C23 Dv 5 Canh

HỢP CHẤT DỊ VÒNG 5 CẠNH A. HỢP CHẤT DỊ VÒNG 5 CẠNH 1 DỊ TỐ O

furan SiH2

silol

NH

pyrol

S

Se

thiophen Ge

germol

Te telurophen

selenophen AsH

P H Phosphol

arsol

S

O

Thiophen

Furan

N H

Pyrol

*) Mối liên quan giữa 3 dị vòng

+ H2S S

N H

N

+

H2

+

S

3

3N

+

H

H2O +

H

+

O H2

O

Điều kiện phản ứng: to, xúc tác Al2O3

Các phương pháp điều chế khác H2C CH2 R C C R' O O

Furan

Thiophen

P2O5 to

R

O

R'

P2S5 to

R

S

R'

(NH4)2SO4 100oC

R

N H

R'

CẤU TRÚC Cặp điện tử tự do

N lai hoá sp2

Pyrol 6 điện tử π

*) Dựa vào độ dài liên kết trong dị vòng thơm và không thơm *) Dựa vào năng lượng cộng hưởng thực nghiệm *) Dựa vào đặc trưng về cấu tạo qua các giá trị về phổ tử ngoại

⇒

So sánh tính thơm của các dị vòng so với benzen:

Benzen

> thiophen

>

pyridin

> pyrol > furan

• Nguyên tử C của pyrol giàu điện tử hơn và có tính ái nhân hơn C của liên kết đôi

*) Dãy cấu trúc giới hạn

O furan α β

X

I

α β

Cấu trúc cơ bản

S thiophen X

II

X

III

N H pyrol X

IV

Cấu trúc giới hạn bền

X

V

HOÁ TÍNH *) Tính chất chung: Tính thơm - Dễ tham gia phản ứng thế ái điện tử -

Khó tham gia phản ứng cộng

- Khó bị oxi hoá *) Tính chất dị tố - Tùy sự tham gia của electron p của dị tố vào hệ thống thơm nên tính chất dị tố khác nhau.

Phản ứng thế electrophin SE: X

+E

X

+

X H E

X

+E

+

E H

H thÕβ E H

X

X

E E H

X

thÕα

⇒ Sản phẩm thế ưu tiên vào vị trí α (vị trí số 2) của hợp chất dị vòng.

VD: Phản ứng thế electrophin vào nhân pirol Vị trí số 2:

Vị trí số 3:

So sánh trạng thái trung gian của phản ứng thế SE

Nhóm Furan 4 5

3 2

2

O 1 furan

CHO

O 2-furyl

O Furfural

*) Tính chất dị tố H O

O

H+

O

O

O

H+

H H

O O

Tính chất của nhân dị vòng *) Phản ứng thế electrophin - Tham gia phản ứng SE dễ hơn benzen, xảy ra ở vị trí 2. - Tránh các tác nhân acid mạnh do furan bị polime hóa Br2,Dioxan

0oC

O Br 2-bromo furan

HNO3 (CH3CO)2O O furan

S 3/pyridin O

(CH3CO)2O AlCl3 R Li+ - RH

+

O O

NO2

Br O Br 2,5-dibromo furan

2-nitro furan

SO3H

acid 2-furan sulfonic 2-acetyl furan

COCH3 + CO2 O Li 2-furyl lithi O

O COOLi furoat lithi

*) Phản ứng cộng H2/Ni Raney O

oC < 170

*) Tính bền vững của nhân H2/Pt

H3C

CH3COOH

CH2 H2C n-butanol

O2 (kh«ng khÝ) O furan

O tetrahydro furan

V 2O5 Pb(CH3COO)2 CH3COOH

HC C

CH2OH

CH C

O O O anhydrit maleic CHO HC HC CHO

*) Dẫn chất của furan *) Furfural

O

CHO

Furan-2-carbaldehyd

+) Điều chế: Thủy phân trong môi trường acid các phế liệu thực vật chứa đường pentozan như bã mía, lõi ngô, vỏ trấu,..... -3n H 2O n H O 2 n CH2OH-(CHOH)3-CHO (C5H 8O4)n H+ pentosan

pentose

O

CHO

f urfural

+) Ứng dụng: - Nguyên liệu điều chế chất dẻo - Điều chế các dẫn chất sử dụng làm thuốc VD: Họ thuốc kháng khuẩn nitrofuran. - Nitrofurazon: điều trị nhiễm khuẩn ngoài da. O 2N

O

CH=N-R

- Nitrofurantoin: điều trị nhiễm khuẩn đường niệu.

Nhóm Thiophen 4 5

3 2

S 1 Thiophen

CH 3

S 2-methylthiophen

CO C6H 5

S 2-benzoylthiophen

*) Tính chất dị tố - Dị tố ít hoạt tính, tính bền vững hơn pyrol và furan +

CH3I

+

CH3I

S

S

S I CH3 S I CH3

Tính chất của nhân dị vòng *) Phản ứng thế electrophin - Tham gia phản ứng SE dễ hơn benzen, xảy ra ở vị trí 2. I2 HgO HNO3

S

(CH3CO)2O H2SO4

S S

S HCl HCHO

S

C6H5COCl AlCl3

S

I

2-iodo thiophen

NO2 SO3H CH2Cl O C

2-nitro thiophen acid 2-thienyl sulfonic

2-cloromethyl thiophen

2-benzoyl thiophen

*) Phản ứng cộng Na/Hg S

S thiophan (thiolan)

*) Tính bền vững của nhân - Thiophen bền vững với tác nhân oxi hóa mạnh như KMnO4. - Thiophen bị khử hóa mở vòng và giải phóng H2S.

R

S

R'

[H]

CH

Ni Raney

CH R

2 2

CH CH

2

2

R

+

H2S

*) Dẫn chất của thiophen - Các dẫn chất của Thiophen thường ít gặp trong thiên nhiên. - Một số dẫn chất được dùng làm thuốc. - Có trong khung phân tử một số chất có hoạt tính sinh học. VD: Vitamin H (Biotin). O HN

NH

S

Giữ vai trò lớn trong quá trình tổng hợp Purin, chữa trứng cá....

(CH2)4COOH

Nhóm Pyrol

4 5

3 1

2

2

1

N H

N H

Pyrol (azol)

2-Pyrolyl

N H

SO3H

Acid 2-pyrolsulfonic

*) Tính chất dị tố - Tính base rất yếu Kb = 2,510-14 - Tính acid yếu Ka=10-15 H H N

+H

N

+

- H+

N

H

Polyme hóa N

N

N

N

Tính chất của nhân dị vòng *) Phản ứng thế electrophin - Phản ứng SE xảy ra ở vị trí 2. - SE khó xảy ra ở môi trường acid mạnh. - SE dễ xảy ra ở môi trường kiềm. I I 2 / NaOH

I + HNO3 (CH3CO)2O

N H

+ SO 3 pyridin CHCl3 / KOH +

+ C6H5N N . Cl -

OH-

I

N H

I

N H

NO2

N H

SO3H

N H

CHO + 3KCl + 2H2O

N H

N N C6H5

+ H2O + pyridin

+ HCl

*) Phản ứng cộng + H2 Zn / CH3COOH N H

N H

+ H2 Ni

N H

∆3-pyrolin

pyrolidin

*) Dẫn chất của pyrol Indol hay benzopyrol

N H

- Có trong khung phân tử của một số alcaloid, acid amin.... - Dẫn xuất thế dùng là thuốc có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm......

O

O

- Có trong cây mã tiền. Tác dụng tăng

N

trương lực cơ. N

Strychnin

H

HO

H O

O

N

- Có trong cây lá ngón. Tác dụng tăng

H

trương lực cơ rất mạnh. Là độc dược

HN

Yohimbin

bảng A.

B- DỊ VÒNG 5 CẠNH HAI DỊ TỐ Nhóm diazol 4 5

3

4 2

1

N H

N

1,2-diazol (pyrazol)

5

N3 1

N H

2

1,3-diazol (imidazol)

Tính chất hóa học Tính chất của nhân thơm: + Bền vững với tác nhân oxy hóa + Phản ứng thế electrophin (SE) ở vị trí số 4 N N H

Br + Br2 CHCl3

N N H

Tính chất của dị tố của Nitơ: + Tính acid của NH + Tính base của N: N

+

N H

N H

N N H

N H

H+

+ n-C4H 9Li ete

N N Li

Các dẫn chất của pyrazol CH 3 N CH3

O

N C6H5

Thuốc hạ nhiệt và giảm đau

Antipyrin 2,3-dimethyl-1-phenyl-5-pyrazolon H n-C4H 9 O

O N C 6H 5

N C6H5

Thuốc điều trị viêm khớp

Phenyl butazon 4-butyl-1,2-diphenyl-3,5-pyrazolidin dion

Các dẫn chất của imidazol N

CH 2 CH COOH NH2 N H

N HO

N

O

H

Histidin - Có trong hemoglobin N

C 6H5 C 6H5

Nirvanol - Tác dụng chống co giật

CH 2 CH2 NH 2 N H

Histamin

- Có trong phổi, gan và màng nhày. - Tác dụng giảm huyết áp, kích thích hoạt động và tiết dịch của dạ dày.

Nhóm azol khác 4 5

4

3 2

1

5

N

4

N3 1

2

5

O

O

1,2-oxazol ClHO

S

H2N

1

1,3-thiazol

H 3C H3C

N

HOOC

N

2

S

1,3-oxazol

N+

N3

S

NHCOR N

O

Penicilin

Thiamin (Vitamin B1) N O2N

SO2NH

Sulfathiazol

S

H2N

SO2NH N

Sulfamethoxazon

O

CH3

Porphyrins

Bài tập dv 5,6 cạnh.ppt

Nhóm Thiophen 4 5

3 2

S 1 Thiophen

CH 3

S 2-methylthiophen

2

CH 2

S Thenyl

S Thienyl

S

CO C6H 5

2-benzoylthiophen

Dẫn chất của furan Furfural O

CHO

Furan-2-carbaldehyd

-3n H 2O n H O 2 n CH2OH-(CHOH)3-CHO (C5H 8O4)n H+ pentosan

pentose

Nitrofurantoin: điều trị nhiễm khuẩn đường niệu.

O

f urfural

CHO

Phản ứng đặc biệt • Pyrol là amin nhưng không có tính base • Pyrol, furan và thiophen là dien liên hợp nhưng ưu tiên tham gia phản ứng thế ái điện tử hơn là phản ứng cộng.