17-杂环化合物

、 内酯、环状酸酐等。
环为平面型共轭体系，环内π电子数符合4n+2规 则，具有一定芳香性的杂环化合物。
2
2、杂环化合物的分类
五元杂环, 如 单杂环 六元杂环, 如 杂环化合物 稠杂环 两个以上单杂环稠并
N N N H
O N
N H
S
苯环与单杂环稠并, 如 N H
N
N
3
3、杂环化合物的命名 （1）音译法 ——在同音汉字左边 + 口字旁
N ..
H2SO4,HgSO4 220℃
N
N
NO2
β-硝基吡啶
SO3H
β-吡啶磺酸
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当吡啶环上连有供电子基团时，将有利于亲电取
代反应的发生；反之，就更难以进行亲电取代反应。
NO2
HNO3,H2SO4
H3 C N CH3
100℃
H3 C
N
CH3
吡啶环也象硝基苯一样，不能发生F―C烷基化和 酰基化反应。
吲哚具有芳香性，亲电取代反应发生在吡咯环上； 吲哚亲电取代反应的活性比苯高，但比吡咯低。 亲电取代反应的位置：
5 4 3 7
E+
1
苯 环
6
N H
2
吡咯环
26
进攻 C2 N H + E
+
进攻 C3
只有一个带有完 E N 2 H 整苯环的共振杂化体。 H 3 E 3 E H H + + N N H H
OH
6
S1
苯并呋喃
1
苯并吡咯 喹啉
N
9 7 8
苯并噻唑
N N
3
5 4
HO
N H
OH

吸电子诱导-I：O(3.5) > N(3.0) > S(2.6)， 供电子共轭+C：N > O > S
结论：贡献电子N最多，O其次，S最少。 b 、亲电取代反应的活性为：吡咯>呋喃>噻吩>苯； 亲电取代反应主要在a-位发生；若a、a'两个位置已有基团 存在，则亲电取代在b位发生。 结论：噻吩、吡咯的芳香性较强，所以易取代而不易加成； 呋喃的芳香性较弱，虽然也能与大多数亲电试剂发生亲电取代， 但在强亲核试剂存在下，能发生亲核加成；吡咯、呋喃对酸及氧 化剂比较敏感； 由于这些五元杂环容易被破坏，稳定性差，因而对试剂及 反应条件应有所控制。
p电子密度： 稳定性 ： 芳香性 ： 亲电反应活性 ：
杂环 杂环 杂环 杂环
＞ ＜ ＜ ＞
苯环 苯环 苯环 苯环
２、 呋喃、吡咯、噻吩的物理性质
(1)主要物理性质和鉴别:
三者均为无色液体，都不溶于水，溶于有机溶剂。
呋喃遇到盐酸浸湿的松木片呈绿色---松木片反应； O 吡咯遇到盐酸浸湿的松木片呈红色； 噻吩在硫酸下遇到吲哚醌呈蓝色。 红外光谱：
N CH3 CH3
CH3 CH3
CH2CH2CONH 2 N N CH3 CH3
维生素B12
CH3
O CH2OH
H
7、 噻唑和咪唑
S
噻唑
N
N H
N
（thiazole）
（imidazole） 咪唑
2 1 α 3 4
CH CH3
CH2
CH3 CH CH2
NH
δ
N
β
N Fe
N
N
8 7 γ
HN
5 6
CH3
N

常见的杂环化合物见表
类别
含1个杂原子
含2个杂原子
单
五元杂 环
杂
环
六元杂 环
稠 杂 环
O
S
N
H
呋喃 噻吩 吡咯
N
吡啶
O
吡喃
NN N
O
S
N
H
噁唑 噻唑 咪唑 N N
N
N
N
N
哒嗪 嘧啶 吡嗪
N H
吲哚
N
喹啉
N
N
N H
嘌呤
杂环化合物的命名方法有两种，一种按外文名字音 译，如：
N
H 吡咯 (Pyrrole)
CH3COONO2
N
(CH3CO)2O,-10℃
H
+ H2O
N NO2 H 51% 2-硝基吡咯
浓HNO3,浓H2SO4
300℃,24h N
NO2
N
8%
3-硝基吡啶
（3）磺化 富电子的芳杂环较易磺化。
室温
+ H2SO4(浓)
S
缺电子芳杂环磺化较难：
SO3H + H2O
S 2―噻吩磺酸
发烟H2SO4
“十二五”职业教育国家规划教材
基础化学
（第三版）
高 琳 主编
第十七章 杂环化合物
“十二五”职业教育国家规划教材
17-0 教学基本要求 17-1 杂环化合物的分类和命名 17-2 吡咯和吡啶 17-3 简单杂环化合物的性质 17-4 常见杂环化合物
知识目标：
•熟悉五元、六元杂环化合物的 命名
•了解杂环化合物的结构特征，理解 重要 杂环化合物的性质
不饱和性，可以加成有如下的性质：

3．还原：
O
Na，EtOH
25℃ 加压
O
H2/Pt
CH3CO O H
CH3CH2CH2OH
N H
N H
Zn，乙酸
S
H2/Pt
S
乙酸
+
S
N H
Sn + HCl
或 Na + EtOH
N
或 Na + EtOH
N
N
N H
4．吡咯的弱酸性和吡碇的弱碱性 弱酸性
N H
KOH △
N- K+
C6H5COCl 甲苯 110℃
1. 亲电取代反应
碘代
§17—2 呋喃、噻吩、吡咯、吡啶
I N H I
从偶极矩来看，N的供电性强，使吡咯上 C原子电子云密度增加的多。极易取代 。
I I
N H
95% H2SO4
25℃
亲电取代反应小结：
S 噻吩-2-磺酸
COCH3
300
SO3H
a.亲电取代反应的活性 吡咯 ＞呋喃＞噻吩＞＞苯 溴化相对速度3*1018 6*1011 5*1011 1
§17—3 重要杂环化合物
2. 叶酸
维生素B2
叶酸是水溶性的B族维生素 ， 体内缺乏叶酸，容 易导致生 理功能低下及某些疾病如巨 幼红细胞贫血症、胃肠功能 紊乱、智力退化及神经管畸 形新生儿的发生。
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九、生物碱
§17—4 生物碱
存在于生物体内的结构复杂并具有很强生理作用的含氮碱性有 机物。由于它们主要存在于植物中，也常叫植物碱。
存在于米糠、麦麸、瘦肉、绿 叶、花生、豆类、酵母等，是 维持糖的正常代谢必需的物质， 体内缺乏维生素B1可引起多发 性神经炎、脚气病及食欲不振 等。