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第十七章-杂环化合物
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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

HCH3NONCH3CH3+I-
(4) β－氯代呋喃 (5)α－噻吩磺酸 (6) 糠醛，糠醇，糠酸

ClOSSO3HOCHO
(7)γ－吡啶甲酸 (8)六氢吡啶

COOHNNH
(9)β－吲哚乙酸 (10) 8－羟基喹啉

NHCH2COOHNOH
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
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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：

浓NaOH
过量CH
3
I
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1.OOCHO+CH3CHOOCH=CHCHO2.OCHOOOCOOHCH2OH+3.NH2/PtNH4.SCOC+OOAlCl3SCOHOOC5.H2/PtO2HClCl(CH2)4Cl2NaCNNC(CH2)4CNH2O,H+H2/PtOH-OH- 过量CH3INCH3CH3I-+HOOC(CH2)4COOH
6．用箭头表示下列化合物起反应时的位置。

解：

1
.
SS
的溴化

的溴化

的碘化

的硝化

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S
2
.
S

COOH

S
COOH

3
.
N
N

CH
3

N
N

CH
3

4
.

S
O2NCH3SO2NCH
3

5
.
NO
2

S
NO

6
.
S

CH
3

S
CH

7
.
CH
3

OCH

S
CH

OCH

8
.
N
H

CH
3

N
H

CH
3

7．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：
CH2NH
2

NH
3

NNH2N
H

>
>

8．下列化合物那些具有芳香性？
解：具有芳香性的：
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sNNONCH3CH3NNONH
9．螵呤分子中，四个氮原子那些属于吡啶型？那些属于吡咯型？

解：1，2，3－氮原子属于吡啶型，4－氮原子属于吡咯型。

N
N

N
H
4

2
3

10．合成题：
解：（1）糠醛 1,4－丁二醇：

O
CHO
+

H2O

Cat

400~450
0
C

O
H2,Cat
O
H2O,H
+

HOCH2CH2CH2CH2OH

（2）吡啶 2-羟基吡啶：

N
+
KNH
2

N
NH
2

NaNO2,H2SO
4

N
N2HSO
4

50
%

N
OH

（3）呋喃 5 －硝基糠酸：
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O+CH3COClSnCl4OCOCH3Br2,NaOHOCOOHHNO3(CH3CO)2OOO2NCOOH
94）甲苯，甘油 6－甲基喹啉：
CH3CH
3
CH

NH2HNO3H2SO4NO
2

[H]

CH2CHCH2OHOHOHH2SO
4

CH
3

NH
2

CH2=CHCHO
CH2=CHCHO
N
H

CH
3

C6H5NO
2

CH
3

（5）正丙醇，糠醛 α－甲基－β－（2－呋喃）丙烯酸：
O

O
CH=CCOOH

CH
3

CH3CH2CH2OH
[O]
CH3CH2COOH

(CH3CO)2O

(CH3CH2CO)2O

CHO
(CH3CH2CO)2O
+

KCO
3

O
CH=CCOOK

CH
3

H3O
+
O
CH=CCOOH

CH
3

11．杂环化合物C5H4O2经氧化生成羧酸C5H4O3。把此羧酸的钠盐与碱石灰作
用，转变为C4H4O，后者与金属钠不起作用，也不具有醛酮性质。原来的
C5H4O2的结构是什么？
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解：原化合物的结构及各步反应式如下：

O
CHO
O
CHO
O
COOH

[O]
CaO(NaOH)
C5H4O
2

C5H4O
3
C4H4O

。

有机化学---第17章杂环化合物

、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
34
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

第17章杂环化合物

无色，有吡啶臭味的液体，沸点117℃，与水互溶，有弱碱性。是稳定的化合物。 • 一些重要的天然产物几合成药物含有噻唑结构，如青霉素、维生素B1等。 • 青霉素是一类抗菌素的总称，已知的青霉素大于一百多种，它们的结构很相似，均具有稠合在一起的四氢噻唑环和β- 内酰胺环。
HOOC CH3 CH 3 S N C O CH NH C R O
命名3：根据相应的碳环来命名。把杂环看作相应碳环中的碳原子被杂原子取代而形成的化合物，命名时在相应的碳环名称前加上杂原子的名称：
• 在没有误会的情况下，“杂”字可以省去。
杂环化合物(heterocyclic compounds)：
构成环的原子除碳原子外还有其它原子的一类环状化合物，常见的杂原子是O,N,S。
0.1361 0.1370 0.1382 0.1341
0.1430 0.1423 0.1417 0.1455
C C
C C
键长/nm 0.154 0.134
17.2 五元杂环化合物
17.2.1 五元杂环化合物的化学性质
X
X = NH,O,S
杂原子的＋C 效应，增加了杂环的亲电取代反应的活性。亲电取代反应活性顺序：
加成反应
呋喃的芳香性比较弱, 除进行亲电取代反应外;还容易进行亲电加成和Diels-Alder环加成反应。
O O +
O S + O
OO
O O
O
30oC
O H O H 90%
100 C 1500MPa
o
SO O H H
H CH3OH Br CH
O
47%
+ Br2
O
CH3COOK CH3OH
H Br

大学有机化学第十七章杂环

杂环化合物也可以发生还原反应，如喹啉可以还原为二氢喹啉。
还原反应通常涉及还原剂对杂环的攻击，导致电子转移和还原产物的生成。
杂环化合物在有机合成中的
06
应用
作为合成子构建复杂分子结构
01 杂环化合物作为合成子
杂环化合物具有丰富的反应性和多样的结构，可以作为合成子用于构建更复杂的分子结构。
02 杂环合成策略
在天然产物的全合成中，杂环的合成是关键步骤之一。通过设计合理的合成路线，可以实现杂环的高效构建。
03 实例分析
以某些具有代表性的天然产物为例，阐述杂环化合物在天然产物全合成中的应用。
在药物设计和合成中的应用
药物分子的结构特点
许多药物分子都含有杂环结构，这些结构对于药物与靶标的相互作用具有重要影响。
咪唑
由两个氮原子和三个碳原子组成的五元杂环化合物，具有芳香性。咪唑及其衍生物在医药和农药等领域有重要应用，如抗真菌药物克霉唑、抗寄生虫药物甲硝唑等。
噻唑
由一个硫原子、一个氮原子和三个碳原子组成的五元杂环化合物，具有芳香性。噻唑及其衍生物在染料、农药和医药等领域有广泛应用，如杀菌剂稻瘟灵、抗癫痫药物卡马西平等。
大学有机化学第十七章杂环
目录
• 杂环化合物概述 • 五元杂环化合物 • 六元杂环化合物 • 杂环化合物的合成方法 • 杂环化合物的反应与机理 • 杂环化合物在有机合成中的应用
01
杂环化合物概述
定义与分类
定义
杂环化合物是指分子中含有杂原子（非碳原子）的环状有机化合物。
分类
根据杂原子的种类和数量，杂环化合物可分为单杂环和多杂环两大类。其中，单杂环又分为含氮杂环、含氧杂环和含硫杂环等。
呋喃