第14章杂环化合物 杂环化合物是由碳原子和非碳原子共同组成环状骨架结构的一类化合物。这些非碳原子统称为杂原子，常见的杂原子为氮、氧、硫等。前面已经学过的内酯、内酰胺、环醚等化合物都是杂环化合物，但是这些化合物的性质与同类的开链化合物类似，因此都并入相应的章节中讨论。本章将主要讨论的是环系比较稳定、具有一定程度芳香性的杂环化合物，即芳杂环化合物。 杂环化合物的种类繁多，数量庞大，在自然界分布极为广泛，许多天然杂环化合物在动、植物体内起着重要的生理作用。例如：植物中的叶绿素、动物血液中的血红素、中草药中的有效成分生物碱及部分苷类、部分抗生素和维生素、组成蛋白质的某些氨基酸和核苷酸的碱基等都含有杂环的结构。在现有的药物中，含杂环结构的约占半数。因此，杂环化合物在有机化合物（尤其是有机药物）中占有重要地位。 第一节分类和命名 一、杂环化合物的分类 芳杂环化合物可以按照环的大小分为五元杂环和六元杂环两大类；也可按杂原子的数目分为含一个、两个和多个杂原子的杂环，还可以按环的多少分为单杂环和稠杂环等。见表14-1。 表14-1 有特定名称的杂环的分类、名称和标位 14-1
二、杂环化合物的命名 （一）有特定名称的稠杂环14-2
杂环化合物的命名比较复杂。现广泛应用的是按IUPAC（1979）命名原则规定，保留特定的45个杂环化合物的俗名和半俗名，并以此为命名的基础。我国采用“音译法”，按照英文名称的读音，选用同音汉字加“口”旁组成音译名，其中“口”代表环的结构。见表14-1。 （二）杂环母环的编号规则 当杂环上连有取代基时，为了标明取代基的位置，必须将杂环母体编号。杂环母体的编号原则是： 1．含一个杂原子的杂环 含一个杂原子的杂环从杂原子开始编号。见表14-1中吡咯、吡啶等编号。 2．含两个或多个杂原子的杂环 含两个或多个杂原子的杂环编号时应使杂原子位次尽可能小，并按O、S、NH、N 的优先顺序决定优先的杂原子，见表14-1中咪唑、噻唑的编号。 3．有特定名称的稠杂环的编号有其特定的顺序 有特定名称的稠杂环的编号有几种情况。有的按其相应的稠环芳烃的母环编号，见表14-1中喹啉、异喹啉、吖啶等的编号。有的从一端开始编号，共用碳原子一般不编号，编号时注意杂原子的号数字尽可能小，并遵守杂原子的优先顺序；见表14-1中吩噻嗪的编号。还有些具有特殊规定的编号，如表14-1中嘌呤的编号。 4．标氢 上述的45个杂环的名称中包括了这样的含义：即杂环中拥有最多数目的非聚集双键。当杂环满足了这个条件后，环中仍然有饱和的碳原子或氮原子，则这个饱和的原子上所连接的氢原子称为“标氢”或“指示氢”。用其编号加H（大写斜体）表示。例如： N N H O O 1H-吡咯2H-吡咯2H-吡喃4H-吡喃 若杂环上尚未含有最多数目的非聚集双键，则多出的氢原子称为外加氢。命名时要指出氢的位置及数目，全饱和时可不标明位置。例如： 14-3
第十七章杂环化合物 一、写出下列化合物的构造式： 1，3－甲基吡咯 2，碘化N,N－二甲基四氢吡咯 3，四氢呋喃 4，β－氯代呋喃 5，α－噻吩磺酸 6，糠醛，糠醇，糠酸 7，γ－吡啶甲酸 8，六氢吡啶 9，β－吲哚乙酸 10，8－羟基喹啉 二、用化学方法区别下列各组化合物： 1，苯，噻吩和苯酚 解：加入三氯化铁水溶液，有显色反应的是苯酚。在浓硫酸存在下，与靛红一同加热显示蓝色的位噻吩。 2，吡咯和四氢吡咯 解：吡咯的醇溶液使浸过浓盐酸的松木片变成红色，而四氢吡咯不能。 3，苯甲醛和糠醛 解：糠醛在醋酸存在下与苯胺作用显红色。 三、用化学方法，将下列混合物中的少量杂质除去。 1，苯中混有少量噻吩 解：在室温下用浓硫酸处理，噻吩在室温与浓硫酸反应生成α－噻吩磺酸而溶于浓硫酸，苯不反应。 2，甲苯中混有少量吡啶 解：用浓盐酸处理，吡啶具有碱性而与盐酸生成盐溶于水相，分离出吡啶。 3，吡啶中有少量六氢吡啶。 解：六氢吡啶是仲胺，在氢氧化钠水溶液中与对甲基苯磺酰氯反应生成固体，过滤除去六氢吡啶。 四、试解释为什么噻吩，吡咯，呋喃比苯容易发生亲电取代反
应而吡啶比苯难发生？ 解：噻吩，吡咯，呋喃是五元杂环化合物，属于多л－电子杂环化合物，芳环上电子云密度比苯大，所以易于发生亲电取代。而吡啶是六元杂环化合物，是缺л－电子杂环化合物，芳环上电子云密度小于苯环，所以难于发生亲电取代反应。 五、完成下列反应式： 六、用箭头表示下列化合物起反应时的位置。 过量CH 3I 溴化 浓 稀 己二酸 己二胺
七、将苯胺，苄胺，吡咯，吡啶，氨按其碱性由强至弱的次序排列：解：苯胺，苄胺，吡咯，吡啶，氨的碱性强度顺序： 八、下列化合物那些具有芳香性？ 的溴化的碘化的硝化的溴化的硝化的硝化的硝化
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 有机化学答案（高占先版）—第13章杂环化合物第 13 章杂环化合物 13-1 命名下列化合物或写出结构式。 （1） 4-甲基-2-乙基噻唑（2） 2-呋喃甲酸（3） N-甲基吡咯（4） 2,3-吡啶二甲酸（5） 3-乙基喹啉（6） 5-异喹啉磺酸（7） 3-吲哚乙酸（8） 6-氨基嘌呤（9） 4-甲基-2-乙基咪唑知识点： 杂环化合物的命名。 13-2 下列化合物是否是极性分子？若是，请标出分子偶极矩的方向。 它们都是极性分子，偶极矩方向如下： NHONHONH2N芳香结构知识点： 偶极矩的判断。 13-3 下列化合物有无芳香性？（1）、（2）、（4）、（5）和（6）有芳香性；（3）无芳香性。 知识点： 杂环化合物的芳香性判据。 13-4 指出下列各组化合物的碱性中心，按碱性由强到弱排列成序。 （1）氮原子为碱性中心， C＞B＞D＞A。 （2） A 的两性氮均为碱性中心； B 氮原子为碱性中心； C 中双键氮为碱性中心。 1 / 7
A＞C＞B， B 由于孤对电子参与芳香性大键，故碱性极弱。 知识点： 含氮化合物碱性比较。 13-5 判断下列化合物中每个氮原子的杂化状态并比较氮原子的碱性强弱。 NClNH CH2CH2CH2CH2N(CH3)2NNCH2CH2NH2HNNCH3CH3CH3OCOH3CHNABCABCABC (1)(2)(3) （1） A． sp3杂化 B. sp2 杂化 C.sp3杂化；碱性： C＞B＞A。 （2） A． sp2杂化 B. sp2 杂化 C.sp3杂化；碱性： C＞A＞B。 （3） A． sp2杂化 B. sp3 杂化 C.sp3杂化；碱性： C＞B＞A。 知识点： 杂化类型判断，碱性判断。 13-6 用简便合理的方法除去下列化合物中的少量杂质。 （1）苯中少量的噻吩（2）甲苯中少量的吡啶（3）吡啶中少量的六氢吡啶解： （1）向混合物中加入浓 H2SO4，振摇、静止，使生成的 2-噻吩磺酸溶于下层的硫酸中得以分离。 （2）用稀 HCl 洗涤，吡啶成盐溶于盐酸中，与甲苯分层得
第十八章杂环化合物 第一节杂环化合物的分类和命名 杂环大体可分为：单杂环和稠杂环两类。 1. 分类： 稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。 2．命名：杂环的命名常用音译法，是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。如杂环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起用1，2，3，4，5……（或可将杂原子旁的碳原子依次编为α ,β, γ, δ …）来编号。
如杂环上不止一个杂原子时，则从O,S,N 顺序依次编号，编号时杂原子的位次数字之和应最小： 五元杂环中含有两个杂原子的体系叫唑（azole） 第二节五元杂环化合物 一.含有一个杂原子的五元杂环单环体系:呋喃，噻吩，吡咯。 （1）呋喃，噻分，吡咯的电子结构和光谱性质。 电子结构：这三个杂环化合物中，碳原子和杂原子均以sp2杂化轨道互相连接成σ健，并且在一个平面上，每个碳原子及杂原子上均有一个p轨道互相平行，在碳原子的p轨道中有一个p电子，在杂原子的p轨道中有两个p电子，形成一个环形的封闭的π电子的共轭体系。这与休克尔的4n+2规则相符，因此这些杂环或多或少的具有与苯类似的性质，故称之为芳香杂环化合物。 芳香性大小,试验结果表明: 光谱性质：IR: νc-H = 3077~3003cm-1,νN-H = 3500~3200 cm-1 (在非极性溶剂的稀溶液中，在3495 cm-1，有一尖峰。在浓溶液中则于3400 cm-1,有一尖峰。
在浓和淡的中间浓度时，两种谱带都有),杂环C＝C伸缩振动:1600~1300 cm-1（有二至四个谱带）。 NMR：这些杂环化合物形成封闭的芳香封闭体系，与苯环类似，在核磁共振谱上，由于外磁场的作用而诱导出一个绕环转的环电流，此环电流可产生一个和外界磁场方向相反的感应磁场，在环外的质子，处在感应磁场回来的磁力线上，和外界磁场方向一致，在去屏蔽区域，故环上氢吸收峰移向低场。化学位移一般在7ppm左右。 呋喃：α－H δ=7.42ppm β－H δ=6.37ppm 噻吩：α－H δ=7.30ppm β－H δ=7.10ppm 吡咯：α－H δ=6.68ppm β－H δ=6.22ppm 二．呋喃，噻吩，吡咯的制备。 1.玉米心，稻糠，花生壳，大麦壳，高粱秆等用稀硫酸处理得戊糖，戊糖失 水得糠醛，再在400℃下加热，同时在催化剂ZnO,Cr 2O 3 存在下，失去一氧化碳 而得呋喃。 2.工业上制备噻吩是用丁烷，丁烯或丁二烯与硫磺混合，在600℃反应得到： 3.噻吩也可用琥珀酸钠盐与五硫化二磷一起加热反应制得：
第13章 杂环化合物 13.1 基本要求 ● 掌握杂环化合物的命名。 ● 掌握五元杂环、六元杂环和稠杂环的结构和性质。 13.2 基本知识点 13.2.1 杂环化合物的概念 由碳原子和非碳原子所构成的环状有机化合物称为杂环化合物，环中的非碳原子称为杂原子，最常见的杂原子有氧、硫、氮等。通常将环系比较稳定，具有一定程度的芳香性，且符合H ückel 规则的杂环化合物称为芳杂环。杂环化合物按环的数目不同，可分为单杂环和稠杂环两大类。单杂环按环的大小不同又可分为五元杂环和六元杂环。稠杂环通常由苯与单杂环或单杂环与单杂环稠合而成。 13.2.2 杂环化合物的命名 杂环化合物的命名比较复杂，目前我国常使用“音译法”，即按英文的读音，用同音汉字加上“口”字旁命名。下面是一些常见杂环化合物的名称及编号： （1） 五元杂环: （2） 六元杂环 （3） 稠杂环 环上有取代基的杂环化合物的名称是以杂环为母体，并注明取代基的位置、数目和名称，杂环编号，除个别稠杂环外，一般从杂原子开始，顺环编号，环上有不同杂原子时，按O ，S ， O 5 2 34S 5 2 34N 52 3411 1S 5 2 341 N N 52 341N N 52 341 噻吩thiaphene 吡咯pyrrole 噻吩thiazole 吡咯pyrrole 咪唑imidazole 呋喃furan N 123 456 N N 23 4 56 1N N 23 4 56 1N N 23 456 1O 12 34 56 吡啶pyridine 哒嗪pyridazine 嘧啶pyrimidine 吡嗪pyrazine 吡喃pyran N 1 2 34 567 8 喹啉quinoline N 2 34 5 67 8 异喹啉isoquinoline （编号特殊） 14 7 吲哚indole N N 1 23105 6 78 吖啶 acridine （编号特殊） N N 12 3 456 7 嘌呤 purine （编号特殊） N N 8 99 4
第十七章 杂环化合物 （heterocyclic Ring compounds ） 一、教学目的和要求 1．掌握杂环化合物的分类和命名。 2．掌握五元单杂环、六元单杂环化合物的化学性质。 3．理解杂环化合物的结构与芳香性。 4．理解吡咯、吡啶的结构与性质的关系。 二、教学重点与重点 重点：杂环化合物、甾体化合物结构特征与命名（俗名）。 难点：杂环化合物的结构。 三、教学方法和教学学时 （1）教学方法：以课堂讲授为主，结合必要的课堂讨论。教学手段以板书和多媒体相结合。 （2）教学学时：4学时 四、教学内容 1、杂环化合物 （1）杂环化合物概述 （2）吡咯及其衍生物 （3）吡啶及其衍生物 （4）吲哚及其衍生物 （5）苯并吡喃及其衍生物 （6）嘧啶和嘌呤及其衍生物 2、生物碱 （1）生物碱概述 （2）生物碱举例 五、总结、布置作业 17.1 几种基本杂环 (分类和命名) 杂环化合物定义 ：杂环化合物是指环比较稳定、含杂原子的环状化合物，包括芳香性杂环和非芳香杂环。 杂环化合物的种类很多，有单环，也有与芳香环或其他杂环并联成的稠杂环。环上的杂原子可以是一个、两个或更多个，而且可以是相同的或是不同的。一般最常见的杂环是五元或六元环。 根据1980年中国化学会颁布的有机化学命名原则，杂环化合物的命名按外文名称音译，并以一口字旁表示是环状化合物。以下是几种常见的杂环化合物的结构与名称。 O S N S N N N H H 呋喃 噻吩 吡咯 噻唑 咪唑 Furan Thiophene Pyrrole Thiazole Imidazole N O N N N N N N
吡啶 吡喃 哒嗪 嘧啶 吡嗪 Pyridine Pyran Pyridazine Pyrimidine Pyrazine H N O N N N N 吲哚 苯并呋喃 嘌呤 N N N 喹啉 异喹啉 吖啶 17.2 几种重要杂环化合物的结构 吡咯、吡啶 、呋喃、噻吩 ----C 、N 、O 、S 皆为 SP2 杂化 ，符合休克尔规则，有芳香性。但根据具体情况的不同，有的是富电子芳杂环，有的是缺电子芳杂环。 1. 1. 五元杂环 吡咯的共轭体系及比例模型如下： 吡咯是富电子芳杂环。 2. 2. 六元杂环 吡啶的共轭体系及比例模型如下： 吡啶是缺电子芳杂环。 富电子芳杂环与缺电子芳杂环因为结构特点的不同而表现出不同的化学 性质，其中亲电取代反应的差异尤为明显。
第17章 杂环化合物 班级 姓名 本章需掌握知识： 一．掌握常见杂环化合物的命名(呋喃、吡咯、噻吩、吡啶、四氢呋喃、四氢吡咯、四氢噻吩、哌啶 -六氢吡啶、喹啉)； 二．呋喃、噻吩、吡咯都具有芳香性，亲电反应活性比苯更高；注意单取代和双取代时的定位规则； 呋喃可以发生[4+2]反应； 三．吡啶同样具有芳香性，亲电反应活性比苯弱；注意亲电取代反应的位置；要知道吡啶、哌啶是 常用的有机碱； 四．吡啶的特殊反应-齐齐巴宾(Chichibabin)反应；侧链氧化；知道喹啉的斯克洛浦(Skraup)合成法。 1．命名或写出结构式。 呋喃 噻吩 吡咯 吡啶 哌啶 喹啉 四氢呋喃 4-二甲基氨基吡啶 O H 3C CH 3 O CH=O N COOH N HO N H O N CH 3 2．完成反应 (1) O CHO NaOH + (2) O O (3) N (4) N Cl NaOH (5) S OCH 3 CH 3CONO 2 O S OCH 3 CH 3CONO 2 O (6) S NO 2 S NO 2 Br 2 Br 2 (7) N CH 3 CH 3 (8) O I(CH 2)4I 己二酸 己二胺 3．比较下列化合物亲电取代反应活性顺序(按活性由高到低排列)。 S N N H (A) (B) (C) (D) 4．下面化合物N 原子上的孤对电子是在整个分子所在的面上，还是垂直于分子所在面并解释原因。 N H N (1) (2) 5．如何除去苯中少量的噻吩？ 6．环己烷中少量的吡啶？ 7．二酸乙酯与吡啶作用生成不饱和的反丁烯二酸乙酯。吡啶在这里起什么作用?它比通常使用的氢氧化钾乙醇溶液有什么优点? Br O O EtO O OEt O EtO 8．比较下列化合物碱性的强弱(按照碱性由强到弱排列)。 N H N NH 2 (A) (B) (C) (D) NH 2 O
第13章 13.1 基本要求 ● 掌握杂环化合物の ● 掌握五元杂环、六元杂环和稠杂环の 13.2 基本知识点 13.2.1 杂环化合物の 由碳原子和非碳原子所构成の环状有机化合物称为杂环化合物，环中の非碳原子称为杂原子，最常见の杂原子有氧、硫、氮等。通常将环系比较稳定，具有一定程度の芳香性，且符合H ückel 规则の杂环化合物称为芳杂环。杂环化合物按环の数目不同，可分为单杂环和稠杂环两 大类。单杂环按环の大小不同又可分为五元杂环和六元杂环。稠杂环通常由苯与单杂环或单杂 13.2.2 杂环化合物の 杂环化合物の命名比较复杂，目前我国常使用“音译法”，即按英文の读音，用同音汉字加上“口”字旁命名。下面是一些常见杂环化合物の （1） 五元杂环: （2） 六元杂环 （3） 稠杂环 环上有取代基の杂环化合物の名称是以杂环为母体，并注明取代基の位置、数目和名称，杂环编号，除个别稠杂环外，一般从杂原子开始，顺环编号，环上有不同杂原子时，按O ，S ， O 5 2 34S 5 2 34N 52 3411 1S 5 2 341 N N 52 341N N 52 34H 1 噻吩thiaphene 吡咯pyrrole 噻吩thiazole 吡咯pyrrole 咪唑imidazole 呋喃furan N 123 4 56 N N 23 4 56 1N N 23 4 56 1N N 23 456 1O 12 34 56 吡啶pyridine 哒嗪pyridazine 嘧啶pyrimidine 吡嗪pyrazine 吡喃pyran N 12 34 567 8 喹啉quinoline N 2 34 5 67 异喹啉isoquinoline （编号特殊） 吲哚indole N N 1 23105 6 78 吖啶 acridine （编号特殊） N N 12 3 456 7 嘌呤 purine （编号特殊） N N 8 99 4
1 第13章 杂环化合物 13.1 基本要求 ● 掌握杂环化合物的命名。 ● 掌握五元杂环、六元杂环和稠杂环的结构和性质。 13.2 基本知识点 13.2.1 杂环化合物的概念 由碳原子和非碳原子所构成的环状有机化合物称为杂环化合物，环中的非碳原子称为杂原子，最常见的杂原子有氧、硫、氮等。通常将环系比较稳定，具有一定程度的芳香性，且符合H ückel 规则的杂环化合物称为芳杂环。杂环化合物按环的数目不同，可分为单杂环和稠杂环两大类。单杂环按环的大小不同又可分为五元杂环和六元杂环。稠杂环通常由苯与单杂环或单杂环与单杂环稠合而成。 13.2.2 杂环化合物的命名 杂环化合物的命名比较复杂，目前我国常使用“音译法”，即按英文的读音，用同音汉字加上“口”字旁命名。下面是一些常见杂环化合物的名称及编号： （1） 五元杂环: （2） 六元杂环 （3） 稠杂环 环上有取代基的杂环化合物的名称是以杂环为母体，并注明取代基的位置、数目和名称，杂环编号，除个别稠杂环外，一般从杂原子开始，顺环编号，环上有不同杂原子时，按O ，S ， O 5 2 34S 5 2 34N 52 3411 1S 5 2 341 N N 52 341N N 52 341 噻吩thiaphene 吡咯pyrrole 噻吩thiazole 吡咯pyrrole 咪唑imidazole 呋喃furan N 123 456 N N 23 4 56 1N N 23 4 56 1N N 23 456 1O 12 34 56 吡啶pyridine 哒嗪pyridazine 嘧啶pyrimidine 吡嗪pyrazine 吡喃pyran N 1 2 34 567 8 喹啉quinoline N 2 34 5 67 8 异喹啉isoquinoline （编号特殊） 14 7 吲哚indole N N 1 23105 6 78 吖啶 acridine （编号特殊） N N 12 3 456 7 嘌呤 purine （编号特殊） N N 8 99 4
第十七章 杂环化合物 1.写出下列化合物的构造式： (1) 3－甲基吡咯 (2) 碘化N,N －二甲基四氢吡咯 (3) 四氢呋喃 H CH 3 N O N CH 3 CH 3 + I - (4) β－氯代呋喃 (5)α－噻吩磺酸 (6) 糠醛，糠醇，糠酸 Cl O S SO 3H O CHO (7)γ－吡啶甲酸 (8)六氢吡啶 COOH N N H (9)β－吲哚乙酸 (10) 8－羟基喹啉 N H CH 2COOH N OH 2.用化学方法区别下列各组化合物： 解：(1)苯，噻吩和苯酚 加入三氯化铁水溶液，有显色反应的是苯酚。在浓硫酸存在下，与靛红一同加热显示蓝色的位噻吩。 (2) 吡咯和四氢吡咯 吡咯的醇溶液使浸过浓盐酸的松木片变成红色，而四氢吡咯不能。 (3) 苯甲醛和糠醛 糠醛在醋酸存在下与苯胺作用显红色。 3. 用化学方法，将下列混合物中的少量杂质除去。 解：(1) 苯中混有少量噻吩 在室温下用浓硫酸处理，噻吩在室温与浓硫酸反应生成α－噻吩磺酸而
溶于浓硫酸，苯不反应。 (2) 甲苯中混有少量吡啶 用浓盐酸处理，吡啶具有碱性而与盐酸生成盐溶于水相，分离出吡啶。 (3) 吡啶中有少量六氢吡啶。 六氢吡啶是仲胺，在氢氧化钠水溶液中与对甲基苯磺酰氯反应生成固体，过滤除去六氢吡啶。 4. 试解释为什么噻吩，吡咯，呋喃比苯容易发生亲电取代反应而吡啶比苯难发生？ 解：噻吩，吡咯，呋喃是五元杂环化合物，属于多л－电子杂环化合物，芳环上电子云密度比苯大，所以易于发生亲电取代。而吡啶是六元杂环化合物，是缺л－电子杂环化合物，芳环上电子云密度小于苯环，所以难于发生亲电取代反应。 5. 完成下列反应式： 解： 1. O O CHO + CH 3CHO O CH=CHCHO 2. O CHO O CH 2OH + 3. N H /Pt N H 4. S C O C + O O AlCl 3 S C O HOOC 5.H 2/Pt O 2HCl Cl(CH 2)4Cl 2 NaCN NC(CH 2)4CN H 2O,H + - 3
第十三章 杂环化合物 【教学重点】 五元和六元杂环化合物。 【教学难点】 五元和六元杂环化合物的结构与芳香性。 【教学基本内容】 杂环化合物的命名； 五元和六元杂环化合物的结构与芳香性； 五元杂环化合物的化学性质及重要化合物——呋喃和糠醛、吡咯、噻吩。 六元杂环化合物的化学性质及重要化合物——吡啶。 Ⅰ 目的要求 前述章节中已遇到下列化合物，如： 环醚 内酐 内酯 内酰亚胺 内酰胺 杂环的成环规律与碳环相仿，带五元和六元环结构是最稳定和最为常见的，因此，本章重点讨论五元杂环和六元杂环，且从只含一个杂原子的芳杂环谈起。 本章的重点是学习杂环母体的结构和性质，学习识别天然杂环的结构。 本章学习的具体要求： 1、掌握分类和命名。 2、掌握杂环芳香性判断、反应活性比较和定位规律。 3、掌握呋喃、噻吩、吡咯、吡啶等几种重要环系化合物的结构和性质。 4、认识与生物有关的杂环化合物及其衍生物。 5、了解含氮杂环环合物的碱性和原因、以及某些杂环药物。 Ⅱ 教学内容 一、分类和命名 杂环化合物的命名方法是按英文名称译音，选择同音汉字加“口”旁。（1980年中国化学会新规定，废弃系统命名法）。下述基本杂核的名称，希望学生能记住。 呋喃 噻吩 吡咯 噻唑 噁唑 咪唑 吡唑 1,2,4-三唑 苯并咪唑 O CH 2－CH 2 CH 2-CH 2 R －CH －C O O O C C NH CH 2-CH 2 R －CH －C NH O O S N H N S N O N N H N N H N N H N H N N
吡啶 喹啉 异喹啉 嘧啶 吡嗪 哒嗪 嘌呤 1,3,5-三嗪 各种杂环原子的位次有一套特定的编号顺序。编号原则除个别稠环体系（例如异喹啉）外，一般从杂原子编号。含一个杂原子的单杂环母体上的原子位次，可用阿拉伯数字，也可用希腊字母。如果环上有两个以上同元素的杂原子时，应从连有氢原子或取代基的那个杂原子编起；如果环上有两种以上元素的杂原子时，则按O →S →N 顺序编号，并应使杂原子的位次和最小。杂核上有取代基时，命名时应在母核名称前面写明取代基的位次和名称。当氮原子的氢原子被其它基团取代时，有时不用数字表示，而以“N ”表示。对于某些稠杂环体系，鉴于它们的特殊重要性，因此环上的位次编号是严格规定的，例如嘌呤就是如此。 有时也把杂环当做取代基来处理。 二、结构和芳香性 杂环化合物结构通常是用近代价键理论来描述的。 6522,,πOsp Csp 6522,,πS s p C s p 6522,,πN s p C s p 6 622,,πNsp Csp 它们都是6π电子体系，休克尔4n+2规则也适用于杂环体系，得知它们都具有芳香性。 它们芳香性可从物理特性说明： ①键长有一定的平均化 ②偶极距 说明未共用电子对的离域现象 ③离域能 ④化学位移 出现在低场，δ在7左右。 三、五元杂环的化学性质 五元杂环（呋喃、噻吩、吡咯）上的杂原子O ，S ，N 的未共用电子对参与环的共轭体系，是环上的电子云密度增大。因此，这三个杂环化合物比苯活泼，较苯容易进行亲电取代反应，并且亲电取代发生在α位上。它们的芳香性强弱顺序为： ＞ ＞ (芳香性在某种意义上可以理解为环的稳定性) N N N N N N N N N H N N N N N N N O S N H
第十七章 杂环化合物 学习要求： 1. 掌握杂环化合物的分类和命名。 2. 掌握杂环化合物的化学性质。 3. 理解杂环化合物的结构与芳香性。 4．理解吡咯、吡啶的结构与性质的关系。 5．了解嘧啶、喹啉、嘌呤及吲哚。 6．了解几种重要生物碱（麻黄素、烟碱、阿托品、咖啡碱和茶碱）。 计划课时数 4课时 重点：杂环化合物的化学性质，杂环化合物的结构与芳香性。 难点：杂环化合物的结构与芳香性。 教学方法 采用模型、多媒体课件和板书相结合的课堂讲授方法。 引言 杂环化合物是指组成环的原子中含有除碳以外的原子(杂原子——常见的是N 、O 、S 等)的环状化合物。 杂环化合物不包括极易开环的含杂原子的环状化合物，例如： 本章我们只讨论芳香族杂环化合物。 杂环化合物是一大类有机物，占已知有机物的三分之一。杂环化合物在自然界分布很广、功用很多。例如，中草药的有效成分生物碱大多是杂环化合物；动植物体内起重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基都是含氮杂环；部分维生素，抗菌素；一些植物色素、植物染料、合成染料都含有杂环。 §17.1 杂环化合物的分类和命名 17.1.1 杂环大体可分为：单杂环和稠杂环两类。 NH O , ,,O O O O O O 杂环化合物 非芳香杂环芳杂环（符合休克尔规则的杂环）如如 O O NH N N H O ,………… ,,
稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。 17.1.2命名：杂环的命名常用音译法，是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。如杂环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起用1，2，3，4，5……（或可将杂原子旁的碳原子依次编为α ,β, γ, δ …）来编号。 如杂环上不止一个杂原子时，则从O,S,N 顺序依次编号，编号时杂原子的位次数字之和应最小：
第13章 杂环化合物 13.1 基本要求 ● 掌握杂环化合物的命名。 ● 掌握五元杂环、六元杂环和稠杂环的结构和性质。 13.2 基本知识点 13.2.1 杂环化合物的概念 由碳原子和非碳原子所构成的环状有机化合物称为杂环化合物，环中的非碳原子称为杂原子，最常见的杂原子有氧、硫、氮等。通常将环系比较稳定，具有一定程度的芳香性，且符合H ückel 规则的杂环化合物称为芳杂环。杂环化合物按环的数目不同，可分为单杂环和稠杂环两大类。单杂环按环的大小不同又可分为五元杂环和六元杂环。稠杂环通常由苯与单杂环或单杂环与单杂环稠合而成。 13.2.2 杂环化合物的命名 杂环化合物的命名比较复杂，目前我国常使用“音译法”，即按英文的读音，用同音汉字加上“口”字旁命名。下面是一些常见杂环化合物的名称及编号： （1） 五元杂环: （2） 六元杂环 （3） 稠杂环 环上有取代基的杂环化合物的名称是以杂环为母体，并注明取代基的位置、数目和名称，杂环编号，除个别稠杂环外，一般从杂原子开始，顺环编号，环上有不同杂原子时，按O ，S ， O 5 2 34S 5 2 34N 52 3411 H 1S 5 2 341 N N 52 34H 1N N 52 34H 1 噻吩thiaphene 吡咯pyrrole 噻吩thiazole 吡咯pyrrole 咪唑im idazole 呋喃furan N 12 34 56 N N 2 34 56 1N N 23 4 56 1N N 23 456 1O 12 34 56 吡啶pyridine 哒嗪pyridazine 嘧啶pyrimidine 吡嗪pyrazine 吡喃pyran N 12 34 567 8 喹啉quinoline N 1 2 34 5 67 8 异喹啉isoquinoline （编号特殊） 6 吲哚indole N H N 1 23106 78 吖啶 acridine （编号特殊） N N 12 34 56 7 嘌呤 purine （编号特殊） N N H 899 4
173 第12章 杂环化合物及生物碱 Heterocyclic Compounds and Natural Bases 重点提示：本章介绍了杂环化合物的分类和命名，分析了五员单杂环和六员单杂环化合物的结构——芳香杂环，重点阐述了五员单杂环化合物呋喃、噻吩和吡咯以及六员单杂环的典型代表吡啶的化学性质——芳香性，介绍了一些重要的、常见的杂环衍生物和生物碱。 12.1 杂环化合物(Heterocyclic Compounds) 分子中由碳原子和氧、硫、氮等其它原子形成的比较稳定的环状结构的化合物称为杂环化合物。杂环中除碳原子以外的其它原子称为杂原子。最常见的杂原子有氧、硫、氮等。例如： S N H N N N O 呋喃 噻吩 吡咯 吡啶 嘧啶 furan thiophene pyrrole pyridine pyrimidine 12.1.1杂环化合物的分类和命名(Classification and Nomenclature) 1.分类 按照杂环的结构，杂环化合物的分类和名称见表12-1。 2.命名 杂环化合物的命名在我国有两种方法：译音命名法和糸统命名法。目前普遍采用译音命名法。 （1）译音命名法 杂环母体的命名：杂环母体的名称是按英文名称音译，选用简单的同音汉字，加上 “口”字旁以表示环状化合物。详情见表12-1。 环上取代基的编号：含一个杂原子的单杂环上有取代基时，环上原子的编号从杂原子开始,并遵循最低糸列规则，使各取代基的位次尽可能小，也可用希腊字母来表示取代基的位次；单杂环上有不同杂原子时，则按氧、硫、氮的顺序编号；如果单杂环上的两个杂原子都是氮，则由连有氢或取代基的氮原子开始编号，并使杂原子的位次尽可能小；稠杂环的编号有特定的编号顺序（见表12-1）。例如： O C HO N C O O H C 2H 5 O N S C H 3 C H 3 1 2 345 4 1 6 2 3 51 2 345 1 2 345 2－呋喃甲醛 3－吡啶甲酸 2－甲基－5－乙基呋喃 5－甲基噻
第十七章杂环化合物§17—1 杂环化合物的分类和命名 一、分类 杂环单杂环 五元环 六元环 苯环与单杂环的稠合杂环(苯并杂环) 两个或两个以上单杂环的稠合杂环 O S N H 稠杂环 N N N N N H N 二、命名 杂环的命名常用音译法，是按外文名词音译成带“口”字旁的同音汉字。 N H O S N N N (pyrrole)(furan)(thiophene)(pyridine) (pyrimidine) N N N N H N N H (quinoline)(indole)(purine) 吡咯呋喃噻吩吡啶 嘧啶喹啉吲哚嘌呤 取代杂环的命名： ①杂环的编号从杂原子起依次1,2,3 ……（或：α,β,γ……）。 ②如环上不止一个杂原子时，则从O、S、N的顺序依次编号。 ③有两个相同杂原子的，应从连有H原子或取代基的开始编号。
④编号时注意杂原子或取代基的位次之和最小。 N S NH2 H3C 5 12 43 2-氨基-4-甲基噻唑 N H1 2 3 4 5 N N1 2 3 4 5 CH3 吡唑 1-甲基咪唑 §17—2 五元杂环化合物一、结构 1．分子结构 O S N H 5 6 π 为共轭体系 电子= 6符合4n + 2具有芳性 富电子芳环 π 据现代物理方法证明： ①呋喃、吡咯、噻吩是一个平面结构。 ②环上的C原子和杂原子都是以SP2杂化轨道成键的。 ③五个没有杂化的P轨道垂直于环平面，形成闭合共轭体系。 ④环形π电子分布于杂环平面的上、下两方。
⑤共轭能 噻吩、吡咯、呋喃共轭能分别为125.5、90.4、71.1kJ/mol。2．芳香性 ①符合休克尔规则，π电子数为6。 ②芳香性比较（易取代、难加成、难氧化）： 苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃 ③解释 环的稳定性：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃 二、化学性质 1．亲电取代反应 ①卤代 O O O O Cl Br Cl + Cl 80% N H H 80%
第十七章-杂环化合物-练习及答案
第十七章 杂环化合物 1.写出下列化合物的构造式： (1) 3－甲基吡咯 (2) 碘化N,N －二甲基四氢吡咯 (3) 四氢呋喃 H CH 3 N O N CH 3 CH 3 + I - (4) β－氯代呋喃 (5)α－噻吩磺酸 (6) 糠醛，糠醇，糠酸 Cl O S SO 3H O CHO (7)γ－吡啶甲酸 (8)六氢吡啶 COOH N N H (9)β－吲哚乙酸 (10) 8－羟基喹啉 N H CH 2COOH N OH 2.用化学方法区别下列各组化合物： 解：(1)苯，噻吩和苯酚 加入三氯化铁水溶液，有显色反应的是苯酚。在浓硫酸存在下，与靛红一同加热显示蓝色的位噻吩。 (2) 吡咯和四氢吡咯 吡咯的醇溶液使浸过浓盐酸的松木片变成红色，而四氢吡咯不能。 (3) 苯甲醛和糠醛
糠醛在醋酸存在下与苯胺作用显红色。 3. 用化学方法，将下列混合物中的少量杂质除去。 解：(1) 苯中混有少量噻吩 在室温下用浓硫酸处理，噻吩在室温与浓硫酸反应生成α－噻吩磺酸而溶于浓硫酸，苯不反应。 (2) 甲苯中混有少量吡啶 用浓盐酸处理，吡啶具有碱性而与盐酸生成盐溶于水相，分离出吡啶。 (3) 吡啶中有少量六氢吡啶。 六氢吡啶是仲胺，在氢氧化钠水溶液中与对甲基苯磺酰氯反应生成固体，过滤除去六氢吡啶。 4. 试解释为什么噻吩，吡咯，呋喃比苯容易发生亲电取代反应而吡啶比苯难发生？ 解：噻吩，吡咯，呋喃是五元杂环化合物，属于多л－电子杂环化合物，芳环上电子云密度比苯大，所以易于发生亲电取代。而吡啶是六元杂环化合物，是缺л－电子杂环化合物，芳环上电子云密度小于苯环，所以难于发生亲电取代反应。 5. 完成下列反应式： 解：