杂环化合物

含一个杂原子的六元杂环（一）吡啶吡啶是从煤焦油中分离出来的具有特殊臭味的无色液体，沸点为115.3℃，比重为0.982，是性能良好的溶剂和脱酸剂。

其衍生物广泛存在于自然界中，是许多天然药物、染料和生物碱的基本组成部分。

1．电子结构及芳香性吡啶的结构与苯非常相似，近代物理方法测得，吡啶分子中的碳碳键长为139pm ，介于C-N 单键（147pm ）和C=N 双键（128pm ）之间，而且其碳碳键与碳氮键的键长数值也相近，键角约为120°，这说明吡啶环上键的平均化程度较高，但没有苯完全。

吡啶环上的碳原子和氮原子均以sp 2杂化轨道相互重叠形成ζ键，构成一个平面六元环。

每个原子上有一个p 轨道垂直于环平面，每个p 轨道中有一个电子，这些p 轨道侧面重叠形成一个封闭的大π键，π电子数目为6，符合4n+2规则，与苯环类似。

因此，吡啶具有一定的芳香性。

氮原子上还有一个sp 2杂化轨道没有参与成键，被一对未共用电子对所占据，是吡啶具有碱性。

吡啶环上的氮原子的电负性较大，对环上电子云密度分布有很大影响，使π电子云向氮原子上偏移，在氮原子周围电子云密度高，而环的其他部分电子云密度降低，尤其是邻、对位上降低显著。

所以吡啶的芳香性比苯差。

见图14-1。

N 1. 001. 010. 841. 430. 87（a ）吡啶的分子轨道示意图 （b ）吡啶中氮原子的杂化轨道 (c) 吡啶的电子云密度图14-1 吡啶的结构在吡啶分子中，氮原子的作用类似于硝基苯的硝基，使其邻、对位上的电子云密度比苯环降低，间位则与苯环相近，这样，环上碳原子的电子云密度远远少于苯，因此象吡啶这类芳杂环又被称为“缺π”杂环。

这类杂环表现在化学性质上是亲电取代反应变难，亲核取代反应变易，氧化反应变难，还原反应变易。

2．物理性质（1）偶极矩 吡啶为极性分子，其分子极性比其饱和的化合物——哌啶大。

这是因为在哌啶环中，氮原子只有吸电子的诱导效应（-I ），而在吡啶环中，氮原子既有吸电子的诱导效应，又有吸电子的共轭效应（-C ）。

第10章杂环化合物第10章杂环化合物§杂环化合物的分类和命名分类1、按照环的多少分类单杂环：常见的是五元杂环和六元杂环，环上的杂原⼦有⼀个或两个。

五元杂环：六元杂环：吡喃没有芳⾹性，⽣成盐后则具有芳⾹性。

稠杂环：由苯环与单杂环或两个以上单杂环稠合⽽成的。

命名常见的基础杂环多数是具有芳⾹性的，命名时作为杂环化合物的母核。

1、⾳译法中⽂名称采⽤⾳译法，⽤带⼝字旁的同⾳汉字表⽰。

对于⽆特定名称的杂环化合物，中国化学会1980年颁布的有机化学命名原则规定：采⽤“杂”字作介词，把杂环看作是相应的碳环母核中碳原⼦被杂原⼦置换后的衍⽣物来命名。

国外现在采⽤的Hantzsch-Widman系统，规范了10元以下⼀般杂环的词尾词⼲的书写格式。

为了正确表明取代基位置，需将杂环母核编号，编号规则主要有：（1）含⼀个杂环原⼦的单杂环，从杂原⼦开始编号。

有时也使⽤希腊字母，把靠近杂原⼦的位置叫做α位，其次是β位，再其次是γ位。

（2）含两个及以上相同杂环原⼦的单杂环，编号从连有氢原⼦的杂原⼦开始，并使另⼀杂原⼦所在位次保持最⼩。

（3）含两个及以上不同杂环原⼦的单杂环，编号从价数⼩杂原⼦开始，价数相同时则从原⼦序数⼩的开始。

因此，常见杂原⼦编号优先顺序为O、S、N。

⼀般常见的稠杂环有特定的编号，或是沿⽤习惯。

§五元杂环化合物结构和物理性质1、结构这三种杂环上的原⼦都是sp2杂化，为平⾯结构。

每个碳原⼦垂直于环平⾯的p轨道有⼀个电⼦，杂原⼦垂直于环平⾯的p轨道有⼆个电⼦。

三种杂环π电⼦数都是6个，符合休克尔规则，都具有⼀定的芳⾹性。

结构特点：杂原⼦sp2杂化，未成键电⼦对在2p轨道上，参与共轭。

从吡咯的共振式看出，杂原⼦氮上部分负电荷分布到了碳原⼦上。

杂原⼦共轭效应是推电⼦的，诱导效应是吸电⼦的。

由于6个π电⼦分布于5个原⼦上，整个环的π电⼦⼏率密度⽐苯⼤，是富电⼦芳环。

因⽽⽐苯环活泼，亲电取代反应⽐苯快得多。

第13章杂环化合物本章重点介绍杂环化合物的分类和命名；五元杂环化合物的结构特点、芳香性、亲电取代反应，六元杂环化合物的结构特点、芳香性、亲核取代反应；五元、六元杂环化合物的衍生物及其生物活性；稠杂环化合物的结构特点等。

在环状有机化合物中，构成环系的原子除碳原子外，还含有一个或多个非碳原子时，叫做杂环化合物（heterocyclic compound）；环上除碳以外的原子称为杂原子，常见的杂原子有氧、硫、氮等。

大多数杂环化合物具有不同程度的芳香性，环也比较稳定。

因此，杂环化合物是有机化合物中数量最庞大的一类，约占总数的三分之二以上。

自然界中最具有强烈生物活性的天然有机化合物，绝大多数正是杂环化合物。

例如：对核酸（nucleic acid）的活性起决定作用的碱基就是嘌呤（purine）和嘧啶（pyrimidine）的衍生物。

又如叶绿素（chlorophyll）、氨基酸（amino acid）、维生素（vitamin）、血红素（haeme）、核酸（nucleic acid）、生物碱（alkaloid）等，大多数都在生命的生长、发育、遗传和衰亡过程中起着关键作用。

在现有的药物中，杂环类化合物占了相当大的比重。

它们应用于各种疾病和医疗领域，其数量之大和种类之多，是难以想象的，比如我们非常熟悉的青霉素（benzylpenicillin）、头孢菌素（先锋霉素cephalosporin）、喹喏酮（Quinolone）类以及治疗肿瘤的5–Fu（5–Fluorouracil）、喜树碱（comptothecin）、紫杉醇（Taxol）等，都是含有杂环的化合物。

内酯、交酯、环状酸酐、内酰胺性质上与相应的开链化合物相似，它们不列入杂环化合物中讨论。

本章将着重讨论五元和六元具有芳香性的化合物。

你在学完本章后，应该能回答以下问题：1．你能写出一些常见杂环化合物的结构和名称吗？2．为什么吡咯有一定的酸性而吡啶却显碱性？3．为什么吡啶可以任意比例溶于水，同时又能溶于其它有机化溶剂？4．为什么吡啶既能起亲电取代反应又可进行亲核取代反应？5．你能写出青霉素、头孢菌素、咖啡因、尼群地平、雷米封等常用药物的结构及英文名称吗？13．1 杂环化合物的分类和命名法杂环化合物的分类是以杂环的骨架为基础，按环的形状分为单杂环和稠杂环，最有意义的是五元杂环和六元杂环，详见表13–1。

常见杂环化合物汇总命名杂环化合物是有机化学中一类不对称的结构，它们是由若干种元素组成，其中至少有一个元素为无机元素，一般是氧、氮、硫、磷、氯以及碳元素。

杂环化合物又称为非碳环化合物、杂配环化合物等。

它们通常由一种无机元素与一系列有机元素构成，既可构成简单的环状结构，也可以构成复杂的多环状结构。

早在古希腊和古罗马时期，人们就已经研究出了一些杂环化合物，比如氰化物，当时即被称为“恶气”。

此后，随着化学结构的发展，研究者们发现了更多的杂环化合物。

常见的杂环化合物有多种，主要有以下几种：一、氰化物：这类杂环化合物是由氰离子和有机离子构成的，常见的有氰化钠、氰化钾等，是最常用的杂环化合物，其应用非常广泛，是有机合成中必不可少的重要物质，也可用作药物中间体。

二、磷酸根：也称磷酸盐，它们是一类由磷元素与一系列有机离子构成的杂环化合物，常见的有磷酸钠、磷酸钾等，它们的应用也非常广泛，因为它们是植物体内重要的组成部分，它们也可以用作营养素，这些营养素可被人体吸收，为人体提供能量和养分，从而促进生长发育。

三、硝酸酯：也称一氧化碳酯，是由氮元素、氧元素和一系列有机离子构成的杂环化合物，常见的有二甲酯、三甲酯、氯酯等，它们也用于有机合成，通常作为有机反应的易水解前驱体来使用。

四、碳酸酯：它们是由碳元素和一系列有机离子构成的杂环化合物，常见的有碳酸氢钠、碳酸钠等，它们也有着各种不同的应用领域，比如作为基础试剂，也可以用于食品行业，作为食品添加剂来改善食品的品质和口感。

五、醛酮：也称醛酸，它们是由碳元素、氧元素和一系列有机离子所构成的杂环化合物，常见的有酒石酸、苹果酸等，它们主要用于食品行业，作为酸性剂来调节食品的口感。

以上就是常见杂环化合物汇总命名。

从上文可以看出，杂环化合物有着各种不同的结构，并有各种不同的应用领域，比如作为有机合成的易水解前驱体、作为基础试剂、作为食品添加剂来改善食品的品质和口感，可见杂环化合物是化学领域非常重要的研究方向，其应用已经遍布各个行业，今后会发挥更加重要的作用。

杂环化合物大全【药师学习百科】——第5期杂环一概念与碳环相对，指的是成环的原子不仅包括碳，还包括氮、氧或硫等原子。

简单的杂环环系从3到10元不等；可以是脂环（如四氢咲喃），也可以是芳环（如毗口定）。

复杂的杂环系可以由2个或更多简单环并合而成（如□引噪）。

杂环化合物的系统命名法如下把杂环看作碳环中碳原子被杂原子替换而形成的环，称为“某杂（环的名称）”:给杂原子编号，使杂原子的位置号尽量小。

其他官能团视为取代基。

杂环化合物大全（部分学员对基本杂环方面知识还有所欠缺，本人特整理此表，志于全面,欢迎补充）3N2◎氢唳烟酸烟六毗、酸烟胺异脐宀0丿212〃•毗扁4C5H60C5H6S毗一杂子含个原毗喃噬喃喀唳含两个杂原子蝶唳52 N8N167H-D票吟65NN3NH口丫唳8 976N45 1* 8 4N9吩嗪109N83 746吩囉嗪9876121034非杂环>环戊二烯或C5H6 o5一、大多数药物可根据药名提示联想其具有的结构（药名与结构）二、通过具有的结构认识化学名，即看见化学名，知道是什么药物。

三、根据结构分析得岀理化性质。

由此，基本上就掌握了该药的主要性质。

有少部分药物的药名与结构之间找不出任何的联系，这种情况只好下工夫记忆了。

四、药物的用途，通常指的是它属于哪类药物，例如口引噪美辛为非辎体抗炎药，咲喙米为利尿药。

考題一般不要求知道更具体的用途。

另外，执业药师考题上，要求我们记药物的结构式，并不是要求我们默写出每个药物的结构式，而是看到结构式能够知道它是哪个药物，这比默写出结构式要容易了。

例一毗罗昔康一）、药名提示：1、“毗”提示有毗唉环；2、“昔康"为U 2-苯并嚷嗪结构。

二）、结构分析:1、具芳香轻基：三氯化铁反应:2、具酰胺：易水解；需密封，阴凉保存。

例二布洛芬一）、药名提示：1、“布”（Butyl〉提示为丁基:2、“洛芬”是芳基丙酸的词尾。

二）、结构分析：具竣基：呈酸性，溶于緘，与乙醇成酯后，具异强肪酸铁反应。