HỢP CHẤT DỊ VÒNG pps

Chương XXVI
HỢP CHẤT DỊ VÒNG
1. Hệ thống dị vòng.
N
O
N
H
N
S N
N
Oxazole Thiazole Pirazole 3- pyrroline
N
H
Pyrrolidine Piridine Pirimidine
N
N
N
N
N
N
N
N
N
Purine Quinoline Isoquinoline
2. Hợp chất dị vòng 5 nguyên tử.
2.1. Cơ cấu pyrole, fural và thiophen
•
Cơ cấu chung của 3 chất này có đặc tính của
dien liên hợp và ( I ) amin, ( II ) eter, (III) sufur
(thioeter ). Tuy nhiên thiophen không cho phản
ứng oxid hóa như sufur, pyrrole không có đặc

tính base như amin.
•
Như vậy có thể xem pyrrole, fural và thiophen có
tính thơm.
N
H
S
O
(I)
(II) (III)
Pyrrole Furan Thiophene
Pyrrole
•
Cơ cấu của pyrrole có thể trình bày sau đây:
C
H
N
C
H
H
1e
1e
1e
1e
2e
C
H
N
C
H

H
C
H
N
C
H
H
N
H
N
H
•
Trong đó vòng có dạng hợp chất thơm.
•
Pyrrole có thể xem như sự lai hoá của cơ cấu từ
V đến IX. Sự cho điện của Nitrogen vào vòng
được xác định bởi cơ cấu ionic trong đó nitrogen
mang điện tích dương và cacbon của vòng
mang diện tích âm.
N
H
H
N
H
H
N
H
N
H
H

N
H
H
(V) (VI) (VII) (VIII) (IX)
Furan và thiophen có cơ cấu tương tự như pyrrole.
2.2. Nguồn pyrrole, furan, thiophen
•
Thiophen có thể tổng hợp trong kỹ nghệ ở
nhiệt độ cao bởi phản ứng của n-Butan và S.
H
3
C CH
2
CH
2
CH
3
+ S + H
2
S
S
560
0
C
HC CH + 2HCHO HO-CH
2
-C C-CH
2
-OH
Cu

2
C
2
1,4-Butindiol
N
H
NH
3
, t
0
•
Pyrrole có thể được tổng hợp bởi một số
phương pháp
•
Furan được điều chế dễ dàng nhất bởi
pứng decarbonyl hóa (khử CO) của furfural
(furfuraldehyde), được điều chế từ trấu (lúa,
lúa mạch) với HCl nóng sau đó pentosane
được thủy giải thành pentose, rồi dehydrat
hóa và hóa vòng thành furfural
(C
6
H
5
O
4
)
n
H
2

O, H
CHO
(CHOH)
3
CH
2
OH
pentose
-3 H
2
O
O
CHO
O
H , 400
0
C
furfuran
(2-furancarboaldehid)
•
Một vài Pyrrole thế, Furan thế, Thiophen
thế có thể được điều chế từ hợp chất dị
vòng mẹ ( Parent heterocycle ) bởi phản
ứng thế. Tuy nhiên, tốt nhất là điều chế từ
hợp chất mạch hở bởi sự đóng vòng.
O
CH
3
H
3

C
C
O O
CH
2
CH
2
H
3
C
CH
3
P
2
O
5
, t
0
(NH
4
)
2
CO
3
, 100
0
C
P
2
S

5
N
CH
3
H
3
C
H
(2,5-dimetylpyrol)
(2,5-dimetylfuran)
S
CH
3
H
3
C
(2,5-dimetylthiophene)
2. 3 Pứ thế thân e trên pyrrole,
furan và thiophen.
•
Phản ứng ưu tiên tại vị trí 2:
Độ phản ứng xác định hướng phản ứng.
O
+ (CH
3
CO)
2
O + (C
2
H

5
)O BF
3
COCH
3

O
0
C
O
Furan 2-acetylfuran
O
O
SO
3
H
+ SO
3
-pyridin
( Acid 2-furansulfonic)
S
+ C
6
H
5
COCl + SnCl
4

O
COC

6
H
5
Thiophen 2-benzoylthiophene
N
H
+ C
6
H
5
N N Cl
N
H
Pyrrol 2-(phenyl azo) pyrrole
N=N-C
6
H
5
N
H
N
H
2-pyrrole carboxaldehyd
+ CHCl
3
+ KOH
CHO
•
Trong phản ứng của pyrrole
2.4 Sự bảo hòa hợp chất dị vòng

5 nguyên tử
•
Pyrolidine thường được dùng để điều chế
enamine. Ngoài ra pyrrolidine còn gặp
trong tự nhiên trong một số chất alkaloid,
nó có tính base và do đó nó có tên gọi
alkaloid ( alkali- like )
3. Hợp chất dị vòng 6 nguyên tử.
3.1 Cơ cấu của pyridine
•
Pyridine có thể được xem như là sự lai hóa của
cơ cấu Kekule I và II. Chúng ta sẽ trình bày nó
như cơ cấu III, trong đó vòng được trình bày
sextet thơm.
N N N
6
5
4
3
2
1
(I) (II) (III)
3.2 Nguồn gốc của pyridine
•
Oxid hóa picoline cho ra acid pyridine
carboxilic
•
Đồng phân vị trí 3 ( acid nicotinic hoặc
niacin) là vitamin. Đồng phân 4 ( acid

isonicotinic) được dùng trong điều trị các
bệnh lao; bằng cách tạo thành hydrazide.
N
COOH
N
CONHNH
2
Acid nicotinic (Niacin)
(Acid 3-pyridine carboxilic)
Acid isonicotinic (Hydrazin)
(Isoniazid)
3.3 Phản ứng của pyridine
3. 4 Phản ứng thế thân điện tử của pyridine.
•
Phản ứng thế thường xảy ra tại vị trí 3 ( hoặc β)
3-nitropyridine
N
N
NO
2
N
SO
3
H
N
Br
N
Br
Br
KNO

3
, H
2
SO
4
,300
0
C
H
2
SO
4
,350
0
C
Br
2
,300
0
C
RX (RCOX, AlCl
3
)
pyridine
Acid 3-pyridine sulfonic
+
3,5-dibromopyridine3-bromopyridine
•
Chúng ta có thể giải thích độ phản ứng và định
hướng phản ứng của pyridine dựa vào cơ sở là

độ bền của ion carbonium trung gian.
•
Sự tác kích tại vị trí 4 cho ra ion carbonium lai
hóa giữa cơ cấu I, II, III
3. 5 Phản ứng thế thân hạch trên
pyridine
•
Pyridine chứa nhóm hút điện tử nên phản
ứng thế thân hạch xảy ra dễ dàng và tại vị
trí 2 và 4.
N
Br
NH
3
, 180-200
0
C
N
Br
2-aminopyridine2-bromopyridine
•
Sự thân hạch tác kích tại vị trí 4 cho ra
carbanion lai hóa giữa cơ cấu I, II, III
N
Cl
NH
3
, 180-200
0

C
N
NH
2
4-aminopyridine4-cloropyridine