CH3+ (CH3)2SO4OH-NHH 活潑二、環(huán)二、環(huán)戊烷型飽和雜環(huán)體系戊烷型飽和雜環(huán)體系1、四氫呋喃：、四氫呋喃： 環(huán)狀的醚，環(huán)狀的醚， 優(yōu)良的溶劑優(yōu)良的溶劑乙乙烯烯型型鹵鹵化化物

8、物或或芳芳基基氯氯化化物物不不能能發(fā)發(fā)生生正正常常的的格格氏氏反反應(yīng)應(yīng)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)乙醚MgTHFMg工業(yè)上生產(chǎn)尼龍工業(yè)上生產(chǎn)尼龍662、四氫吡咯：、四氫吡咯： 環(huán)狀的二級(jí)胺，是合成藥物、殺蟲劑、殺菌劑的原料。環(huán)狀的二級(jí)胺，是合成藥物、殺蟲劑、殺菌劑的原料。降壓藥物降壓藥物-五吡咯烷五吡咯烷胃長寧胃長寧HNO+NOCH2CH2CNCH2=CHCN 四氫吡咯在合成中的一個(gè)重要用途，是與各種醛、酮反應(yīng)，生成烯胺。四氫吡咯在合成中的一個(gè)重要用途，是與各種醛、酮反應(yīng)，生成烯胺。這是醛、酮化合物進(jìn)行烷基化和酰基化反應(yīng)的中間體這是醛、酮化合物進(jìn)行烷基化和酰基化反應(yīng)的中間體MichaelHN+OOH3COH3CO

9、OH3COOOKOH-CH3OH3、四氫噻吩及其砜衍生物、四氫噻吩及其砜衍生物S+ H2MoS2200 oC , 200 atmS+ H2SAl2O3400 oCSOHOHS+ H2O2SOO環(huán)丁砜，優(yōu)良溶劑環(huán)丁砜，優(yōu)良溶劑三、含其它雜原子的五員雜環(huán)化合物三、含其它雜原子的五員雜環(huán)化合物1885年年 Paal等第一個(gè)合成了硒吩等第一個(gè)合成了硒吩Se 直到上世紀(jì)直到上世紀(jì)7080年代，人們發(fā)現(xiàn)了一些很有價(jià)值的、具有生理年代，人們發(fā)現(xiàn)了一些很有價(jià)值的、具有生理活性的硒吩，如抗阻胺活性的活性的硒吩，如抗阻胺活性的-取代硒吩。取代硒吩。SeCH2N CH2CH2N(CH3)2PhHClRRPhPhOO

10、+ P2Se5SeRPhRPh二甲苯450 oCSeO+ H2SeMgOSeS與與化化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)相相似似Se+ HNO3（發(fā)發(fā)煙煙）SeNO2(CH3CO)2OTe碲碲吩吩SeOTeS芳香性順序：芳香性順序：+ Na2TeTe無無氧氧無無水水CH3OHCHCCCH+ (CH3CO)2OTeTeCOCH3SnBPSiHHMeMePhPhPhPhPhPhPhPhPhPhPhPh三三苯苯基基膦膦吩吩硅硅吩吩錫錫吩吩硼硼吩吩四、天然存在的生物活性物質(zhì)四、天然存在的生物活性物質(zhì)1、吡咯化合物、吡咯化合物1858年從骨焦油中分餾出來的年從骨焦油中分餾出來的.NH卟吩膽色素原卟吩膽色素原,在生物體中在生物

11、體中,能轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)變成卟啉、葉綠素、變成卟啉、葉綠素、VB12吡咯香料：吡咯香料：在咖啡、烤花生、玉米花和煙草中發(fā)現(xiàn)，屬烤香型香精。在咖啡、烤花生、玉米花和煙草中發(fā)現(xiàn)，屬烤香型香精。NHCOOHNHCOCH3NCOCH3CH3NH2CO從雄性斑蝴蝶中得到一種吡咯嗪酮從雄性斑蝴蝶中得到一種吡咯嗪酮昆蟲激素：切葉蟻激素，是螞蟻的信息標(biāo)記昆蟲激素：切葉蟻激素，是螞蟻的信息標(biāo)記 “導(dǎo)航路標(biāo)導(dǎo)航路標(biāo)”，又叫追蹤激素，又叫追蹤激素NHCOOCH3H3CNCH3O是目前唯一確定了的昆蟲催春物質(zhì)。是目前唯一確定了的昆蟲催春物質(zhì)。多吡咯化合物：存在于血紅蛋白、葉綠素、多吡咯化合物：存在于血紅蛋白、葉綠素、VB12中

12、。中。1972年年woodward 等人全合成了等人全合成了VB12歷時(shí)二十余年。歷時(shí)二十余年。脯氨酸，脯氨酸，20種氨基酸之一種氨基酸之一治療青光眼治療青光眼南瓜子氨酸南瓜子氨酸 L-型，對(duì)血型，對(duì)血吸蟲的生長有明顯抑制吸蟲的生長有明顯抑制丁公藤堿丁公藤堿IINHCOOHNHNH2COOH2、呋喃化合物、呋喃化合物OCOOH -呋喃甲酸是受感染了的甘薯中分離出來的苦呋喃甲酸是受感染了的甘薯中分離出來的苦味成分之一。味成分之一。OCH3玫瑰呋喃，精餾玫瑰油時(shí)得到，高級(jí)香料玫瑰呋喃，精餾玫瑰油時(shí)得到，高級(jí)香料呋喃香料（焦甜香味的香料）：加入到各種食品和飲料中。呋喃香料（焦甜香味的香料）：加入到各種食品和飲料中。OCH2SHOCH2SSCH3OCH2S-SCH2OOCH3H3CHOOOCH3H3COOCH3OORSRORRS3、噻吩化合物、噻吩化合物SSS三噻嗯，殺