杂环化合物的合成.ppt

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1、Chap.7 杂环化合物的合成 杂环化合物： 构成环的原子除碳原子外还有 O、 S、 N、 P等杂原子 的一类环状化合物 常见的分类有两种： 1. 按骨架分类 2.按芳香性分类 单杂环（五元、六元、一杂、二杂等） 稠杂环（环数、杂原子数等） 非芳香性杂环 芳香性杂环 五元多 芳杂环 六元缺 芳杂环 O N O O 非芳香性杂环 : O O O 四氢呋喃 1,4二氧六环 四氢吡咯 六氢吡啶 奎宁环 N N N H H (1氮杂二环 2.2.2辛烷 ) 芳杂环化合物 : 五元杂环： 呋喃 噻吩 吡咯 furan thiophen

2、e pyrrole O S N H 吡唑 咪唑 噁唑 噻唑 pyrazole imidazole oxazole thiazole N N N N O N S N H H 六元杂环： 吡啶 哒嗪 嘧啶 吡嗪 pyridine pyridazine pyrimidine pyrazine N NN N N N N O S NH 苯并呋喃 苯并噻吩 吲哚 (苯并吡咯 ) benzofuran thionaphthene indole 稠杂环： 苯并咪唑 苯并噁唑

3、 苯并噻唑 嘌呤 benzomidazole benzoxazole benzothiazole purine N N H O N S N N N N N H N N N 喹啉 异喹啉 吖啶 quinoline isoquinoline acridine 常见杂环的合成 O S NH 糠醛 TsOH:对甲苯磺酸 2.Yurev（佑尓业夫）法 以氧化铝为催化剂，可以使吡咯、呋喃和噻吩的环系互变。 3.Paal-Knorr(帕路 -诺尔）合成法 用 l,4-二羰基化合物为原料，在无水酸性条件下脱水 得 呋喃及其衍生物，

4、与氨或胺物质反应成吡咯及其衍生物，与硫化物反应得噻吩及其衍生物。 4.Knorr（诺尔）合成法 用氨基酮与具有更强 -活泼氢的 -酮酯或 -二酮类化合物进行缩 合来制备吡咯及其衍生物。 一般，氨基酮应做成盐酸盐，或原位生成后立即参加反应，以防止 - 氨基酮发生自缩合反应。 7.2 吡啶环系的合成 吡啶同系物最重要的合成方法是 Hantzsch A（韩奇）合成法 用两分子 -羰基酸酯（如乙酰乙酸乙酯）、一分子醛和一分子氨发生缩 合作用制备吡啶及其衍生物。 这 是一个很普遍的反应，应用范围很广，利用不同的醛及不同的 -羰基 酸酯可以制备不同的取代吡啶。

5、 类似的另一种方法是用 -二羰基化合物与氰乙酰胺，在碱的作用下合成 3- 氰基 -2-吡啶酮，然后互变异构转为吡啶环，此方法也被广泛应用。 互变异构 取代吡啶也可以用 -二羰基化合物和 -氨基 -， -不饱和羰基化合物 合成，例如：乙酰丙酮酸酯和 -氨基巴豆酸酯在冷时缩合，得到取代 的吡啶羧酸酯： 1,2-唑可以用 1,3-二羰基化合物 反应制取： 1,2-唑也可以用 腈类氧化物 来制取： 腈类氧化物可通过 肟 (w)氯化后再用碱反应得到，或用硝基烷在异氰酸酯作 用下脱水得到。 需要注意的是，腈类氧化物很不稳定，制得后需在原位立即反应。

6、7.3 1,2-唑和 1,3-唑环系的合成 1， 3， 5-三苯基吡唑 3， 5-二甲基异噁唑 3,4-二苯基 -5-异噁唑甲酸 1,3-唑可以用 链中带有杂原子的 1,4-二羰基化合物 ，在合适的条件下环化得到： 链中带杂原子的 1,4-二羰基化合物可用 -卤代酮氨解得 -氨基酮，然后再与相应 酸酐和酰氯反应制得。 2， 5-二苯基噁唑 2,4,,5-三苯基咪唑 2,5-二甲基噻唑 7.4 二嗪环系的合成 1.哒嗪环的合成 哒嗪 环最重要的合成方法是用 1,4-二羰基化合物 与 肼 （或取代的肼） 缩合，然后脱氢制备： 2.嘧

7、啶环的合成 嘧啶环可用 1,3-二羰基化合物 与下列化合物缩合制备： 常用的 1,3-二羰基化合物为丙二酸酯， -酮酸酯， -二酮、氰乙酸酯等，其 一般式为： 尿素 urea 硫脲 thiourea 胍 gu guanidine 脒 amidine 用各种不同的 1， 3-二羰基化合物 进行反应，可以得到不同的 嘧啶衍生物 ， 例如丙二酸二酯与尿素在乙醇钠作用下可得 巴比妥酸 ： 巴比妥酸 是一个平衡体系，可发生互变异构，形成芳香体系，能溶于 NaOH,具有酸性，故称巴比妥酸。 将巴比妥酸用三氯氧磷处理，羟基均被氯取代，然后再用 HI还原，或用催 化

8、剂将氯除掉，即得 嘧啶 本身： 利用这两个反应，可以使环上的羟基转为氯后还原除掉。 3.吡嗪环的合成 吡嗪环可以由 -氨基酮或醛自行缩合，或邻二胺与 1,2-二羰基化合物缩合， 先生成二氢吡嗪，然后由空气自动氧化脱氢或催化脱氢，得吡嗪环： 空气 7.5 吲哚环系的合成 例如： 如果要制 吲哚 本身，须用丙酮酸的苯腙反应，形成 2-吲哚甲酸，然后脱羧 得到吲哚： 7.6 喹啉和异喹啉环系的合成 1.Skraup（斯克劳普）合成法 是喹啉及其衍生物最重要的合成方法 将苯胺（或其他芳胺）、甘油、硫酸和硝基苯（相应于所用的芳胺

9、）、氧化 剂（五氧化二砷或三氯化铁）放在一起进行反应，所有反应可以在同一体系 内完成，产率很高。 甘油受到硫酸的作用失水生成丙烯醛 丙烯醛和苯胺发生 Michael加成生成 -苯氨基丙醛，然后通过醛的烯醇式在酸 的催化下发生失水作用，关环生成二氢化喹啉 二氢化 喹啉受到硝基苯的氧化作用，失去一分子氢芳构化得到喹啉。 若苯胺环上间位有给电子基团，主要在在给电子基团对位关环，得到 7-取代喹啉； 若苯胺环上间位有吸电基团，主要在吸电子基团邻位关环，得到 5-取代喹啉。 硝基苯 Skraup反应只有当反应剧烈时，才能得到较好的产量，但反应过于猛 烈，有时又较难

10、控制，故有很多改进的方法，如加硫酸亚铁等缓和剂 可使反应顺利进行。 若用 ， -不饱和醛或酮代替甘油，或用饱和醛先发生羟醛缩合得到 ， -不饱和醛再进行反应，其结果是一样的： 浓 2.Combes（康布斯）合成法 用 芳胺 与 1,3-二羰基化合物 反应，首先得到高产率的 -氨基烯酮，然后在 浓硫酸作用下，羰基氧质子化，然后带正电性的羰基碳原子向氨基邻位的 苯环碳原子进行亲电进攻，关环后，再失去水得到喹啉： 关环的位置与上法中相同。 浓 3.Bischler-Napieralski（毕歇尔 -钠皮尔拉斯基）合成法 是合成 1-取代异喹啉最常用的

11、方法 苯乙胺与羧酸或酰氯形成酰胺 在失水剂作用下，失水关环 脱氢得 1-取代异喹啉化合物 Pictet-Gams（皮克特 -盖穆斯）改进了这个方法，用 -甲氧基或 -羟基苯乙 胺衍生物进行反应，首先酰化，得到的酰胺失去甲醇或水，得到不饱和酰 胺，再关环，直接得到异喹啉的衍生物： 四氢合萘 190 7.7 嘌呤环系的合成 嘌呤 环系可看作是由 嘧啶 和 咪唑 并合而成的并环体系 是两个平衡异构体形成的平衡体系 Traube（陶贝）合成法 是合成嘌呤环系的重要方法 以合成尿酸为例： 尿素和氰乙酸酯缩合，得到氰乙酰脲，在碱的作用下，发生闭环作用，生成 4-氨基二羟基嘧啶，然后亚硝基化、还原得到 4,5-二氨基二羟基嘧啶，再和氯 代甲酸乙酯缩合，产生相应的氨基甲酸酯，失去乙醇后变成尿酸： Thank You for your attention!