第十二章 杂环化合物的合成

OC CH3

COOHNaOEtO

O

O

H3C C CH2 C OC2H5 + BrCH2CH2CH2ClO

稀OH-或H+ CH3 浓OH-

C

C

CH3

C OC2H5 O

COOH

NaOEt CH2(CO2C2 H5)2 + BrCH2CH2CH2 Cl CO2C2H5 CO2C2H5 H2O -CO2

COOH

第十二章 杂环化合物的合成在环状化合物中，如果在“环节”原子中除了碳原子 之外，还含有一个或多个非碳原子时，则称为杂环化合物。 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。因此，杂环化合物在有机化学的各个研究 领域中都占有极重要的地位。 柏再苏认为[1], 20世纪90年代以来，农药的发展已 经进入了一个新的时代，即以杂环化合物为主的时代。 [1]柏再苏,王大翔.新杂环农药的研究发展及合成方法[M].北京: 化学工业出版社,2004

12.1 五元杂环的合成12.1.1、含一个杂原子的五元环的合成O 呋喃 N H 吡咯 S 噻吩

1、呋喃工业上：CHO O

ZnO,Cr2O3 400℃ O

一般合成方法： (1)从1,4-二羰基化合物制备(Paal-Knorr合成法)

TsOH t-Bu O O Bu-t 甲苯， t-Bu O Bu-t

(2)Feist-Benary合成法O CH2 C O R Cl CH C R' -HCl -H2O

EtO2C EtO2C R

O

R'

2、噻吩工业上： n C4H10 4S 一般方法： (1)Hinsberg法R C O H2 C EtO2C S C O H2 C CO2Et -2H2O EtO2C S CO2Et R' R R'

600℃ S

(2)从1,4-二羰基化合物制备(Paal-Knorr合成法)P2S5 O O S

3、吡咯 工业上：Cu2O2 HC CH NH3 压力 N H 2HCHO HOH2C C C CH2OH

NH3 O

Al2O3,430℃ N H

一般方法： (1)从1,4-二羰基化合物制备(Paal-Knorr合成法) NH3OR C H2C O NH2 R H2C C O R'' R'

90%

O

甲苯，

H3C

(2)Knorr合成R'' -H2O

N HR C H2 C

CH3R''

C C N

R'

N H

R'

R´´应为亚甲基活化基，否则将优先α-氨基酮的自身缩合 得到二氢吡嗪：H2N C H2C NH2 O H2C C O -H2O N N

12.1.2 含两个杂原子五元环的合成N N N H 吡唑 N H 咪唑 O 异噁唑 N O 噁唑 S 噻唑 N N

1、吡唑(1)用1,3-二羰基化合物与肼作用得(H3CO)2HC CH2 CH(OCH3)2 O O NH2NH2 N N H HC CH2 CH H+

O

O C6H5NHNH2

C6H5

C6H5 N

C6H5 C CH2 C C6H5O HC C H2C C N O N CH3

N C6H5CO2CH3 N N H CO2 CH3 互变异变 N N

(2)用乙炔或炔化物与重氮甲烷反应制得

2、咪唑(1)用溴代乙二醇缩醛与甲酰胺和氨反应制得O Br CH2 O O HC NH2 NH3 175℃ 6h N H N

(2)α-氨基醛或酮的氯化氢盐与硫氰酸钾加热反应，再氢解 脱硫制得HC C O H C HO C N H NH C S NH2 C N C C N H NH C S S HC C O-H2 O

NH C NHNi,H2

H+

S

N N H

3、异噁唑用1,3-二羰基化合物与肼作用得羟胺作用得。O C CH O C NH2OH O N

4、噁唑用α-二酮的一肟衍生物被还原酰化，脱水闭环得到。C C N O OH 1.Zn,HOAc 2.Ac2O HC C O NH C O CH3 SOCl2 -H2O O N

5、噻唑(1)从硫代酰胺与α-卤代羰基化合物制取C SH OH CH S CH O Cl -HCl R N R S NH C S C CH O

NH R C

N C R

-H2O

(2)从二硫代氨基甲酸铵和α-卤代羰基化合物制

取NH2 H4NS -H2O S C S N S R' C O CH Cl R C R' CH R S R' NH2 S N HSH2C R N R S R' S NH R' S R SH SH

C CH

O R R'

(3)从α-酰氨基一羰基化合物和五硫化二磷制备H2C R O -H2S NH R' O P2S5 HC N R'

S

R

12.2 六元杂环的合成12.2.1 含一个杂原子的六元环的合成 1、吡啶工业上：HC HC CH O CH CHOH NH3 -H2O HC HC CH NH CH CHOH HC HC H C CH

HC NH2 O

-H2O N

一般合成方法： (1)Hantzsch合成法

R'' R'O2C R R'' CHO O O CO2R' NH3 R R'O2C HNO3 R N R CO2R'

R'' COOH N R

R''

HOOC H2O R

类似的方法：CH3 H2C H3C O CH3 CN H3C N Cl O

RCH3 CN N H CN O

N

R

H2C H2N C

CN O

N H CH3CH2OH H3C CH3

POCl3

H2/Ni H3C N

(2)从1,3-二烯与氰通过Diels-Alder反应制得HC HC CH2 N CH2 C CN 340℃ N CN O2 N CN

(3)从呋喃和吡喃酮制备C O CH3 OH O CH3 -H2O N CH3 -H+ NH3 H H2N OH O H+

O

C O CH3

NH2

EtO2C O -H2O O

NH3

EtO2C OH CONH2 EtO2C N O

EtO2C O CH H2N C O

EtO2C

N

O

4-甲基-3-氨基-2-氯吡啶的合成CH3 NH2 N H O POCl3,PCl5 N CH3 NH2 Cl N O C NH N CH3

N

12.2.2 含两个杂原子的六元环的合成N N 哒嗪 N N 嘧啶 N 吡嗪 N

一些典型的杂环类农药O Cl N CH2 N N NO2 Cl NH N N 吡虫啉 665百万美元(2003) S CH2 N N CH3

NO2

噻虫嗪 215百万美元(2003)OH Cl CH2 CH2 C C(CH3)3 N N 戊唑醇 360百万美元(2003)

N O CN

N O H3CO2C

OCH3

CH2 N

嘧菌酯 410百万美元(2003)

CH3 F3C N 吡氟禾草灵 135百万美元(2003) F Cl N 炔草酯 175百万美元(2003) O CH3 O O CH C O CH2 C CH O O CH COOC4H9

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