六元杂环.

IR: 3070 – 3020 cm-1 ( 环上氢伸展振动 ） 1600 – 1500 cm-1 ( 芳环骨架振动 ）
1H-NMR:
Hc Hb
N
Ha
a = 8.60 b = 7.25 c = 7.64
δ 比苯环氢略大
碱性和亲核性
+ H2O N
+
OH
N H
+ HCl N
+
Cl
N H
sp2 N:
pka = 5.19
N
H2O, 100 ℃
COOH
N
COOH
H2, Pt
N
H2O
N
H
H2, Pt
AcOH, 40 ℃
N
N
H
喹啉的合成 －－－ Z. H. Skraup 法 ( 苯胺或其他芳胺为原料)
NH 2
CH2OH
+ CHOH
+
CH2OH
N
+
NO 2
H2SO4
FeSO4
NH 2
机理
CH2OH CHOH CH2OH
H2N
NaOEt
HO
PCl3
N
HI
OH
N
HO
HO N OH N
HO
N
N
例 2：
Me
Me
H2N
NaOEt
N
O+
S
S
H2N
NH
Me O
Me
Me
Raney Ni
N
N Me
例 3： 氰乙酸乙酯与二胺缩合
OEt
O+ C
N
H2N ClMe
H2N
MeONa MeOH, heat
O NH Me N
H2N
弱碱性
能与强酸成盐
碱性比氨和胺弱 但比芳胺强 环上取代基对碱性有影响
与路易斯酸成盐
SO3
+
N
CH2Cl2
N
SO3
CrO3
+
N
CH2Cl2
N
CrO3
与卤代烷、酰卤和硝鎓盐反应 吡啶作为亲核试剂
CH3I N
PhCOCl N
NO2+BF4N CH3
N+ I CH3
N+ Cl COPh
百度文库N+
BF4CH3
NO2
N
+
N
浓 H2SO4
N
22 ℃
SO3H N
N NO2
Br Br2, 浓 H2SO4
N
Ag2SO4, heat
N
+
N
Br
亲核取代反应
NaNH2, Xylene 100 ℃
N
n-BuLi Toluene N
N
NH2
N
Bu-n
喹啉和异喹啉 氧化和还原均比苯容易
氧化：苯环优先 还原：吡啶环优先
KM nO4
所形成的盐是很好的固体 活性强而温和的磺化、烷化、酰化剂
+
Cl
N
COPh
ROH
PhCOOR +
+
Cl
N
H
+I N CH3
Heat
CH3
+ NI H
+ H3C
+ NI H
环上的亲电取代反应
HNO3, H2SO4 KNO3, 300 ℃
发 烟 H2SO4
N
250 ℃
Br2 300 ℃
NO2
20 %
N SO3H
N Br
71 % 33%
N
π 电子缺量 优先进入 3 ( β ) 位
反应比苯难
不能发生付-克反应
啶成盐后活性进一步降低
亲电反应区域选择性的解释--------比较反应中间体的稳定性
2-位 NE
3-位
E
E
N N
4-位
E
NE
E N E
NE unstable
E
N E
N
N
N
unstable
2- 和 4-位取代的中间体均有一个 6 电子正 N 离子的特别 不稳定中间体
吡啶氢化还原比笨容易
H2 / Pt
N
25 ℃ , 0.3MPa
N
H
产物叔胺碱性大于吡啶
( 二) 喹啉和异喹啉
N
喹啉 pKa 4.9
N
异喹啉 pKa 4.9
碱性与吡啶相近
亲电取代比吡啶容易 优先发生在5- , 8-位 亲核取代也比吡啶容易 主要发生在 2-位
亲电取代
NO2
HNO3, H2SO4 0℃
六元杂环化合物
最重要的是含氮六元杂环化合物，如吡啶和嘧啶。
( 一 ）吡啶 结构：
0.87 1.01 0.84
N 1.43 μ =7.14× 10-30 C· m
Pyridine
芳香性 键长平均化 偶极距 π-电子缺量
物理性质：
特殊臭味 无色液体 bp 115 ºC 与水互溶 弱碱性 ( sp2 N: ) 衍生物自然界广泛分布
COOH OH
O
O
OH- , H2O
O
H3O+
HO
OH
碱性条件下水解
CHO COOH O
CHO CHO
( 四 ) 含两个杂原子的六元杂环
主要有： 嘧啶 吡嗪 哒嗪
统称： “ 二嗪 ”
N
N
哒嗪 pKa 0.65
N
N
嘧啶 pKa 1.30
N N
吡嗪 pKa 2.33
二个吡啶样 sp2 N
彼此吸电子
碱性比吡啶弱
嘧啶环上有活化基团 ( 如 OH、NH2 等 ) 时，可硝化、磺化
OH
N
HNO3
AcOH, 20 ℃ H3C N OH
NH2 N + Cl
N NH2
N2Cl
H2O
O
H2N
NH
H3C
N H
O
NH2
Cl
NN
N
N NH2
亲核取代
二嗪亲核取代发生在电子密度较小的位子 这些位子的卤素更易被取代
CH3 N
N
LiH N Ph
Chichibabin reaction
NaNH2
N
NH3, heat
H2O N NHPh
N NH2
氧化还原反应
环不易氧化，边链氧化
CH3 N 吡啶 N-氧化物
KMnO4
OH- , heat
N
合成上有用的中间体
COOH
H2O2, AcOH
N
65 ℃
N
O
N-氧化物比
既容易发生亲电 又容易发生亲合取代反应
一个 N 成盐后，吸电子使第二个 N 碱性减弱，故为一元碱
嘧啶、哒嗪能与水形成氢键，与水混溶
哒嗪极性较小，水溶性略小
亲电取代
二个 N 吸电子，亲电活性比吡啶小，亲核取代比吡啶容易 嘧啶亲电取代优先发生在 5-位，可用分析中间体稳定性解释
N
Br2
N
Br N
N
66 %
嘧啶活性低，硝化、磺化都难进行，但可进行卤代反应
NO2
HNO3, H2SO4 N
90 ℃ O
N O OCH3
N
CH3ONa
N
CH3OH
O
O
PhM gBr N
O
H2O
N Ph O
吡啶 N-氧化物还原为吡啶衍生物的方法
NO2
PCl3
NO2 N
N
NH2
O
H2 / Ni
or Fe / H N
OR OR
PCl3
N
O
吡啶 N-氧化物的应用
N
提供了合成 4-取代吡啶的方法
OH
CH2OH
NH2 +
CHOH +
CH2OH
OH NO2 H2SO4
heat
N
73 % CH3
OH N
69 %
NH2 +
H3C CHO
浓 HCl 100 ℃
2 H3C CHO
H HO H3C C C CH
N
CH3
32 %
( 三 ) 含氧六元杂环 吡喃本身为不饱和环醚，活泼不稳定，尚未从自然界得到， 但已合成获得。吡喃酮稳定存在。
环上的亲核取代
环上有好的离去基团 ( 如 NO2 , Cl ) 可被取代
Cl
NH3
NH2
N
100 - 200 ℃ N
NaOMe N Cl MeOH, heat
N OMe
N Br
NaOH H2O, heat
Cl PhNH2
N
heat
N OH NHPh N
强碱亲核试剂－－－－ 消除－加成机理
PhLi N
NaNH2 130-160 ℃
H2N
CH3 N
N
Cl N H3C N
NH3 170 ℃
H3C
NH2 N N
嘧啶化合物的合成 常用1,3-二酮与二胺缩合
O O
NH
+
H2N
丙二酸二乙酯 β - 酮酸 β – 二酮
尿素 硫尿 胍眯
N N
嘧啶化合物 生理、药理上均重要
例1：
COOEt
+
COOEt
H2N O
H2SO4 heat
H H2C C CHO
NH2 +
H H2C C CHO
Michael addition
H
N
H+
OHC
H N
H+ , - H2O
OH
H N OHC H N
H N
+
NO2
N
NH2
+
以 α,β-不饱和醛或酮代替甘油、酸也可用磷酸或其他酸
NH2 +
H2C
HO C CCH3
FeCl3, ZnCl 2 PhNO2, heat
O
O
2H-吡喃
O
4H-吡喃
OO
α-吡喃酮
O
γ-吡喃酮
α-吡喃酮为不饱和内酯
γ-吡喃酮为插烯不饱和内酯
羰基性质不典型 不能成肟
γ-吡喃酮与无机酸成羊盐 及 该羊盐类似酚可醚化
O HCl
O O
CH3I O
OH Cl-
O
OCH3 I-
O
成羊盐后，形成芳环体系
α-吡喃酮 和 γ-吡喃酮 的水解
OH- , H2O O O H3O+