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吡咯,呋喃,噻吩,喹啉,吡啶的结构简式是怎样的?

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吡咯

含有一个氮杂原子的五元杂环化合物。分 子式C4H5N,微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。吡咯在微量氧的作用下就可变黑;松片反应给出红色;在盐酸作用下聚合成为吡咯红;对氧化剂一般不稳定。它可以发生取代反应,主要在2位或5位上取代 。在15℃时,吡咯在乙酸酐中用硝酸硝化,得到2-硝基吡咯,产量不高,一部分变为树脂状物质。吡咯形式上是一个二级胺,但在稀酸中溶解得很慢;环上的氢被烷基取代后碱性增强,可形成不溶解的盐。吡咯可与苦味酸形成盐;还可还原成二氢和四氢吡咯。

 吡咯可用1,4 -二羰基化合物与氨反应制取,工业上吡咯由丁炔二醇与氨通过催化作用制备。吡咯与苯并联的化合物称为吲哚,

一般而言,用吡咯为原料进行实验之前,要重新蒸馏后再使用,因为吡咯长时间暴露在空气中易聚合生成聚吡咯(黑色固体)。

呋喃

呋喃环具芳环性质,可发生卤化、硝化、磺化等亲电取代反应,主要用于有机合成或用作溶剂。

溶解性: 不溶于水,溶于丙酮、苯,易溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。

  易挥发,易燃。

  呋喃环具芳环性质,可发生卤化、硝化、磺化等亲电取代反应。遇强酸易开环成聚合物,因而须用特殊试剂进行硝化或磺化反应。催化氢化生成四氢呋喃,后者为重要的溶剂。

制取方法:可用糠酸加热脱羧制取。

主要用途: 用于有机合成或用作溶剂。

禁配物: 强氧化剂、酸类。

避免接触的条件: 光照、空气。

噻吩(thiophene)

 ,

含有一个硫杂原子的五元杂环化合物。分子式C4H4S。

无色、有刺激性气味液体。相对密度1.0649(20/4℃)。溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯等。

噻吩具有芳香性 ,与苯相似,比苯更容易发生亲电取代反应 ,主要取代在2位上。噻吩2位上的氢也很容易被金属取代 ,生成汞和钠等的衍生物。噻吩环系对氧化剂具有一定的稳定性,例如,烷基取代的噻吩氧化后可以形成噻吩羧酸。用金属钠在液氨和甲醇溶液内还原噻吩,可得二氢噻吩,以及某些开环化合物。用催化氢化法还原噻吩,可得四氢噻吩。工业上噻吩用丁烷与硫作用制取。实验室中噻吩用1,4-二羰基化合物与三硫化二磷反应制取。乙酰基丁酮与硫化磷反应,能生成2,5-二甲基噻吩。噻吩在许多场合可代替苯,用作制取染料和塑料的原料,但由于性质较为活泼,一般不如由苯制造出来的产品性质优良。噻吩也可用作溶剂。

喹啉

微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂 。

异喹啉、喹啉二者都具有碱性,异喹啉比喹啉碱性更强,都可以与强酸生成盐,如苦味酸盐和重铬酸盐;与卤代烷形成四级铵盐等。

喹啉的芳香性很强,苯环部分容易在5,8两位上发生亲电取代反应,例如在硝化或磺化时,产生5-和8-硝基和磺基喹啉。吡啶环稳定,在氧化时,苯环被破坏,而吡啶环不变。异喹啉的性质与喹啉近似,硝化和磺化在苯环的5位上发生,亲核反应则在1位上发生,如与氨基钠反应,生成1-氨基异喹啉,而喹啉在2位上氨基化。工业上常用喹啉的酸性硫酸盐溶于乙醇,而异喹啉的酸性硫酸盐则不溶的性质来分离。

吡啶

电子结构及芳香性

  吡啶的结构与苯非常相似,

 吡啶具有一定的芳香性。具有碱性。芳香性比苯差。

  在吡啶分子中,氮原子的作用类似于硝基苯的硝基,使其邻、对位上的电子云密度比苯环降低,间位则与苯环相近,化学性质上是亲电取代反应变难,亲核取代反应变易,氧化反应变难,还原反应变易。

吡啶及其衍生物比苯稳定,其反应性与硝基苯类似。典型的芳香族亲电取代反应发生在3、5位上,但反应性比苯低,一般不易发生硝化、卤化、磺化等反应。吡啶是一个弱的三级胺,在乙醇溶液内能与多种酸(如苦味酸或高氯酸等)形成不溶于水的盐。

吡啶还能与多种金属离子形成结晶形的络合物。吡啶比苯容易还原,如在金属钠和乙醇的作用下还原成六氢吡啶(或称哌啶)。吡啶与过氧化氢反应,易被氧化成N-氧化吡啶。

其亲电取代反应的活性也比苯低,与硝基苯相当。由于环上氮原子的钝化作用,使亲电取代反应的条件比较苛刻,且产率较低,取代基主要进入3(β)位。

亲核取代反应 由于吡啶环上氮原子的吸电子作用,环上碳原子的电子云密度降低,尤其在2位和4位上的电子云密度更低,因而环上的亲核取代反应容易发生,取代反应主要发生在2位和4位上。



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