第12章杂环化合物讲解
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第⼗⼆章杂环化合物第⼗⼆章杂环化合物⼀、定义和分类分⼦中含有由碳原⼦和其它原⼦共同组成的环的化合物称为杂环化合物。
杂环中的⾮碳原⼦称为杂原⼦,最常见的杂原⼦有N 、O 、S 等。
象环醚、内酯、环酐及内酰胺等似乎也应属于杂环化合物。
但是,由于这些环状化合物容易开环形成脂肪族化合物,其性质⼜与相应的脂肪族化合物类似,因此,⼀般不放在杂环化合物中讨论。
本章讨论的是环系⽐较稳定,并且在性质上具有⼀定芳⾹性的杂环化合物。
根据环数的多少分为单杂环和多杂环;单杂环⼜可根据成环原⼦数的多少分为五元杂环及六元杂环等;多杂环稠杂环、桥杂环及螺杂环,其中以稠杂环较为常见。
⼆、命名杂环化合物的名称包括杂环母体及环上取代基两部分。
杂环母环的命名有⾳译法和系统命名法2种。
⾳译法:是⽤外⽂谐⾳汉字加“⼝”偏旁表⽰杂环母环的名称。
如呋喃等。
系统命名法:是把杂环看作杂原⼦转换了相应碳环中的碳原⼦,命名时以相应的碳环为母体,在碳环名称前加上杂原⼦的名称,称为“某(杂)某”。
如吡啶称为氮(杂)苯,喹啉称为1-氮(杂)萘。
杂环母环的编号规则(1)含1个杂原⼦的杂环,从杂原⼦开始⽤阿拉伯数字或从靠近杂原⼦的碳原⼦开始⽤希腊字母编号。
(2)如有⼏个不同的杂原⼦时,则按O 、S 、-NH-、-N=的先后顺序编号,并使杂原⼦的编号尽可能⼩。
(3)有些稠杂环母环有特定的名称和编号原则。
杂环的命名如下:2-硝基吡咯 4-甲基吡啶 2-甲基-5-苯基噻唑α-硝基吡咯γ-甲基吡啶3-甲基-8-羟基喹啉 1-甲基-7-氯异喹啉 1-甲基-2-巯基咪唑 2-呋喃甲醛(糠醛) 2-噻吩磺酸 3-吡啶甲酰胺α-呋喃甲醛α-噻吩磺酸β-吡啶甲酰胺N H NO 2N CH 3N S C 6H 5CH 3N CH 3CH 3N Cl N CH 3N SH O CHO S SO 3H N CONH 2三、五元杂环化合物(⼀)吡咯、呋喃和噻吩1、结构与芳⾹性吡咯环的4个碳原⼦和1个氮原⼦都以SP 2杂化轨道成键。
第十二章杂环化合物杂环化合物指分子结构中含有除碳原子外,其他原子共同组成的环状化合物。
杂环中除碳原子外的其他原子称为杂原子,常见的杂原子有N、O、S等。
杂环化合物广泛存在于自然界中,数量庞大,大多具有一定的生理活性,是许多生物体的重要组成部分。
如植物体中的叶绿素、动物体中的血红素、核苷酸中的碱基等都含有杂环化合物。
杂环化合物对生物体的生长、发育、繁殖和衰亡等过程都起着非常重要的作用。
杂环化合物的应用范围非常广泛,在生物材料、分子器件、医药、染料及农药等领域均十分常见。
杂环一般包括脂环和芳环,其中,脂环易开环,其性质与开链化合物类似,因此,一般不把它们放在杂环化合物中讨论,本章主要讨论的是性质稳定也具有一定芳香性的杂环化合物。
一、杂环化合物的分类根据杂环母环的结构中所含环的数目,可将杂环化合物分为单杂环和稠杂环化合物两大类。
最常见的单杂环化合物中,根据原子的数目不同,可分为五元环和六元环。
根据杂原子的种类和数目,可分为1个、2个或以上杂原子的杂环化合物。
另外,稠杂环按稠合环的形式分为苯杂环化合物和杂环稠环杂环化合物。
常见杂环化合物的结构和名称见表12-1。
表12-1 一些常见杂环化合物的母环和分类二、杂环化合物的命名杂环化合物的命名比较复杂,目前在我国主要有两种方法:一种是音译法;另一种是系统命名法。
在命名时,杂环化合物的名称包括杂环母核及环上的取代基,其中,对杂环母核的命名一般采用音译法,对取代基的命名与前述章节基本一致。
音译法是按照1979年规定的IUPAC 命名原则所推荐的通用名,按外文发音来汉化命名,名称带“口”字旁。
例如:吡啶(pyridine )吲哚 (indole )N N HO S 呋喃(furan )噻吩(thiophene )当杂环上有取代基时,以杂环为母体,需先将杂环母环编号,以注明取代基的位次。
编号一般从杂原子开始,若含有2个或2个以上相同杂原子构成单杂环进行编号时,从连接有氢原子的杂原子开始编号,例如:4-甲基嘧啶2345O N N 16 25 341H 3C H 3C 4,5-二甲基呋喃CH 3当只有1个杂原子时,从杂原子开始用阿拉伯数字编号,也可用希腊字母编号,以靠近杂原子的第一个的碳原子为α-位,其次用β、γ等编号。