第八章环合反应

第八章环合反应

第一节概论 杂环的形成必须形成碳原子与杂原子之间的键（C—N，C—S，C—O）杂环的种类: 五员环、六员环和稠杂环杂环化合物的形成主要是通过缩合反应

第二节五员杂环的合成 一、Hantzsch吡咯合成

Paal-Knorr合成:

二、Fischer吲哚合成:

四、噻唑（Hantzsch）合成法:

第三节六员环的合成 一、吡啶

三、嘧啶:

四、1，3，5-三嗪: 西玛津:

药物中的杂环化合物举例

二、药物中的杂环化合物举例 • 耐酶的半合成青霉素 • 奈夫西林 • 对酸稳定 • 氯唑西林 • 血药浓度较高 • 双氯西林 • 血药浓度较高 • 氟氯西林 • 胃肠道吸收好

常用喹诺酮类抗菌药 吡哌酸环丙沙星

唑类抗真菌药 克霉唑昔康唑

核苷抗病毒药 三氟胸苷齐多夫定阿糖腺苷阿糖胞苷拉米夫定司他夫定

含杂环维生素举例 维生素B1 维生素B2 维生素B6 维生素H

杂环化合物的合成 • 杂环化合物的重要不仅仅在于药物中的应用 • ——据统计，在现今已知的有机化合物中，杂环化合物的数量，占总数的65%以上 • ——并且杂环化合物具有广泛应用价值

生物模拟材料 • 例：通过对于糜蛋白酶中羟基与咪唑基等多功能基团协同作用的研究，人们合成了相应的模拟酶，其活性比天然糜蛋白酶的活性高10倍。

有机导体和超导材料 • ——已经发现的有机导体中，绝大多数都是杂环化合物 • ——第一个有机导体是四硫代富瓦烯 • ——第一个有机超导材料是四硒化合物

储能材料 • 通过某些杂环分子的扩环和缩环反应，将太阳能储存起来，是近代发现的杂环化合物一个重要新用途。 • 例：吡唑衍生物在光照下发生缩环反应，生成环丙烷取代的重氮化合物，后者可储能832J/g

工程高分子材料 • ——最早的杂环高聚物：聚酰亚胺 • ——多种杂环高分子材料具有优良的耐高温、耐酸碱、耐氟化物和电绝缘性能 • 例：

杂环染料 靛蓝阴丹士林RSN 曙红红汞

1、五元杂环化合物的合成 • 吡咯和呋喃的一般合成方法 • A、[2+3]型环合反应 • 可以有三种方式，但共同之处在于：采用含有杂原子的取代基和活泼的羰基化合物反应

1、五元杂环化合物的合成 • 吡咯和呋喃的一般合成方法 • A、[2+3]型环合反应 • Knorr反应，a-氨基酮和含活泼亚甲基的羰基化合物的缩合反应 a-氨基酮

1、五元杂环化合物的合成 • 吡咯和呋喃的一般合成方法 • A、[2+3]型环合反应 • Knorr反应实例：具有a-氨基酸结构乙酰乙酸乙酯具有a-氨基酸结构 3-氨基-2-氧代丁酸乙酯

1、五元杂环化合物的合成 • 吡咯和呋喃的一般合成方法 • A、[2+3]型环合反应 • a-卤代醛（或酮）与b-羰基酯的缩合反应

1、五元杂环化合物的合成 • 吡咯和呋喃的一般合成方法 • A、[2+3]型环合反应 • a-羟基酮（或a-氨基酮）与炔二酸酯缩合 • 例：

1、五元杂环化合物的合成 • 吡咯和呋喃的一般合成方法 • A、[2+3]型环合反应 • a，b-不饱和醛（酮）与a-氨基酸酯缩合

1、五元杂环化合物的合成 • 吡咯和呋喃的一般合成方法 • B、[1+4]型环合反应 • 1，4-二羰基化合物与氨、碳酸铵、烷基伯胺、芳胺、杂环取代伯胺、肼、取代肼和氨基酸等发生关环得相应的吡咯或取代吡咯。例：

1、五元杂环化合物的合成 • 吡咯和呋喃的一般合成方法 • B、[1+4]型环合反应 • 1，4-二羰基化合物与氨、碳酸铵、烷基伯胺、芳胺、杂环取代伯胺、肼、取代肼和氨基酸等发生关环得相应的吡咯或取代吡咯。例： Paal-Knorr环化反应

多聚磷酸 1、五元杂环化合物的合成 • 吡咯和呋喃的一般合成方法 • B、[1+4]型环合反应 • 1，4-二羰基化合物本身在浓硫酸等脱水剂的作用下，生成相应的呋喃化合物。 • 例：

1、五元杂环化合物的合成 • 二唑及其衍生物的一般合成方法 • A、[4+1]型环合反应 • 含氮1，4-二羰基化合物进行类似Paal-Knorr型的环化反应，是合成咪唑及其衍生物的最好方法。 • 例：

1、五元杂环化合物的合成 • 二唑及其衍生物的一般合成方法 • A、[4+1]型环合反应 • 含氮1，4-二羰基化合物直接与脱水剂反应得噁唑及其衍生物。 • 例：

1、五元杂环化合物的合成 • 二唑及其衍生物的一般合成方法 • B、[3+2]型环合反应 • 合成异唑类的通用方法 • 例：

1、五元杂环化合物的合成 • 吲哚（苯并吡咯）及其衍生物的合成方法 • A、Fischer合成法 • 某些醛或酮与芳香肼作用，经过苯腙在酸催化下加热 • 例：

1、五元杂环化合物的合成 • 吲哚（苯并吡咯）及其衍生物的合成方法 • A、Fischer合成法 • 某些醛或酮与芳香肼作用，经过苯腙在酸催化下加热 • 例：经过了一个分子内重排

1、五元杂环化合物的合成 • 吲哚（苯并吡咯）及其衍生物的合成方法 • B、Bischler-Mohlau合成法 • a -卤代酮和一个芳香胺一起加热，经过a-氨基酮中间体后再环化 • 例：

1、五元杂环化合物的合成 • 吲哚（苯并吡咯）及其衍生物的合成方法 • B、Bischler-Mohlau合成法 • a-卤代酮和一个芳香胺一起加热，经过a-氨基酮中间体后再环化 • 例：

1、五元杂环化合物的合成 • 苯并二唑及其衍生物的合成方法 • A、由邻位二取代的两个取代基之间发生反应并同时脱去一个小分子而关环 • 例：消痛静

1、五元杂环化合物的合成 • 苯并二唑及其衍生物的合成方法 • B、由取代苯发生分子内的亲核或亲电取代环合反应 • 例：

1、五元杂环化合物的合成 • 苯并二唑及其衍生物的合成方法 • C、由邻位二取代苯和另一个分子反应，从而插入一个环碳原子 • 例：驱虫药：甲苯咪唑

2、六元杂环化合物的合成 • 吡啶及其衍生物的合成方法 • A、工业方法 • ——乙炔和氨反应 • ——用丁烯酸、甲醛、水蒸汽、空气和氨一起在SiO2、Al2O3催化下，4000C气相反应得到

心痛定 2、六元杂环化合物的合成 • 吡啶及其衍生物的合成方法 • B、Hantzsch反应及其类似合成法 • ——两分子的b-酮酸酯与一分子醛和一分子氨进行缩合，得到二氢吡啶，还经氧化脱氢，得到对称的产物。 2+2+1+1

2、六元杂环化合物的合成 • 吡啶及其衍生物的合成方法 • B、Hantzsch反应及其类似合成法反应机理

2、六元杂环化合物的合成 • 吡啶及其衍生物的合成方法 • C、类似Hantzsch反应的合成法 • ——1，5-二羰基化合物和氨的反应 • ——b-二羰基化合物与a-氰基乙酰氨反应 5+1 3+3

第八章 环合反应