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第十八章杂环化合物教学要求1.了解杂环化合物的分类、命名。
2.掌握重要的五元、六元及稠环杂环化合物的结构和性质。
如：呋喃、噻吩、吡咯、喹啉（斯克奥浦合成）。
3.了解嘧啶及嘌呤的结构。
4.了解生物碱的一般概念。
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。
第一节杂环化合物的分类和命名一、分类二、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。
当环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起依次用1,2,3,… (或α,β,γ…)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。
第二节五元杂环化合物含一个杂原子的典型五元杂环化合物是呋喃、噻吩和吡咯。
含两个杂原子的有噻唑、咪唑和吡唑。
本节重点讨论呋喃、噻吩和吡咯，简单介绍一下噻唑、咪唑和吡唑。
一、呋喃、噻吩、吡咯杂环的结构呋喃、噻吩、吡咯在结构上具有共同点，即构成环的五个原子都为sp2杂化，故成环的五个原子处在同一平面，杂原子上的孤对电子参与共轭形成共轭体系，其π电子数符合休克尔规则（π电子数 = 4n+2），所以，它们都具有芳香性。
二、呋喃、噻吩、吡咯的性质1、存在与物理性质2、光谱性质3、化学性质（1）亲电取代反应从结构上分析，五元杂环为∏56共轭体系，电荷密度比苯大，如以苯环上碳原子的电荷密度为标准（作为0），则五元杂环化合物的有效电荷分布为：五元杂环有芳香性，但其芳香性不如苯环，因环上的π电子云密度比苯环大，且分布不匀，它们在亲电取代反应中的速率也比要苯快得多。
有机化学（第四版）第十八章杂环化合物1.命名下列化合物：答案：解：（1）4-甲基-2-乙基噻唑（2）2-呋喃-甲酸或糠酸（3）N-甲基吡咯（4）4-甲基咪唑（5）α，β-吡啶二羧酸（6）3-乙基喹啉（7）5-磺酸基异喹啉（8）β-吲哚乙酸（9）腺嘌呤（10）6-羟基嘌呤２.为什么呋喃能与顺丁烯二酸酐进行双烯合成反应，而噻吩及吡咯则不能？试解释之。
答案：解：五元杂环的芳香性比较是：苯>噻吩>吡咯>呋喃。
由于杂原子的电负性不同，呋喃分子中氧原子的电负性（3，5）较大，π电子共扼减弱，而显现出共扼二烯的性质，易发生双烯合成反应，而噻吩和吡咯中由于硫和氮原子的电负性较小（分别为2.5和3），芳香性较强，是闭合共扼体系，难显现共扼二烯的性质，不能发生双烯合成反应。
３. 为什么呋喃、噻吩及吡咯容易进行亲电取代反应，试解释之。
答案：解：呋喃、噻吩和吡咯的环状结构，是闭合共扼体系，同时在杂原子的P轨道上有一对电子参加共扼，属富电子芳环，使整个环的π电子密度比苯大，因此，它们比苯容易进行亲电取代反应。
４. 吡咯可发生一系列与苯酚相似的反应，例如可与重氮盐偶合，试写出反应式。
答案：解：５. 比较吡咯与吡啶两种杂环。
从酸碱性、环对氧化剂的稳定性、取代反应及受酸聚合性等角度加以讨论。
答案：解：吡咯与吡啶性质有所不同，与环上电荷密度差异有关。
它们与苯的相对密度比较如下：吡咯和吡啶的性质比较：６. 写出斯克劳普合成喹啉的反应。
如要合成6-甲氧基喹啉，需用哪些原料？答案：解：Skramp法合成喹啉的反应：７. 写出下列反应的主要产物：答案：.解：８. 解决下列问题：（1）区别吡啶和喹啉；（2）除去混在苯中的少量噻吩；（3）除去混在甲苯中的少量吡啶；（4）除去混在吡啶中的六氢吡啶。
答案：解；（1）吡啶溶于水，喹啉不溶。
（2）噻吩溶于浓H2SO4，苯不溶。
（3）水溶解吡啶，甲苯不溶。
（4）苯磺酰氯与六氢吡啶生成酰胺，蒸出吡啶。
有机化学Organic Chemistry 第18章杂环化合物(3’)教材:李景宁主编高等教育出版社原则上，环状机化合物中，构成环的原子，除了碳原子外，还有其他原子的，都称为杂环化合物。
2. 杂环化合物的英文？杂环化合物，heterocyclic compound。
[hetərə'saɪklɪk]By the end of eighteen century,experimenters had well established that each pure substance had its own characteristic set of properties such as density, specific heat,melting point,and boiling point. Organic chemistry is a sub-discipline within chemistry involving the scientific study of the structure,properties,composition,reactions,and preparation(by synthesis or by other means)of carbon-based compounds,hydrocarbons,and their derivatives.一、分类ON S五元 杂环第一节杂环化合物的分类和命名H 六 元 杂环NN N 单杂环稠 杂环NN H1. 母体名称呋喃吡咯噻吩咪唑噻唑82. 编号•从杂原子编起（母体的编号是固定的）；•若有不同杂原子时，从O 、S 、N 顺序编号；•杂原子的位次遵循最低系列原则•例：3-1-酸类化合物以酸为母体，杂环为取代基。
N CH3甲基吡咯(β-甲基吡咯)甲基吡咯(N -甲基吡咯)α-呋喃甲酸(2-呋喃甲酸)α-噻吩磺酸N第二节五元杂环化合物OSHfuran pyrrole thiophene 呋喃吡咯噻吩一、呋喃、噻吩、吡咯杂环的结构π电子数满足4n +2，分子是闭合的共轭体系，NMR 谱图δ值为7左右，具有芳香性。
第十八章杂环化合物
1、命名下列化合物：
解：(1) 4-甲基-2-乙基噻唑(2) 糠酸（α-呋喃甲酸）
(3) N-甲基吡咯(4) 4-甲基咪唑(5) α，β-吡啶二甲酸（2,3-吡啶二甲酸）(6)β-乙基喹啉（3-乙基喹啉）(7) 5-异喹啉磺酸(8) β-吲哚乙（3-吲哚乙酸）(9) 6-氨基嘌呤(10) 6-羟基嘌呤
2、为什么呋喃能与顺丁烯二酸酐进行双烯合成反应，而噻吩及吡咯则不能？试解释之。
解：在呋喃、吡啶和噻吩中，杂原子分别是O、N和S。
电负性是O＞N＞＞S ,提供电子对构成具有芳香性的芳环的能力与此电负性的关系相反。
因此芳香性：呋喃＞吡啶＞噻吩。
另一方面，反应出来的共轭二烯性：呋喃＞吡啶＞噻吩。
因此，呋喃易与顺—丁烯二酸酐发生环加成反应而吡啶、噻吩则需反应性更强的双烯体，如苯炔、丁炔二酸脂等。
3、为什么呋喃、噻吩及吡咯容易进行亲电取代反应，试解释之。
解：在呋喃、噻吩和吡咯中，具有五原子环六个π电子芳香共轭体系，符合[4n+2]休克尔规则，都具有芳香性。
因此芳香性大小是：呋喃＞吡啶＞噻吩。
这些芳环又是富电子的芳香共轭体系，易发生亲电取代。
4、吡咯可发生一系列与苯酚相似的反应，例如可与重氮盐偶合，试写出反应式。
N
H C6H5N2 X
N
N N C6H5
2—吡咯偶氮苯
5、比较吡咯与吡啶两种杂环。
从酸碱性、环对氧化剂的稳定性、取代反应及受酸聚合性等角度加以讨论。
解: 吡咯和吡啶分子中的氮原子都是sp2杂化的。
在吡啶中，有一对未共用电子对处在未参与共轭的sp2杂化轨道上，因此吡啶的碱性很强；另外吡啶氮上的未共用电子对能与水分子形成氢键，吡啶易溶于水，吡咯不具备与水形成氢键的结构特征，因此难溶于水。
在吡咯中，氮原子提供一对未参与杂化的p轨道上电子参与芳香体系的形成，因此其碱性很弱；氮原子上的氢电离后形成的负离子未破坏其芳香性，因此，吡啶的性质类似于硝基苯；为一缺电子芳香性分子，对氧化剂较不稳定，亲电取代反应活性也较高。
吡啶和强酸作用可生成盐，不破坏其芳香性；吡咯和酸作用时，氮原子提供一对p轨道上的电子和酸结合，破坏了其芳香性，生成聚合产物。
6、写出斯克劳普合成喹啉的反应。
如要合成6-甲氧基喹啉，需用哪些原料？
解：
HC OH CH2OH CH2OH 24CH
CH2
NO
2
CHO
N H
CH 2
CH 2CHO N H
CH 2
CH 2CHOH 烯醇化
2关环
NH
硝基苯
N
合成6-甲氧基喹啉所需的原料：
NH 2
H 3CO
;
CH
CH 2OH
2OH
OH
;
NO 2
CH 3
O
7、 写出下列反应的主要产物：
O (CH 3CO)2O
BF
3
O
C CH
3
CH 3COOH
(1)
S
H 2SO 4。
C
S
SO 3
H
(2)
(3)
O
Br 2
25。
C
O
Br
N
H
CH 3
MgI
N
H
CH 4
(4)
(5)
S
C C
O O
O AlCl 3
S
S O
HOOC
(6)
O
CHO
Cl 2
O
CHO
Cl
浓NaOH O
Cl
CH 2OH
O
Cl
COONa
8、 解决下列问题：
(1) 区别吡啶和喹啉；
(2) 除去混在苯中的少量噻吩；
(3) 除去混在甲苯中的少量吡啶；
(4) 除去混在吡啶中的六氢吡啶。
解：（1）吡啶溶于水，喹啉在水中的溶解度很小(这是由于多了一个疏水性苯基的结果。
)
（2）向混合物中加入浓硫酸，振摇，使生成的2-噻吩磺酸溶于下层的硫酸中得以分离。
（3）向混合物中加入水，振摇，吡啶溶于下层的水中得以分离。
（4）苯磺酰氯与六氢吡啶生成酰胺，蒸出吡啶。
或根据六氢吡啶的碱性比吡啶的碱性强得多，将混合物先溶于乙醚等有机溶剂，再向溶液中加入适量的酸，将六氢吡啶和酸生成的盐沉淀出来。
9、合成下列化合物：
(1) 由N CH3
合成N
O
(2) 由苯胺、吡啶为原料合成磺胺吡啶H2N S N
H
O
O N
(3) 由合成(1)
N CH3
H
4
N
AlCl3
N
O
该题不能将两边反过来设计，因为吡啶环不能发生傅－克反应。
(2)
NH 2
(CH 3CO)2O
NHCOCH 3
HOSO Cl 。
C
NHCOCH 3
S O
O N
NH 2
H 2N
S N H
O
O
N
（2）OH
O
S O
N H
N
H 3COCHN
(3)
CH
3
HNO 3N 2SO 4
CH 3
2
COOH
2Fe ，HCl
COOH
2
CH
OH
CH 2OH CH 2OH 浓H 2SO 4
N H
HOOC
N
HOOC
混酸
N
HOOC 2
10、 杂环化合物C 5H 4O 2经氧化后生成羧酸C 5H 4O 3，把此羧酸的钠盐与碱石灰作用，转变为C 4H 4O ，后者与钠不起反应，也不具有醛和酮的性质，原来的C 5H 4O 2是什么？ 解：C 5H 4O 2 [O]
C 5H 4O 3
O
CHO [O]
O
COOH
O
COONa CaO,NaOH
O
11、 用浓硫酸将喹啉在220～230°C 时磺化，得喹啉磺酸（A ），把（A ）与碱共熔，得喹啉的羟基衍生物（B ）。
（B ）与应用斯克劳普法从邻氨基苯酚制得的喹啉衍生物完全相同，（A ）和（B ）是什么？磺化时苯环活泼还是吡啶环活泼？ 解：
喹啉磺酸（A ）
N 3H
NaOH(s)
N (B)
NH 2
24
CH
CH 2OH
CH 2OH
N (B)
磺化时苯环比吡啶环更活泼。
12、 α、β-吡啶二甲酸脱羧生成β-吡啶甲酸（烟酸）：
解：脱羧时涉及到碳—碳键异裂，吡啶环具有负电荷。
碳—碳键异裂时，负电荷处在α-位能被电负性大的氮原子所分散，负电荷处在β-位则不能被有效的分散。
因此脱羧在α-位。
(缺少一个图)
13、毒品有哪几类，它的危害是什么？ 解：略，请参见教材229-232页。
