第六讲 六元杂环化合物的构建
六元杂环化合物

Q有机化学精品课件第十五章杂环化合物第一节杂环化合物的分类和命名一、 分类二、 命名杂环的命名常用音译法,是按外文名词音译成带 字旁的同音汉字。
(pyrimidine) (quinoline) (furan) 咲喃 (thiophene) (pyridine)(indole)卩弭朵 (purine) 卩票吟(pyrrole)毗咯 NN卩塞吩卩密噪卩奎卩林II第二节五元杂环化合物in咲喃「噬吩、毗咯杂环的结构咲喃、卩塞吩、毗咯在结构上具有共同点,即构成环的五个原子都为Sp2杂化,故成环的五个原子处在同一平面, 杂原子上的孤对电子参与共辘形成共辘体系,其兀符合休克尔规则(兀电子数二4n+2),为口2共轨体系71电子=6 符合4n + 2 具有芳性富电子芳环电子数所以,它们都具B 二、咲喃、I®吩、毗咯的性质 ・'(一)存在与物理性质(二) 光谱性质(三) 化学性质1.亲电取代反应从结构上分析,五元杂环为口56共辘体系 苯大,如以苯环上碳原子的电荷密度为标准 则五元杂环化合物的有效电荷分布为:o oo o O +0.20 -0.04 -0.06 ■J ----- ji -0.06 匸丿-0.10 壯 +0.32 H &AV-V MX ,电荷密度比 (作为0),亲电取代反应的活性为: 要毗咯〉咲喃 > 囈吩〉苯,主還j进入位。
说明:毗咯、咲喃、卩塞吩的亲电取代反应,对试剂及反应条件必须有所选择和控制。
卤代反应不需要催化剂,要在较低温度和进行。
硝化反应不能用混酸硝化,一般是用乙酰基硝酸酯|【(CH3COONOJ作硝化试剂,在低温下进行。
磺化反应咲喃、毗咯不能用浓硫酸磺化,要用特殊的磺化试剂——毗噪三氧化硫的络合物,嗟吩可直接用浓硫酸磺化。
2・加氢反应四氢咲喃(THF)四氢毗咯不能用Pd催化因卩塞吩能Pd使中毒W 3.咲喃、毗咯的特性反应(1)咲喃易起D・A反应&AV-V MX内式(90%)o2II ⑵毗咯的弱酸性和弱碱性毗咯虽然是一个仲胺,但碱性很弱。
六元杂环化合物合成及其生物活性研究

六元杂环化合物合成及其生物活性研究一、引言六元杂环化合物是一类结构独特的有机化合物,具有广泛的生物活性。
目前,已有许多研究表明,六元杂环化合物具有抗肿瘤、抗病毒、抗菌、抗炎、抗氧化、免疫调节等多种生物活性。
因此,合成六元杂环化合物及其生物活性研究已成为有机化学和生物医药领域的热点和难点问题。
二、六元杂环化合物的合成方法六元杂环化合物一般是通过多步反应合成而来。
常用的合成方法包括拉曼蓝合成方法、戊二酰亚胺法、Michael加成反应、环合成反应等等。
以下以拉曼蓝合成方法为例进行详细阐述。
拉曼蓝合成方法是合成六元杂环化合物的一种有效方法。
它基于五元环的合成方法,通过引入硫醇、硒醇、亚瑟酮等化合物来取代不同的原子或基团,从而改变分子结构并形成六元杂环。
该方法具有步骤简单、反应条件温和、产率高等优点。
此外,尽管以上提到的是拉曼蓝合成方法,但并不意味着该方法是合成六元杂环化合物的最佳方法。
在实际应用中,需要根据具体的反应条件、物质的性质和结构等来设计合成方案,选择适合的方法进行合成。
三、六元杂环化合物的生物活性六元杂环化合物具有广泛的生物活性,在化学和医药领域中具有非常重要的应用价值。
以下以六元杂环化合物的抗肿瘤、抗病毒、抗菌、抗炎等生物活性为例进行详细阐述。
1. 抗肿瘤活性六元杂环化合物具有良好的抗肿瘤活性,可以抑制恶性细胞增殖和产生抗肿瘤效应。
例如,一些六元杂环芳香酮类衍生物具有明显的抑制肿瘤细胞生长和转移的作用,某些六元杂环含氧化合物可有效阻止血管新生,从而抑制癌细胞的转移和侵袭。
2. 抗病毒活性六元杂环化合物也具有显著的抗病毒活性。
例如,含氮和含硫的六元杂环衍生物可有效地抗击病毒,对病毒的侵袭和繁殖起到了很好的抑制作用。
目前,一些六元杂环化合物已经成功地应用于抗艾滋病和甲型流感等疾病的治疗中。
3. 抗菌活性六元杂环化合物也具有较强的抗菌活性。
例如,含氮的六元杂环化合物具有对念珠菌、革兰氏阳性菌等细菌的杀灭能力。
大学有机化学第十七章杂环

杂环化合物也可以发生还 原反应,如喹啉可以还原 为二氢喹啉。
还原反应通常涉及还原剂 对杂环的攻击,导致电子 转移和还原产物的生成。
杂环化合物在有机合成中的
06
应用
作为合成子构建复杂分子结构
01 杂环化合物作为合成子
杂环化合物具有丰富的反应性和多样的结构,可 以作为合成子用于构建更复杂的分子结构。
02 杂环合成策略
在天然产物的全合成中,杂环的合成是关键步骤 之一。通过设计合理的合成路线,可以实现杂环 的高效构建。
03 实例分析
以某些具有代表性的天然产物为例,阐述杂环化 合物在天然产物全合成中的应用。
在药物设计和合成中的应用
药物分子的结构特点
许多药物分子都含有杂环结构,这些结构对于药物与靶标 的相互作用具有重要影响。
咪唑
由两个氮原子和三个碳原子组成的五元杂环化合物,具有芳香性。咪唑及其衍生物在医药和农药等领域有重要应 用,如抗真菌药物克霉唑、抗寄生虫药物甲硝唑等。
噻唑
由一个硫原子、一个氮原子和三个碳原子组成的五元杂环化合物,具有芳香性。噻唑及其衍生物在染料、农药和 医药等领域有广泛应用,如杀菌剂稻瘟灵、抗癫痫药物卡马西平等。
大学有机化学第十七 章杂环
目录
• 杂环化合物概述 • 五元杂环化合物 • 六元杂环化合物 • 杂环化合物的合成方法 • 杂环化合物的反应与机理 • 杂环化合物在有机合成中的应用
01
杂环化合物概述
定义与分类
定义
杂环化合物是指分子中含有杂原子(非碳原子)的环状 有机化合物。
分类
根据杂原子的种类和数量,杂环化合物可分为单杂环和 多杂环两大类。其中,单杂环又分为含氮杂环、含氧杂 环和含硫杂环等。
呋喃
有机化学中的杂环化合物的合成

有机化学中的杂环化合物的合成有机化学中的杂环化合物的合成功能在有机化学中,杂环化合物是指分子中含有除碳之外的原子组成的环状结构。
这类化合物具有广泛的应用领域,例如药物合成、材料科学等。
本文将介绍几种常见的杂环化合物的合成方法和其在实际应用中的重要性。
一、五元杂环的合成五元杂环是最常见的杂环结构之一,包括噻吩、吡咯和嗪等。
它们具有独特的化学性质和应用价值。
五元杂环的合成通常采用环加成或环合成的方法。
例如,可以通过硫醇与1,2-二卤代乙烷反应得到噻吩环:二、六元杂环的合成六元杂环是有机化学中常见的结构单元,包括吡啶、噻吩和三嗪等。
这些化合物在医药领域和材料科学中具有重要的应用。
六元杂环的合成方法多种多样,如使用不饱和化合物和亲核试剂进行环加成反应。
例如,可以通过苯和氨反应得到吡啶环:三、七元杂环的合成七元杂环是一类相对较少见但具有重要意义的杂环结构。
其中较为典型的是苯并噻吩和苯并嗪等。
其合成方法包括环化合成和环加成等。
例如,可以通过亚硝基化合物和硫化合物的反应得到苯并噻吩环:四、杂环化合物在药物合成中的应用杂环化合物在药物合成中具有广泛的应用。
由于其结构多样性和生物活性,很多杂环化合物被用作药物的核心骨架。
例如,噻吩类化合物常用于抗癌药物的合成,其具有抗氧化和抗炎等重要作用。
此外,嗪类化合物也被广泛应用于中枢神经系统疾病的治疗。
五、杂环化合物在材料科学中的应用杂环化合物也在材料科学领域中发挥着重要作用。
例如,含有噻吩结构的聚合物被广泛应用于有机太阳能电池的制备,其光电转换效率高,具有良好的稳定性。
此外,吡咯类的杂环化合物也被用作染料和光敏材料。
综上所述,有机化学中的杂环化合物的合成是一个重要的研究领域。
通过合理选择反应条件和合成方法,可以高效地合成各种杂环化合物。
这些化合物在药物合成和材料科学等领域中展示出广阔的应用前景,将为人类的生活和科学研究带来更多的可能性。
24、六元杂环化合物 (崔家玉)

六 元 杂 环 化 合 物
崔家玉 2010052302
2011年12月28日
【指导老师】陈河如 唐金山
1
主要内容
1 2
吡 啶
含有两个杂原子的六元杂环化合物
2
六元杂环化合物
γ γ 4 4 5 5 6 6 N N 1 1 3 3β β 2 2α α 5 6
γ 4 3β O 1 2α
5 6
六元杂环化合物
1.3
吡啶的化学性质(重点掌握)
吡啶易与酸和活泼的卤代物成盐。
+ HCl N + SO3 CH2Cl2 室温 N HCl NH3 N 此反应常用于 在反应中吸收 生成的气态酸
N
N SO3 (90%) 吡啶三氧化硫络合物 是常用的缓和磺化剂
R RI N N RI 300 ℃ N I R + N I OH N R N 制取烷基吡啶的一种方法
R
OH
六元杂环化合物
1.3
吡啶的化学性质(重点掌握)
【亲电取代反应】 吡啶环上氮原子为吸电子基,故吡啶环属于缺电子的芳杂环,和硝基 苯相似。其亲电取代反应很不活泼,反应条件要求很高,不起傅-克烷 基化和酰基化反应。亲电取代 反应主要在β-位上。
Cl2, AlCl 3 100 ℃ Br2, 浮石催化 300 ℃ 气相
N
【制备】 吡啶的工业制法可由糠醇与氨共热(500℃)制 得,也可从乙炔制备。
CH2OH
NH3, 500 C
O
N
5
六元杂环化合物
1.2
吡啶的结构与芳香性
N
N H
【结构与芳香性】
N
C_ sp2 N_ spபைடு நூலகம் 成环原子 共平面
六元杂环化合物

分布不均。
γ 0.87 β 1.01
N α 0.84
1.43
电荷分布N>β >α >γ 亲电取代β 位 亲核取代α,γ 位
(三)吡啶的性质
1.碱性与成盐
吡啶的环外有一对未作用的孤对电子,具有碱性,易 接受亲电试剂而成盐。
吡啶的碱性小于氨大于苯胺。
C3N H2HN3H pK b 3.38 4.76
N 8.80
四、噻唑和咪唑
1.噻唑
噻唑是含一个硫原子和一个氮原子的五元杂环,无色,
有吡啶臭味的液体,沸点117℃,与水互溶,有弱碱性, 是稳定的化合物。
一些重要的天然产物几合成药物含有噻唑结构,如青 霉素、维生素B1等。 青霉素
HOOC N CO
C H 3 C H 3
S
C HNHCR O
R= CH 2
为青霉素G
N H 1×10-15
CH 3CH 2OH 1×10-18
三、重要的五元杂环衍生物
(一)糠醛(α- 呋喃甲醛) 1.制备
由农副产品如甘蔗杂渣、花生壳、高粱杆、棉子壳…… 用稀酸加热蒸煮制取。
HC OH CO H H
(C 5H 8O 4)n 3~ 5% H 2S O 4
C2H CC HH稀 O H 2S4 O
R= CH 2 O
为青霉素V 常用青霉素
R= CHCHCH 2 SCH 3 为青霉素O
维生素B1(VB1)
NH 3Cl Cl
对糖类的新陈代谢有
N CH 3 N
CH 2 N
CH 3
显著的影响,人体缺
S CH 2CH 2OH 乏时可以引起脚气病
噻唑环
第三节 六元杂环化合物
六元杂环化合物中最重要的有吡啶、嘧啶和吡喃等。
含氮六元杂环类化合物合成研究

1.2 2-氯.4一取代基烟酸的合成综述【9】【15]【16】【22】[261127】
1.2.1 路线一:以丙酮和丙二氰为起始原料的合成路线 1.2.1.1 2.(1.甲基乙叉)丙二氰的合成:
几 +<:\cN p型/故C“、N
内.氰存熔化状态F,以叔丁基甲醚为反应介质,与丙酮反应分水器除去反 应生成的水,经过48小时,可以得到目标产物2一(1-甲基乙叉)丙二氰。产率
第二部分介绍了2,4,6-三取代基嘧啶及其衍生物的合成研究。以口.二酮类化 台物为起始原料分别与脒、脲、胍反应,得到了“一系列2.4,6.三取代基嘧啶,并 以之为原料进行衍生化反应t共合成了22个嘧啶类化合物。产品并经HPLC分 析其含量大于95%,结构通过红外光谱、质谱等进行表征。
关键词:烟酸
氰基乙酸乙酯
acetate,by retractation,expurgation,cyclization,hydrolytic decomposition,gain
2-chlorin一4一methyl—niacin.2-chlorin一4-ethyl—niacin and 2-chlorin一4一propyl-niacin
1.2.1.6 2-氯.3.甲酰胺.4.甲基吡啶的合成
&昔&h
2.氯.3.氨基.4.甲基吡啶先与浓硫酸反应,然后再在与氢氧化铵反应,用乙 酸乙酯重结晶得到目标产物2一氯一3+甲酰胺.4,甲基吡啶,产率大于70%。物性数 据如下:白色晶体,熔点178-180"C,NMR(DMSO):ppm:2.3(s,3H);7.3
环化反应
甲基异硫脲
乙眯龄酸盐
硝酸胍
水解反应
嘧啶
第六讲 六元杂环化合物的构建

Reaction mechanism
Halberkann variant
This reaction is also known as the Skraup-Doebner-Von Miller quinoline synthesis, and is named after the Czech chemist Zdenko Hans Skraup (1850-1910), and the Germans (Doebner) (1850-1907) and (1848-1899). When the α,β-unsaturated carbonyl compound is prepared in situ from two carbonyl compounds (via an Aldol condensation), the reaction is known as the Beyer method for quinolines. The reaction is catalyzed by lewis acids such as tin tetrachloride and scandium(III) triflate and bronsted acids such as p-toluenesulfonic acid, perchloric acid, amberlite and iodine.
第六讲 六元杂环化合物的构建
第一节. 吡啶的合成 第二节. 喹啉的合成 第三节. 其它六员杂环化合物的合成Leabharlann 第一节. 吡啶的合成R
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This reaction is also known as the Skraup-Doebner-Von Miller quinoline synthesis, and is named after the Czech chemist Zdenko Hans Skraup (1850-1910), and the Germans (Doebner) (1850-1907) and (1848-1899). When the α,β-unsaturated carbonyl compound is prepared in situ from two carbonyl compounds (via an Aldol condensation), the reaction is known as the Beyer method for quinolines. The reaction is catalyzed by lewis acids such as tin tetrachloride and scandium(III) triflate and bronsted acids such as p-toluenesulfonic acid, perchloric acid, amberlite and iodine.
9. Friedlä nder synthesis
the chemical reaction of 2-aminobenzaldehydes with ketones to form quinoline derivatives.
This reaction has been catalyzed by trifluoroacetic acid, toluenesulfonic acid, iodine, and Lewis acids.
a chemical reaction involving the condensation of unsubstituted anilines (1) with βdiketones (2) to form substituted quinolines (4) after an acid-catalyzed ring closure of an intermediate Schiff base (3).
a chemical reaction whereby an o-acylaminoacetophenone is transformed into two different hydroxyquinolines (products A and B) using hydroxide ion.
8. Pfitzinger reaction
9. Direct Synthesis of Pyridine Derivatives
J. AM. CHEM. SOC. 2007, 129, 10096-10097
10. an alkyne 2 and a ten-fold excess of a nitrile 3 in the presence of a Co catalyst led to the pyridine 4.
A. Kumar, R. A. Maurya, Synlett, 2008, 883-885.
Highly Chemoselective Metal-Free Reduction of Tertiary Amides
J. AM. CHEM. SOC. 2008, 130, 18-19
2. Chichibabin (Pyridine) Synthesis
O E CHO CHO NH3
RCHO NH3
E
RCHO
1.Hantzsch Dihydropyridine (Pyridine) Synthesis
Hantzsch 1,4-dihydropyridine and polyhydroquinoline derivatives were synthesized in excellent yields in aqueous micelles. The reaction is catalyzed by PTSA and strongly accelerated by ultrasonic irradiation.
In this example, nitrobenzene serves as both the solvent and the oxidizing agent. The reaction, which otherwise has a reputation for being violent ("the Chemical Inquisition"), is typically conducted in the presence of ferrous sulfate. Arsenic acid may be used instead of nitrobenzene and the former is better since the reaction is less violent. Reaction mechanism
屠树江 徐州师范大学化学系
王香善 徐州师范大学化学系
Four-Component Domino Reaction Leading to Multifunctionalized Quinazolines
Bo Jiang, Shu-Jiang Tu, Parminder Kaur, Walter Wever, Guigen Li. J. AM. CHEM. SOC. 2009, 131, 11660–11661
4. Krö hnke Pyridine Synthesis
5. Guareschi-Thorpe Condensation
6. Bohlmann-Rahtz Pyridine Synthesis The Bohlmann-Rahtz Pyridine Synthesis allows the generation of substituted pyridines in two steps. Condensation of enamines with ethynylketones leads to an aminodiene intermediate that, after heat-induced E/Z isomerization, undergoes a cyclodehydration to yield 2,3,6-trisubstituted pyridines.
B)以硝基苯为原料 以硝基苯为原料合成喹啉类化合物通常需要将硝基还原为氨基。 Watanabe 等发现在铁络合物(KHFe(CO)4)作用下可以实现类似Friedlander 反应合成喹啉类化合物。在KOH 存在下,以邻硝基苯甲醛和羰基化合物(乙醛, 丙酮和苯乙酮)为原料合成喹啉类化合物,收率分别为33%,55%和17%。KOH 主要为羟醛缩合催化剂,以及与羰基铁反应生成高铁酸盐,而高铁酸盐在反应中 起到还原硝基和环化的作用。
3. Petrenko-Kritschenko Pyridine Synthesis
Formation of piperidones via cyclization of two moles of aldehyde and one mole each of acetonedicarboxylic ester and ammonia or a primary amine
J. Org. Chem. 2006, 71, 6592-6595
3. Doebner reaction
the chemical reaction of an aniline with an aldehyde and pyruvic acid to form quinoline-4-carboxylic acids .
6. Niementowski quinoline synthesis
the chemical reaction of anthranilic acids and ketones (or aldehydes) to form γhydroxyquinoline derivatives
7. Camps quinoline synthesis
Chem. Commun. 2006, 1313.
第二节. 喹啉的合成
Current Organic Chemistry, 2005, 9, 141-161
1. Skraup synthesis
chemical reaction used to synthesize quinolines. It is named after the Czech chemist Zdenko Hans Skraup (1850-1910). In the archetypal Skraup, aniline is heated with sulfuric acid, glycerol, and an oxidizing agent, like nitrobenzene to yield quinoline
Skraup合成喹啉的注意事项: 芳胺与不饱和羰基化合物发生的是Michael加成,而不是Schiff碱; PhNO2是脱氢氧化剂,其它如SnCl4、I2、FeCl3等均是可用的氧化剂; 适量加入HBO3可提高产率,但机理不明 ;
第一步反应十分激烈,操作要小心,加入FeSO4可改善反应状况;
M. C. Bagley, R. Lunn, X. Xiong, Tetrahedron Lett., 2002, 43, 8331-8334.
7. Ciamician-Dennstedt重排
8. 三组分合成
Shi, F.; Tu, S. J.; Fang, F.; Li, T. J. ArkiVoc 2005, part i, 137–142
4. Conrad-Limpach synthesis