Chương 8: Hợp chất dị vòng
Trang 145
Chương 8: HỢP CHẤT DỊ VÒNG
8.1. Khái niệm
Hợp chất dị vòng là những hợp chất hữu cơ có vòng kín trong phân tử, nhưng trong vòng
đó ngoài C ra còn có một vài nguyên tử của nguyên tố khác được gọi là dị tử. Những hợp chất dị
vòng quan trọng thường chứa các dị tử là nitơ, oxi và lưu huỳnh. Tuy vậy, người ta cũng còn gặp
các dị vòng chứa dị nguyên tử selen, telu, photpho, silic và các nguyên tố khác.
Trong chương này chúng ta chỉ xét chủ yếu các hợp chất dị
vòng 5 và 6 cạnh có chứa dị
tử, cụ thể là furan, pirol, thiophen và piridin:

H - C
H - C
O
C - H
C - H1
2
3
4
5
Furan
H - C
H - C
N
H
C - H
C - H

3
4
5
6
Piridin

Các dị vòng 5 cạnh như furan, pirol và thiophen có thể coi như những dẫn xuất của
xiclopentadien trong đó nhóm metylen CH
2
có thể thay thế bằng dị tử O, NH và S.
Nếu trong các dị vòng 5 cạnh ở trên, một nhóm CH được thay thế bằng một dị tử N ta sẽ
được những dị vòng 2 dị tử là oxazol và isooxazol; thiazol và isothiazol; imidazol và pirazol:

Furan
O
CH
C
H
C
H
CH
Oxazol
O
CH
NC
H
CH
Isoxazol
O
N

&Pirol
N
H
CH
C
H
C
H
CH
Imidazol
N
H
CH
NC
H
CH
N
H
N
C
H
C
H
CH
&

Tiếp theo đó nếu đi từ pirazol, ta thay thế một nhóm – CH = bằng một dị tử nitơ – N = thứ

nhầm với đuôi “ol” dành cho nhóm OH của ancol.
Ngoài các dị vòng 5 cạnh, người ta cũng biết các dị vòng 6 cạnh có một dị tử, hai, ba, bốn
dị tử. Piridin là dị vòng 6 cạnh một dị tử N. Người ta thường coi dị vòng piridin như một nhân
benzen có hình lục giác đều với 6 cạnh trên cùng một mặt phẳng, trong đó một nhóm – CH = đã
được thay thế bằng một nguyên tử nitơ – N =:

CH
CH
N
CH
CH
C
H

1
2
3
4
5
6
Piridin
hay:
N

Nếu một nhóm – CH = thứ hai trong vòng piridin được thay thế bằng một dị tử nitơ ta sẽ
được những điazin:

Piridin
N
Piridazin

Theo lí thuyết ta phải có 3 đồng phân triazin như trên đây, nhưng trong thực tế chỉ mới biết
được một số hợp chất của chúng mà thôi.
Ngoài ra, người ta cũng biết được hợp chất dị vòng 7 cạnh một dị tử:

Azepin
N
H

8.2. Dị vòng 5 cạnh một dị tử
8.2.1. Tính thơm

Các dị vòng 5 cạnh biểu lộ tính thơm là do sự liên hợp của hệ lục tử thơm. Thí dụ trong dị
vòng pirol, sự hình thành hệ lục tử thơm là do sự liên hợp của 4 electron pi với một cặp electron
chưa sử dụng của nitơ. Đối với dị vòng furan và thiophen cũng vậy:

N
H

hay:
N
H
. .
.
.
.
.
hay:
N
H


C
SO
3
, piridin, 90
o
C
(CH
3
CO)
2
O, 250
o
C
NO
2
SO
3
H
COCH
3
2-nitro pirol

Chương 8: Hợp chất dị vòng
Trang 148
b) Phản ứng thế electrophin trong furan
Về khả năng phản ứng thì furan tương tự pirol, nhưng có phần mạnh hơn pirol. KHi clo hóa
furan ở -40
o
C có thể dẫn tới 2-clofuran và 2,5-điclofuran:


mạnh) do đó nó có thể tiếp nhận phản ứng nitro hóa, sunfo hóa trong điều kiện độ axit cao. Clo hóa
thiophen dãn tới hỗn hợp phức tạp của các sản phẩm tổng hợp, nhưng brom hóa và iốt hóa có thể
dãn tới sự tạo thành 2-brom và 2-iotthiophen:

S
S
S
S
CH
3
COO NO
2
(CH
3
CO)
2
O
H
2
SO
4
Br
2
, benzen
NO
2
SO
3
H
Br

o
C, với sự có mặt của chất xúc tác Al
2
O
3
, sẽ xảy ra phản ứng sau:

N
H
SO
H
2
S
H
2
O
H
2
S
NH
3
H
2
O
NH
3

8.2.3. Điều chế
a) Furan:
Decacboxyl hóa axit furoic


8.3. Dị vòng 6 cạnh một dị tử - Piriđin
8.3.1. Cấu trúc của piriđin
Cấu trúc của piriđin làm ta nhớ lại cấu trúc của benzen. Tất cả các liên kết C – C nằm trên
một mặt phẳng, có độ dài giống nhau 1,39A
0
(độ dài liên kết của C – C là 1,54A
0
và C = C là
1,34A
0
). Hai liên kết C – N cũng có độ dài giống nhau 1,37A
0
(ngắn hơn độ dài của liên kết đơn C-
N là 1,4A
0
và dài hơn liên kết C = N là 1,28A
0
).
N
1
2
3
4
5
6

Các thông số của phân tử piriđin và độ bền thơm đặc biệt của nó nói lên sự giải toả 6
electron p -
π (của 5 nguyên tử C và của N).

(+)
(+)
(+)
H
2
SO
4
Br
2
300
oC
Br
2
300
-
500
oC
KNO
3
- H
2
SO
4
370
o
C
SO
3
, H
2

C, toluen
NH
2
N
C
6
H
5
N
OH
N
100
o
C
O
KOH
1. Na
(+)
NH
2
(-)
, 100
o
C
2. H
2
O
2 - Aminopiridin
2 - Hidroxipiridin
O