Chương 30: Hợp chất dị vòng

Ch−¬ng 30<br /> <br /> HîP CHÊT DÞ VßNG<br /> <br /> Môc tiªu häc tËp<br /> 1. Gi¶i thÝch ®−îc tÝnh th¬m cña c¸c lo¹i hîp chÊt dÞ vßng.<br /> 2. Nªu ®−îc danh ph¸p vµ ®äc ®−îc tªn theo th«ng th−êng c¸c hîp chÊt dÞ vßng.<br /> 3. Tr×nh bµy ®−îc c«ng thøc céng h−ëng dÞ vßng 5 vµ 6 c¹nh.<br /> 1. §Þnh nghÜa<br /> DÞ vßng lµ nh÷ng hîp chÊt vßng. Vßng ®−îc t¹o thµnh kh«ng nh÷ng do c¸c<br /> nguyªn tö carbon mµ cßn cã c¸c nguyªn tè kh¸c nh− oxy O, nit¬ N, l−u huúnh S.<br /> C¸c nguyªn tè nµy gäi lµ dÞ tè.<br /> 2. Ph©n lo¹i hîp chÊt dÞ vßng<br /> Tïy theo cÊu t¹o, cã thÓ chia hîp chÊt dÞ vßng thµnh 2 lo¹i chÝnh:<br /> DÞ vßng th¬m vµ dÞ vßng kh«ng th¬m.<br /> DÞ vßng th¬m lµ nh÷ng dÞ vßng cã cÊu tróc ®iÖn tö cña vßng phï hîp víi<br /> c«ng thøc Huckel (4n+2) eπ<br /> VÝ dô:<br /> <br /> N<br /> <br /> . . .<br /> . . .<br /> N<br /> <br /> Pyridin<br /> <br /> N<br /> <br /> O<br /> <br /> .<br /> .<br /> . .. .<br /> O<br /> <br /> Furan<br /> <br /> O<br /> <br /> DÞ vßng kh«ng th¬m lµ dÞ vßng no hoÆc ch−a no:<br /> VÝ dô:<br /> <br /> O<br /> <br /> O<br /> <br /> S<br /> <br /> N<br /> H<br /> <br /> N<br /> H<br /> <br /> N<br /> H<br /> <br /> Trong c¸c hîp chÊt dÞ vßng th× dÞ vßng th¬m lµ quan träng.<br /> Ph©n lo¹i dÞ vßng th¬m nh− sau:<br /> <br /> 79<br /> <br /> 2.1. DÞ vßng 5 c¹nh, 6 c¹nh, 7 c¹nh cã 1 dÞ tè<br /> 2.1.1. DÞ vßng 5 c¹nh, 6 c¹nh cã 1 dÞ tè<br /> <br /> N<br /> Pyridin<br /> <br /> NH<br /> Pyrrol<br /> <br /> S<br /> Thiophen<br /> <br /> O<br /> <br /> Furan<br /> <br /> 2.1.2. DÞ vßng 5 c¹nh, 6 c¹nh ng−ng tô víi vßng benzen<br /> <br /> O<br /> <br /> N<br /> H<br /> Benzopyrrol<br /> <br /> S<br /> <br /> Benzofuran<br /> <br /> Benzothiophen<br /> <br /> N<br /> Benzopyridin (Quinolin)<br /> <br /> 2.2. DÞ vßng 5 c¹nh, 6 c¹nh cã nhiÒu dÞ tè<br /> 2.2.1. Hai dÞ tè gièng nhau<br /> N<br /> N<br /> H<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> H<br /> <br /> N<br /> <br /> Imidazol<br /> <br /> Pyrazol<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> Pyrimidin<br /> <br /> Pyridazin<br /> <br /> Pyrazin<br /> <br /> 2.2.2. Hai dÞ tè kh¸c nhau<br /> N<br /> <br /> N<br /> O<br /> <br /> S<br /> <br /> Oxazol<br /> <br /> Thiazol<br /> <br /> 2.2.3. DÞ vßng 5 c¹nh, 6 c¹nh cã 2 dÞ tè ng−ng tô víi vßng benzen<br /> N<br /> N<br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> O<br /> <br /> S<br /> <br /> Benzoimidazol Benzothiazol<br /> <br /> N<br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> Benzoxazol Benzopyridazin Benzopyrimidin Benzopyrazin<br /> <br /> 2.3. C¸c dÞ vßng ng−ng tô víi nhau<br /> N<br /> <br /> N<br /> N<br /> <br /> N<br /> N<br /> <br /> Purin<br /> <br /> 80<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> N<br /> <br /> N<br /> N<br /> <br /> Pteridin<br /> <br /> 3. Danh ph¸p hîp chÊt dÞ vßng<br /> 3.1. Danh ph¸p th«ng th−êng<br /> Danh ph¸p th«ng th−êng xuÊt ph¸t tõ nguån gèc hoÆc tÝnh chÊt cña mét hîp<br /> chÊt cã trong thiªn nhiªn.<br /> <br /> N<br /> <br /> CH3<br /> <br /> Gäi lµ Picolin v× chÊt nµy lÊy tõ nhùa than ®¸ (coaltar). Theo<br /> tiÕng Latinh Picatus cã nghÜa lµ gièng nhùa h¾c Ýn (tarry).<br /> <br /> N<br /> <br /> CH2OH<br /> <br /> §©y lµ mét alcol trÝch ly tõ c¸m (bran) gäi lµ "furfurol" cã<br /> nghÜa lµ dÇu c¸m.<br /> <br /> Gäi lµ "Pyrrol". Pyrrol theo tiÕng Hy L¹p cã nghÜa lµ ch¸y ®á,<br /> v× mÉu gç th«ng cã tÈm acid dÔ bèc ch¸y víi picolin.<br /> <br /> N<br /> H<br /> <br /> Tªn th«ng th−êng kh«ng ph¶n ¸nh cÊu tróc ph©n tö. Danh ph¸p th«ng<br /> th−êng cña h¬n 60 hîp chÊt dÞ vßng trë thµnh phæ biÕn nh− lµ mét quy −íc cña hÖ<br /> thèng danh ph¸p IUPAC. Sau ®©y lµ danh ph¸p th«ng th−êng cña c¸c chÊt ®−îc<br /> quy −íc nh− lµ danh ph¸p quèc tÕ:<br /> B¶ng 30.1: C¸c hîp chÊt cã tªn th«ng th−êng quy −íc.<br /> N<br /> N<br /> H<br /> Pyrrol<br /> <br /> O<br /> <br /> S<br /> <br /> Furan<br /> <br /> Thiophen<br /> <br /> N<br /> Pyrimidin<br /> <br /> 2<br /> <br /> NH<br /> <br /> N<br /> H<br /> Indol<br /> <br /> 1<br /> <br /> Isoindol<br /> <br /> N<br /> Pyrazin<br /> <br /> Quinolin<br /> <br /> 1<br /> <br /> N2<br /> <br /> Isoquinolin<br /> <br /> N<br /> <br /> O<br /> <br /> Furazan<br /> <br /> O<br /> a-Pyran<br /> <br /> N<br /> <br /> Quinazolin<br /> <br /> 6<br /> <br /> 1N<br /> <br /> N<br /> N<br /> H<br /> Indazol<br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> H<br /> Imidazol<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> N<br /> Pyridazin<br /> <br /> N<br /> Pyridin<br /> <br /> N<br /> N<br /> H<br /> Pyrazol<br /> <br /> 2<br /> <br /> N<br /> 5<br /> <br /> 8<br /> <br /> N<br /> <br /> 5<br /> <br /> 7<br /> <br /> N<br /> <br /> 1<br /> 8<br /> <br /> N<br /> <br /> N 4 N9<br /> 3<br /> H<br /> Purin<br /> 4<br /> <br /> Indolizin<br /> 1<br /> <br /> N<br /> <br /> 1<br /> <br /> N<br /> <br /> 4<br /> <br /> Pteridin<br /> <br /> N<br /> 4<br /> <br /> Quinolizin<br /> <br /> 81<br /> <br /> 9<br /> <br /> N<br /> H<br /> <br /> 2<br /> <br /> N 10 1<br /> N<br /> <br /> 1<br /> <br /> 9<br /> <br /> 5<br /> <br /> Carbazol<br /> <br /> S5<br /> <br /> 2<br /> <br /> N5<br /> 2<br /> <br /> N 10<br /> 1<br /> H<br /> <br /> 1<br /> <br /> Phenothiazin<br /> <br /> Phenazin<br /> <br /> 2<br /> <br /> Phenanthridin<br /> <br /> H<br /> N<br /> <br /> H<br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> H<br /> <br /> H<br /> <br /> Pyrolidin<br /> <br /> Piperidin<br /> <br /> H<br /> <br /> O<br /> <br /> Piperazin<br /> <br /> Morpholin<br /> <br /> O<br /> <br /> Chroman<br /> <br /> §¸nh sè c¸c dÞ vßng theo quy −íc:<br /> <br /> − XuÊt ph¸t tõ dÞ tè vµ theo chiÒu cña dÞ vßng.<br /> − §èi víi hîp chÊt ®a vßng th× ®¸nh sè b¾t ®Çu tõ nguyªn tö c¹nh vßng kÕt<br /> hîp.<br /> 3.2. Danh ph¸p hÖ thèng ®èi víi hîp chÊt ®¬n vßng<br /> Danh ph¸p Hantzsh -Widman<br /> Hantzsh-Widman ®· ®Ò nghÞ hÖ thèng danh ph¸p ®èi víi hîp chÊt ®¬n vßng<br /> ®−îc øng dông réng r·i nh− sau: Tªn gäi cña dÞ vßng gåm 2 phÇn.<br /> <br /> − PhÇn tiÕp ®Çu ng÷ (Preffixes ): ChØ tªn c¸c dÞ tè.<br /> − PhÇn th©n (stems): ChØ khung vßng, ®é lín cña vßng no hoÆc ch−a no cã<br /> sè nèi ®«i lín nhÊt.<br /> B¶ng 30.2: TiÕp ®Çu ng÷ chØ tªn c¸c dÞ tè.<br /> DÞ tè<br /> <br /> Hãa trÞ<br /> <br /> TiÕp ®Çu ng÷<br /> <br /> Oxy<br /> <br /> II<br /> <br /> Oxa<br /> <br /> L−u huúnh<br /> <br /> S<br /> <br /> II<br /> <br /> Thia<br /> <br /> Selen<br /> <br /> Se<br /> <br /> II<br /> <br /> Selena<br /> <br /> Telur<br /> <br /> Te<br /> <br /> II<br /> <br /> Telura<br /> <br /> Nit¬<br /> <br /> N<br /> <br /> III<br /> <br /> Aza<br /> <br /> Phosphor<br /> <br /> P<br /> <br /> III<br /> <br /> Phospha<br /> <br /> Arsen<br /> <br /> As<br /> <br /> III<br /> <br /> Arsa<br /> <br /> Silic<br /> <br /> Si<br /> <br /> IV<br /> <br /> Sila<br /> <br /> Germani<br /> <br /> Ge<br /> <br /> IV<br /> <br /> Germa<br /> <br /> Bo<br /> <br /> 82<br /> <br /> O<br /> <br /> B<br /> <br /> III<br /> <br /> Bora<br /> <br /> B¶ng 30.3: Tªn gäi phÇn th©n c¸c vßng ®¬n<br /> §é lín cña vßng<br /> <br /> Vßng kh«ng cã N<br /> Vßng ch−a no<br /> <br /> Vßng cã N<br /> <br /> Vßng no<br /> <br /> Vßng ch−a no<br /> <br /> Vßng no V<br /> <br /> 3<br /> <br /> iren<br /> <br /> iran<br /> <br /> irin<br /> <br /> iridin<br /> <br /> 4<br /> <br /> et<br /> <br /> etan<br /> <br /> et<br /> <br /> etidin<br /> <br /> 5<br /> <br /> ol<br /> <br /> olan<br /> <br /> ol<br /> <br /> olidin<br /> <br /> 6<br /> <br /> in<br /> <br /> inan<br /> <br /> in<br /> <br /> perhydro<br /> <br /> 7<br /> <br /> epin<br /> <br /> epan<br /> <br /> epin<br /> <br /> perhydro<br /> <br /> 8<br /> <br /> ocin<br /> <br /> ocan<br /> <br /> ocin<br /> <br /> perhydro<br /> <br /> 9<br /> <br /> onin<br /> <br /> onan<br /> <br /> onin<br /> <br /> perhydro<br /> <br /> 10<br /> <br /> ecin<br /> <br /> ecan<br /> <br /> ecin<br /> <br /> perhydro<br /> <br /> − Nguyªn t¾c ®¸nh sè:<br /> + NÕu dÞ vßng cã nhiÒu dÞ tè th× ®¸nh sè theo chiÒu −u tiªn theo thø tù c¸c<br /> dÞ tè s¾p xÕp trong b¶ng 30.2: O > S > N > P<br /> + NÕu dÞ vßng cã nhiÒu dÞ tè cïng lo¹i th× b¾t ®Çu tõ dÞ tè cao nhÊt vµ dïng<br /> c¸c ch÷ di, tri, tetra... ®Ó chØ sè l−îng dÞ tè cïng lo¹i.<br /> VÝ dô:<br /> <br /> Thieren<br /> <br /> N3<br /> <br /> O<br /> <br /> S<br /> <br /> 1<br /> <br /> 1<br /> <br /> Oxiran<br /> <br /> N<br /> 1,3-Diazet<br /> <br /> O<br /> <br /> N H<br /> 2<br /> <br /> 1,2-Oxazetidin<br /> <br /> N<br /> <br /> O<br /> O<br /> 1,3-Dioxolan<br /> <br /> N<br /> N<br /> 1,2,4-Triazin<br /> <br /> S<br /> Thiepan<br /> <br /> N<br /> Azocin<br /> <br /> Khi hÖ thèng vßng cã sè nèi ®«i cùc ®¹i ®· ®−îc no hãa dÇn, c¸ch gäi tªn nh− sau:<br /> VÞ trÝ cña nguyªn tè b·o hßa ®−îc ®¸nh sè kÌm theo tiÕp ®Çu ng÷ (preffixe)<br /> H vµ gäi tªn cña dÞ vßng ch−a no (víi sè nèi ®«i cùc ®¹i) t−¬ng øng.<br /> VÝ dô:<br /> H<br /> N1<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1H-Azirin<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> N<br /> 2H-Azirin<br /> <br /> 2<br /> <br /> O<br /> 2H-1,3-Oxazin<br /> <br /> 6<br /> <br /> O1<br /> 6H-1,3-Oxazin<br /> <br /> 3<br /> <br /> N<br /> 3H-Azepin<br /> <br /> 83<br /> <br />