五元单杂环化合物
1)亲电取代反应
【描述】呋喃、噻吩、吡咯都具有芳香共轭体系,都可以发生芳香亲电取代反应。反应活性:
【注】可以看出α取代有三种共振式,正电荷分散在三个原子上,β取代有两个共振式,正电荷分散在两个原子上,因为α位取代形成的过渡态能量比β位的低,取代以α位为主。尽管如此,α位或β位得活性都比苯大。
【例】
【注】吡咯十分活泼,活泼性类似于苯胺、苯酚,它可进行瑞默-悌曼反应,并可与叠氮盐偶联。
【注】取代呋喃、噻吩、吡咯定位效应取决于环上杂原子的α定位效应及取代基共同决定的。
【例】
2)吡咯的弱碱性和弱酸性
3)吡喃、吡咯的重要衍生物
①糠醛
【描述】糠醛是不含α氢的醛,性质类似于苯甲醛,可发生康尼查罗、安息香缩合、普尔金等反应。
【例】
②吲哚
【描述】可进行亲电取代,反应发生在较活泼的杂环的第3位。
【例】
1)亲电取代
【描述】吡啶的性质类似硝基苯,他不能进行傅-克酰基化反应和烷基化反应,取代时条件剧烈,一般需要250℃~300℃的高温。取代主要发生在3位(即β位)上。
【例】
2)亲核取代
【描述】氮的吸电子作用使环上的电子云密度降低,它不易进行亲电取代,但却利于亲核取代。与硝基苯类似,吡啶2,4,6位上的卤素很容易被亲核试剂取代。
【例】
齐齐巴宾(Chichibabin)反应
【描述】吡啶的亲核取代活性非常大,强碱性的负氢离子也能被取代。使用强碱氨基钠与吡啶进行反应。
②烃基化
【描述】与强碱性的烷基锂或芳基锂反应,可是吡啶直接烃基化。
3)吡啶的氧化和还原
【描述】哟与吡啶环上氮的吸电子性能,使环稳定,不易被氧化,较易被还原。
①氧化
【注】用过氧酸反应,得到吡啶N-氧化合物或称N-氧化物吡啶,该化合物是很有用的中间体。
【例】
【特点】这个反应活化了吡啶,有改变了亲电取代的位置。
【描述】喹啉和异喹啉的化学性质和吡啶及α-硝基萘的有些相似。
1)亲电取代反应
【描述】活性介于苯、萘及吡啶之间,进行异环取代,取代主要发生在5位和8位。
【例】
2)亲核取代
【描述】喹啉和异喹啉类似吡啶,在喹啉2位于4位侧链及异喹啉1位侧链上有活泼的α氢,可进行缩合和亲和取代反应。
【例】
3)氧化和还原
【描述】喹啉氧化时,苯环破裂而吡啶环保持不变,还原时吡啶环被氢化,而苯环保持不变,类似α-硝基萘。