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六元杂环化合物

Q有机化学精品课件第十五章杂环化合物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字旁的同音汉字。

(pyrimidine) (quinoline) (furan) 咲喃 (thiophene) (pyridine)(indole)卩弭朵 (purine) 卩票吟(pyrrole)毗咯 NN卩塞吩卩密噪卩奎卩林II第二节五元杂环化合物in咲喃「噬吩、毗咯杂环的结构咲喃、卩塞吩、毗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辘形成共辘体系，其兀符合休克尔规则（兀电子数二4n+2）,为口2共轨体系71电子=6 符合4n + 2 具有芳性富电子芳环电子数所以，它们都具B 二、咲喃、I®吩、毗咯的性质・'（一）存在与物理性质（二）光谱性质（三）化学性质1.亲电取代反应从结构上分析，五元杂环为口56共辘体系苯大，如以苯环上碳原子的电荷密度为标准则五元杂环化合物的有效电荷分布为：o oo o O +0.20 -0.04 -0.06 ■J ----- ji -0.06 匸丿-0.10 壯 +0.32 H &AV-V MX ,电荷密度比（作为0）,亲电取代反应的活性为: 要毗咯〉咲喃 > 囈吩〉苯，主還j进入位。

说明：毗咯、咲喃、卩塞吩的亲电取代反应，对试剂及反应条件必须有所选择和控制。

卤代反应不需要催化剂，要在较低温度和进行。

硝化反应不能用混酸硝化，一般是用乙酰基硝酸酯|【(CH3COONOJ作硝化试剂，在低温下进行。

磺化反应咲喃、毗咯不能用浓硫酸磺化，要用特殊的磺化试剂——毗噪三氧化硫的络合物，嗟吩可直接用浓硫酸磺化。

2・加氢反应四氢咲喃（THF）四氢毗咯不能用Pd催化因卩塞吩能Pd使中毒W 3.咲喃、毗咯的特性反应(1)咲喃易起D・A反应&AV-V MX内式(90%)o2II ⑵毗咯的弱酸性和弱碱性毗咯虽然是一个仲胺，但碱性很弱。

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

第十一章杂环化合物

第十一章杂环化合物1. 杂环化合物的分类和命名分类：五元杂环：呋喃、吡咯、噻吩单环杂环化合物六元杂环：吡啶稠环：喹啉、吲哚命名：音译法：有取代基时，取代基的位次依次从杂原子开始，用1,2,3...或α，β，γ...编号；有两个及以上杂原子时，按OSN 的顺序编号，编号时取杂原子次序最小。

单环：五元环为茂，六元环为苯系统命名法：稠环按衍生物命名，如X 并X2.五元杂环因杂原子的电负性不同：＞＞3.六元杂环化合物CH 3NH2＞NH3＞＞亲核取代反应氧化，亲电取代反应不活泼，亲4.稠环化合物喹啉结构：（异喹啉结构：）物理性质：无色油状液体, 有特殊气味，b.p. 238 ℃, 不溶于水制备（斯可络普法）：化学性质：弱减性，亲电取代反应进入苯环，亲核取代反应进入吡啶环硝化：磺化：卤代：亲核取代：加成：喹啉的合成：1.Skraup合成法总反应式：反应原理：HNO3/H2SO4,,0℃5.其他杂环化合物1.吲哚结构：物理性质：结晶固体，能溶于热水。

纯吲哚有臭味,但稀释10000 倍后则具有香味, 可用于香料Fischer合成：反应机理：Reissert吲哚合成法：从邻硝基甲苯和草酸二乙酯合成吲哚及其衍生物反应机理：首先邻硝基甲苯与草酸二乙酯反应生成邻硝基苯基丙酮酸乙酯，接下来用锌-乙酸处理该产物，使之发生还原环化，得吲哚-2-羧酸。

吲哚-2-羧酸还可脱羧产生无取代的吲哚2.糠醛制备：性质氧化：加氢：歧化：脱羰：。

24、六元杂环化合物 (崔家玉)

有机化学Ⅱ
六元杂环化合物
崔家玉 2010052302
2011年12月28日
【指导老师】陈河如唐金山
1
主要内容
1 2
吡啶
含有两个杂原子的六元杂环化合物
2
六元杂环化合物
γ γ 4 4 5 5 6 6 N N 1 1 3 3β β 2 2α α 5 6
γ 4 3β O 1 2α
5 6
六元杂环化合物
1.3
吡啶的化学性质（重点掌握）
吡啶易与酸和活泼的卤代物成盐。
+ HCl N + SO3 CH2Cl2 室温 N HCl NH3 N 此反应常用于在反应中吸收生成的气态酸
N
N SO3 (90%) 吡啶三氧化硫络合物是常用的缓和磺化剂
R RI N N RI 300 ℃ N I R + N I OH N R N 制取烷基吡啶的一种方法
R
OH
六元杂环化合物
1.3
吡啶的化学性质（重点掌握）
【亲电取代反应】吡啶环上氮原子为吸电子基，故吡啶环属于缺电子的芳杂环，和硝基苯相似。其亲电取代反应很不活泼，反应条件要求很高，不起傅-克烷基化和酰基化反应。亲电取代反应主要在β-位上。
Cl2, AlCl 3 100 ℃ Br2, 浮石催化 300 ℃ 气相
N
【制备】吡啶的工业制法可由糠醇与氨共热（500℃）制得，也可从乙炔制备。
CH2OH
NH3, 500 C
O
N
5
六元杂环化合物
1.2
吡啶的结构与芳香性
N
N H
【结构与芳香性】
N
C_ sp2 N_ spபைடு நூலகம் 成环原子共平面

六元杂环化合物及其衍生物

吡啶的物理性质：吡啶的物理性质：
无色或微黄色液体，有恶臭熔点(℃)： -41.6 沸点(℃)： 115.3 相对密度(水=1)： 0.9827 折射率：1.5067（25℃）相对蒸气密度(空气=1)： 2.73 饱和蒸气压(kPa)：1.33/13.2℃ 闪点(℃)： 17 溶解性：溶于水、醇、醚等多数有机溶剂与水形成共沸混合物，沸点 92～93℃。
嘧啶的衍生物
☺维生素 1 维生素B 维生素
维生素B1也称硫胺素或抗神经炎素，它是最早发现的维生素之一。缺乏维生素B1会引起脚气病、多发性神经炎、食欲减退、以及影响心肌功能。维生素B1存在于大米、小麦皮层、瘦肉、花生、豆类和酵母中。
维生素B1的显微照片
☺维生素 2 维生素B 维生素
维生素B2又称核黄素。是橙黄色的针状结晶，味苦，对热稳定，不溶于乙醚、丙酮、苯及氯仿，微溶于水和乙醇，其溶液有强烈荧光。因此，维生素B2的含量可通过荧光比色测定。核黄素的主要功能是作为辅酶FMN和FAD的前体，缺乏维生素B2时，组织中FMN和FAD的浓度均降低，肝结构被显著破坏。维生素B2广泛存在于大豆、小米、绿色蔬菜、肝、蛋、牛乳、酵母等食物中。
雷米封雷米封别名异烟酰肼，无色或白色结晶性粉末，无臭，味微苦，遇光易变质，易溶于水，微溶于乙醇，极微溶与苯、乙醚、熔点为 170~173℃。雷米封对分枝杆菌有抗菌作用，主要用于抗结核杆菌感染。
4-吡啶甲酰肼
嘧啶及其衍生物
嘧啶为无色晶体，熔点为22℃，沸点为 123~124 ℃，有臭味，溶于水和乙醇。呈弱碱性，与苦味酸和草酸等形成黄色结晶形物质。具吡啶甲酰胺两种物质。两者的生理作用相同，它们都是白色结晶，对酸、碱、热等比较稳定，存在于肉、肝、肾、花生、米糠以及酵母中。

有机化学结构

二嗪（Diazine）是含有两个氮原子的六元杂环化合物，即二氮杂苯，分子式为C4H4N2。

它有以下三种异构体：三嗪（Triazine）是含有三个氮原子的六元杂环化合物，分子式为C3H3N3，有三种异构体：∙1,2,3-三嗪，也称“连三嗪”；∙1,2,4-三嗪，也称“不对称三嗪”；∙1,3,5-三嗪，也称“均三嗪”、“对称三嗪”。

1,2,3-及1,2,4-三嗪均未见其单独存在，但衍生物都已制得。

六嗪也称作“六氮苯”，是氮元素的一种单质，分子式为N6。

六嗪与N2、N4等互为同素异形体。

六嗪是氮苯（吖嗪）类物质的最后一个成员，其分子是由六个氮原子围成的六元环，相当于六个次甲基都被氮原子代替了的苯分子。

虽然吡啶（一氮杂苯）、哒嗪（邻二氮杂苯）、嘧啶（间二氮杂苯）、吡嗪（对二氮杂苯）、1,3,5-三嗪（1,3,5-三氮杂苯）和四嗪（四氮杂苯）等氮苯都已被发现，但六嗪与五嗪实际上仍未被观察到。

酸酐是具有两个酰基键合于同一氧原子上的有机化合物。

[1]若两侧酰基由同种羧酸衍生而来则称为对称酸酐，分子式可表达为：(RC(O))2O。

对称酸酐命名取决于相应羧酸命名，即词缀“酸”改为“酸酐”。

[2]因此(CH3CO)2O称为：“乙酸酐”（或醋酸酐、醋酐）。

混合酸酐（或不对称酸酐）以两侧酰基分别对应的羧酸命名，如：甲酸乙酸酐。

胺（拼音：àn；英文：Amine）是氨分子（NH3）中的氢被烃基取代后形成的一类有机化合物。

氨基（－NH2、－NHR、－NR2）是胺的官能团。

如果氮原子连着羰基(C=O)，那么该化合物则称为酰胺，其化学性质与胺并不相同。

胺分子可根据烃基的种类，分为脂肪胺和芳香胺。

此外，胺还可根据氨分子上被取代的氢原子数量，顺次分为伯胺（一级胺）、仲胺（二级胺）、叔胺（三级胺）。

此外，还有季铵盐（四级铵盐），可以看成是铵根离子（NH4+）的四个氢都被取代的产物。

酰胺可以看作羧酸与氨或胺缩合形成的化合物，是羧酸衍生物的一类。

苯并

苯并噁嗪是一类有着重要发展前景的新型高性能复合材料基体树脂。

该树脂是由酚、伯胺和甲醛为原料合成的一种苯并六元杂环化合物，经开环聚合可生成含氮且类似酚醛树脂的网状结构。

因此，人们将这种新型树脂亦称为开环聚合酚醛树脂。

其合成和聚合反应式如图1所示。

与环氧树脂、双马来酰亚胺、酚醛树脂和氰酸酯等传统的高性能基体树脂相比较，苯并噁嗪树脂较好的将优良的成型加工性、综合性能和性价比集于一身。

该树脂的原料来源广泛，价格低廉，合成工艺简便；其固化反应为开环聚合，无小分子释放，固化收缩小（近似零收缩），易于成型加工，制品孔隙率低、尺寸精度高；固化产物具有较高的Tg和热稳定性，，优良的阻燃性和机械性能，高模量、低热膨胀系数、低吸水率、高热态强度、较高的成碳率。

苯并噁嗪化合物发现于1944年，其后Burke等人对苯并噁嗪的合成进行了较为深入的研究，1973年，Shreiber首次报道了经苯并噁嗪开环聚合制备酚醛塑料的研究工作，相继申请了数项专利。

而后一段时期，关于苯并噁嗪的理论研究和应用开发进展十分缓慢。

九十年代初期，美国凯斯西方储备大学Ishida教授开始对苯并噁嗪的合成、聚合产物的性能开展了较系统的研究，在理论研究的基础上, 逐步走向应用。

进入21世纪, 苯并噁嗪的应用研究快速发展,涉及美国、日本、韩国、印度以及欧洲国家，相关的专利数已近200项, 陆续有产品投放市场。

在国内,四川大学于1993年开始苯并噁嗪的合成及固化的研究，及复合材料制品的开发。

在“留学回国人员基金”、“国家自然科学基金”和“国家…九五‟科技攻关”等项目的资助下及企业的合作支持下，通过分子模拟、固化反应和固化机理的理论研究及工艺控制，解决了传统苯并噁嗪树脂固化温度高、交联密度较低、制品高温性能不理想等问题。

围绕不同成型工艺对树脂性质的不同要求，设计和合成了高活性苯并噁嗪树脂的溶液和固体，低活性和低粘度苯并噁嗪液体等不同结构的树脂及催化剂和固化剂体系；首创了悬浮法合成粒状苯并噁嗪合成技术；成功开发了155级和180级耐高温玻璃布层压板，高Tg的无卤阻燃硬质印制电路基板，性能优良的火车闸瓦等制品，分别在四川东方绝缘材料股份有限公司、成都联达合成材料厂、成都铁路局新都车辆配件修制厂和广州宏仁电子工业有限公司形成规模生产。

第17章杂环--2

-吡啶甲酸 3-吡啶甲酸
§17-1 概述
二、杂环化合物的结构
1、五员杂环化合物的结构
如吡咯。在吡咯中，成环的五个原子（1个N，4 个C）均为sp2杂化，形成三个键，2p轨道以侧面交盖形成大键，其环上的电子数符合4n+2，因而具有芳香性。 • •
H H
C C
•
H N H
吡咯分子中的键
§17-3 杂环化合物的性质
Br2 0℃
Br– Br–
N H
–Br –Br
2,3,4,5-四溴吡咯
CH3COONO2
–NO2 N 2-硝基吡咯 H –SO3H N 2-吡咯磺酸 H –COCH3 N 2-乙酰基吡咯 H
N H
SO3 N·
不能用混酸、 H2SO4直接 (CH3CO)2O 硝化、磺化
§17-3 杂环化合物的性质
E
EE E E AA A A E A
E E
中间体有三个主要共振式中间体有三个主要共振式中间体有三个主要共振式中间体有三个主要共振式中间体有三个主要共振式较稳定较稳定较稳定较稳定较稳定满足八隅体贡献大
E E H H
E - H+ A
E+ E+
A A
A
E
A A
中间体有三个主要共振式较稳定 A A
§17-3 杂环化合物的性质
2、六元杂环化合物
0.95 ① 亲电取代： 0.85 N有吸电子的诱导效应,使杂环上的电子 N 云密度降低，因而比苯难发生亲电取代反应。吡啶的一元取代总是发生在间位。
+ Br2
N
0.82
浮石催化 300℃
FeBr3 50℃ H2SO4 300℃ H2SO4 50-60℃

第六讲六元杂环化合物的构建

the chemical reaction of isatin with base and a carbonyl compound to yield substituted quinoline-4-carboxylic acids
Reaction mechanism
Halberkann variant
This reaction is also known as the Skraup-Doebner-Von Miller quinoline synthesis, and is named after the Czech chemist Zdenko Hans Skraup (1850-1910), and the Germans (Doebner) (1850-1907) and (1848-1899). When the α,β-unsaturated carbonyl compound is prepared in situ from two carbonyl compounds (via an Aldol condensation), the reaction is known as the Beyer method for quinolines. The reaction is catalyzed by lewis acids such as tin tetrachloride and scandium(III) triflate and bronsted acids such as p-toluenesulfonic acid, perchloric acid, amberlite and iodine.
第六讲六元杂环化合物的构建
第一节. 吡啶的合成第二节. 喹啉的合成第三节. 其它六员杂环化合物的合成Leabharlann 第一节. 吡啶的合成R

含氮六元杂环类化合物合成研究

含氮六元杂环类化合物合成研究
近年来，凭借其强大的抗病毒活性，氮六元杂环类化合物已越来越受到人们的
关注，并引发了广泛的合成研究和应用。

它们在肿瘤、脑损伤、心血管疾病、细菌感染、肿瘤和逆转耐药等方面发挥了重要的作用。

氮六元杂环类化合物的合成是一项复杂而又具有挑战性的研究。

鉴于其具有复
杂结构的特点，有关工作者尝试从改变反应条件的方面来尝试进行新型的合成方法。

如同other化合物，控制合成反应的条件可以提高氮六元杂环类化合物的合成效率。

有些研究者使用新型的催化体系，比如离子液体和有机卤素，以提高反应性能。

此外，关于环烷和环醛衍生物的合成也受到研究者的广泛关注，因为它们可能
成为一种重要的抗病毒药物的中间体。

然而，多少合成方法的限制仍然存在，这使得合成誘導变化变得更难以实现。

力争取更多的药物结构类型，全球研究者一直在探索对氮六元杂环类化合物衍
生物的新型合成方法。

不仅如此，还应使用全新的实验技术，如量子化学计算，
改变一些有利的合成策略，以满足复杂分子构型的需求。

总之，氮六元杂环类化合物合成研究仍处于持续发展阶段，有望在肿瘤、脑损伤、心血管疾病、细菌感染、肿瘤和药物耐药等领域取得新的发现. 进一步的研究将有助于了解氮六元杂环类化合物的合成机理，为将来的新药物研发提供有力的支持。

六元杂环.

H2SO4 heat
H H2C C CHO
NH2 +
H H2C C CHO
Michael addition
H
N
H+
OHC
H N
H+ , - H2O
OH
H N OHC H N
H N
+
NO2
N
NH2
+
以 α,β-不饱和醛或酮代替甘油、酸也可用磷酸或其他酸
NH2 +
H2C
HO C CCH3
FeCl3, ZnCl 2 PhNO2, heat
环上的亲核取代
环上有好的离去基团 ( 如 NO2 , Cl ) 可被取代
Cl
NH3
NH2
N
100 - 200 ℃ N
NaOMe N Cl MeOH, heat
N OMe
N Br
NaOH H2O, heat
Cl PhNH2
N
heat
N OH NHPh N
强碱亲核试剂－－－－消除－加成机理
PhLi N
N
+
N
浓 H2SO4
N
22 ℃
SO3H N
N NO2
Br Br2, 浓 H2SO4
N
Ag2SO4, heat
N
+
N
Br
亲核取代反应
NaNH2, Xylene 100 ℃
N
n-BuLi Toluene N
N
NH2
N
Bu-n
喹啉和异喹啉氧化和还原均比苯容易
氧化：苯环优先还原：吡啶环优先
KM nO4
嘧啶环上有活化基团 ( 如 OH、NH2 等 ) 时，可硝化、磺化

重要的五六元杂环化合物

吡唑（二氮茂） 1-芳基-3-烷基-5-吡唑酮吡唑酮
含两个氮原子的杂环
苯并咪唑（间二氮茚）
H N
CO N H
苯并咪唑酮
Cl
Cl
Cl
NN
Cl 四氯嘧啶
Cl
F
F
NN
F 三氟一氯嘧啶
4.含三个氮的杂环
Cl NN Cl N Cl
三聚氰酰氯（三聚氯氰）
5. 含一个氮和一个硫原子的杂环
43
HC N
HC CH 5S2
重要的五、六元杂环化合物
1
含一个氧原子的杂环
2
含一个氮原子的杂环
3
含两个氮原子的杂环
4
含三个氮的杂环
5
含一个氮和一个硫原子的杂环
1.含一个氧原子的杂环
HC CH HC CH
O
呋喃（氧茂）
H2C CH2 H2C CH2
O
四氢呋喃
CH CH O
苯并呋喃（氧茚，香豆酮）
含一个氧原子的杂环
5 6
7 8
4 3
含一个氮原子的杂环
HC CH HC CH
N H
吡咯（氮茂）
H2C CH2 H2C N C O
H
吡咯烷酮
H2C CH2 H2C N CH2
H
四氢吡咯
N H
吲哚（苯并氮茂、氮茚）
含一个氮原子的杂环
N
6-羟基（1H）吡啶-2-酮（吡啶酮）
吡啶
N 喹啉（1-氮萘）
N OH
8-羟基喹啉
3.含两个氮原子的杂环
1 噻唑（1,3-硫氮茂）
N CH S
苯并噻唑
小结
1. 含氮、氧、硫杂原子的杂环化合物具有重要的用途； 2. 有些杂环化合物存在多种互变异构体。

六元杂环化合物的结构和性质.

+
N
HNO3
浓H2SO4 300℃
NO2 N
+ H2O
+
N
H2SO4
HgSO4 200¡ £ ¾ æ
SO3H N
+
H2O
二、吡啶的性质
3、氧化还原反应吡啶比苯稳定，不易被氧化，一般都是侧链被氧化，而杂环不被破坏，结果生成吡啶甲酸。
CH3 N
KMn O4 -
COOH N
HNO3
OH
COOH N COOH
药用基础化学/ 杂环化合物
六元杂环化合物的结构和性质
一、吡啶的结构
0.87 1.01 0.84
. . . . .
.
N
未参与共轭未参与成键
N sp2 1.43 吡啶分子中的5个碳原子和1个氮原子都是以 sp2杂化轨道相互重叠，形成以σ键相连的环平面。环上6个原子都有1个垂直于该平面的未杂化的p轨道，这些p轨道相互平行重叠，形成了一个环状的闭合共轭体系，具有芳香性。吡啶为缺电子芳杂环，芳香性比苯差。
三、重要的六元杂环化合物
（二）维生素B6 维生素B6也是吡啶的衍生物，由下列三种物质组成：
吡哆醇
吡哆醛
吡哆酸
维生素B6存于蔬菜、鱼、肉、蛋类、豆类、谷物等中。为白色结晶，溶于水及乙醇。耐热，在酸和碱中较稳定，但易被光所破坏。动物机体中缺乏维生素B6时，蛋白质代谢就不能正常进行。
三、重要的六元杂环化合物（三）常见的嘧啶衍生物
N
>
NH2
>
N H
3.4
4.8
8.8
9.3
13.6
二、吡啶的性质
+
N HCl

第十四章杂环化合物(已修改)

7,没有固定名称的稠杂环命名(自学) ,没有固定名称的稠杂环命名(自学)
21
第二节五元杂环化合物
Pentheterocycles
22
一,呋喃,噻吩,吡咯呋喃,噻吩, ) (Furan, Thiophene and pyrrole)
(一) 结构
电子离域的结果使环上各C原子的电子云密度增大原子的电子云密度增大 ),这类杂环称 (6/5),这类杂环称"多π" ),这类杂环称" 芳杂环. 芳杂环.它们的亲电取代比苯容易. 比苯容易.
H N 1H-吡咯 N 2H-吡咯 O O
2H-吡喃
4H-吡喃
15
4,若杂环不含有最多数目的非聚集双键, ,若杂环不含有最多数目的非聚集双键, 这样的饱和H称为"外加氢" 命名时, 这样的饱和称为"外加氢".命名时, 称为需标明外加氢的位置和数目, 需标明外加氢的位置和数目,全饱和的可省略位置, 可省略位置,例:
5
本章着重讨论的杂环化合物, 本章着重讨论的杂环化合物,其环系较稳定并具有一定程度的芳香性, 具有一定程度的芳香性,把它们统称为芳(香)杂环其它不具有芳香性的杂环化合物, 化合物.其它不具有芳香性的杂环化合物,统称非芳香杂环化合物(或称杂脂环化合物) 芳香杂环化合物(或称杂脂环化合物).
芳香性:平面环, 个电子, ※ 芳香性:平面环,4n+2个电子,难氧化个电子而易取代. 而易取代.
4
O
O
O
N H
O
杂环化合物种类繁多,数量庞大, 杂环化合物种类繁多,数量庞大,在自然界分布极为广泛,大多数的生物碱为杂环化合物, 布极为广泛,大多数的生物碱为杂环化合物,植物中的叶绿素,动物中的血红蛋白等,中心结构物中的叶绿素,动物中的血红蛋白等, 都为杂环, 都为杂环,作为生命基础物质的核酸基本组成单碱基也为杂环碱. 位—碱基也为杂环碱.在现代药物中,杂环化合碱基也为杂环碱在现代药物中, 物占了相当大的比重, 物占了相当大的比重,现在已成为一门独立的学杂环有机化学. 科—杂环有机化学. 杂环有机化学

常见杂环化合物

吡嗪(pyrazine)
六元杂环苯并环系
5 6
7 8
4 3
N2 1
喹啉
(quinoline)
5 6
7 8
4 3
N2 1
异喹啉
(isoquinoline)
54
O
6
3
7
2喃
苯并--吡喃酮
(benzopyran) (benzo--pyrone)
杂环并杂环
6 5
1N
2 N4 3
7 N
8
N H
γ 4
5
3β
6 N 2α 1
γ 4
5
3β
6 O 2α 1
O
4
5
3
6O 2 1
4
5
3
6
2
OO
1
吡啶(pyridine) 吡喃(pyran)
4
5
3
4
5
N3
γ-吡喃酮 (γ-pyrone)
5
α-吡喃酮 (α-pyrone)
4 N3
6
N2
N
1
6
2
N
1
6
2
N
1
哒嗪(pyridazine) 嘧啶(pyrimidine)
9
嘌呤(purine)
产品结构式
丙二酰脲
中文别名
英文别名
分子式分子量
巴比妥酸 ,丙二酰脲,2,4,6-三羟基嘧啶
Barbituric acid,2,4,6-Trihydroxy pyrimidine,Malonylurea, 2,4,6Trioxohexahydropyrimidine,2,4, 6-(1H,3H,5H) Pyrimidinetrione

杂环化合物【2024版】

第十七章杂环化合物
一杂环化合物的简介
在环上含有杂原子（非碳原子）的有机物称为杂环化合物。
1 脂杂环没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。
三元杂环
O (环氧乙烷)
H
N (氮杂环丙烷)
四元杂环五元杂环七元杂环
O
(β-丙内酯)
O
O
O
(β-丙内酰胺)
NH
O (顺丁烯二酸酐)
O
(氧杂 )
O
N H
(1H-氮杂 )
γ 4
5
3β
6 O 2α 1
吡喃(pyran)
5 6
4 3
7 8
N2 1
喹啉
(quinoline)
4
5
3
6
N2
N
1
哒嗪(pyridazine)
4
5
N3
6
2
N
1
嘧啶(pyrimidine)
4 5N3
6
2
N
1
吡嗪(pyrazine)
杂环并杂环
67
1N 5 N
8
2
N 3
4
N H
9
嘌呤(purine)
二. 呋喃、噻吩、吡咯的结构
>
N H
ห้องสมุดไป่ตู้
O
>
S
>
>吡啶
*2 取代反应主要发生在α-C上；
*3 吡咯、呋喃对酸及氧化剂比较敏感，选择试剂时需要注意；
（2）呋喃、噻吩、吡咯的硝化反应
呋喃, 噻吩和吡咯易氧化, 一般不用硝酸直接硝化; 通常用比较温和的非质子硝化试剂，如：硝酸乙酰酯。反应在低温下进行。

最常见的六元杂环化合物

最常见的六元杂环化合物六元杂环化合物是以八面体构型分子构成的稳定化合物，具有易操作性和结构稳定性。

常见的六元杂环化合物有有菱型硝基分析（PN），泰勒氏的环戊二烯（CY），二氧代环戊烷（CX），联苯亚全烷（CON），联苯大烷（BSF）等。

有菱型硝基分析是一种由八个碳原子和八个氧原子结构组成的六元杂环化合物，形状如有菱形，每个碳原子上结合有三个氧原子，因此它也称为三氧化碳。

有菱型硝基分析用于制造打印机碳带，分析仪器仪表，电子设备等。

除此之外，它还可以用于制备橡胶和复合薄膜，以及制作化学反应催化剂，分析化学物质，处理表面固化剂和型涂料。

泰勒氏的环戊二烯是一种八个碳原子和八个氢原子构成的六元杂环结构化合物，也称为螺环烷烃（cyclohexane）。

它是氢在每个环节相互连接形成的六元杂环结构，极液体状态下，氢键立体异构性使得六元杂环的构型稳定。

该杂环的应用可以用来制备柴油添加剂、液态橡胶及多种化学农药橡胶制品，还可以用来分子可视化技术（蛋白工程）和药物探索。

二氧代环戊烷是由两个三元杂环烷烃（cyclopropane）和两个小环构成的六元杂环，由8个碳原子组成，表面有直接和间接的小共价键，杂环的形状类似于双层圆筒。

该六元杂环化合物用于乙烯氯化、水解生产、二烯乙酸化学及其他制备技术。

联苯亚全烷是由两个三元杂环烷烃（cyclopropane）和四个亚全烷构成的六元杂环，共有八个碳原子，众多的三元杂环使其获得较强的立体异构性，它能够分解VOCs和硫化氢（H2S）污染物。

此外，它还可以用于净化空气、水体，以及作为材料之用，如阻燃剂、抗心源性污染物、降解醇、脂和抗氧化添加剂。

联苯大烷在用途上与联苯亚全烷相似，它是由两个三元杂环烷烃（cyclopropane）和四个联苯大烷构成的六元杂环，它是一种抗心源性污染物的有效降解剂，且具有较好的抗氧化性，耐温性和耐热性，可以作为材料用于制作烤漆，涂料和橡胶制品等。

以上是常见的六元杂环化合物，它还有其他多种六元杂环化合物用于各种不同的用途，如水解、合成，氢化反应、氧化和抗氧化以及作为无定形催化剂等等。

含2个杂原子的六元杂环化合物

3
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
O N
N H
S
苯环与单杂环稠并, 如 N H 两个以上单杂环稠并 N
4
二、杂环化合物的命名： 1. 音译法：在同音汉字左边 + 口字。
O 1 N 1 H pyrrole
吡咯
S 1
N 1
furan
呋喃
thiophene
综上所述，五元、六元杂环化合物虽然都具有芳香性，
但其环上的电子云的密度是不同的，其电子云密度由高到
低的顺序是：
S N H O N
11
五元杂环化合物的化学性质一、亲电取代反应二、五元杂环化合物的亲电取代反应的定位规则三、常见的五元杂环化合物
12
五元杂环化合物的化学性质
一、亲电取代反应
X2/ 低温 X2=Cl2、 B r 2 CH3COONO2 。 -5 ~ -30 C
噻吩
1
pyridine
吡啶
N H indole 吲哚
1
N quinoline 喹啉
2. 杂环及环上取代基的编号： (1) 母体杂环的编号：杂原子的编号为“1”。
杂原子邻位的碳原子也可依次用α、β、γ…编号。
5
CO O H C H3
2 α
N H
1
β α
β
CO O H
O
C HO
S 3 - 噻吩甲酸 β - 噻吩甲酸
亲核试剂进攻部位
δ
γ
δ δ
亲电试剂进攻部位
β α
N
碱性与成盐
1. 碱性与成盐：
NH2 C H3NH2 NH3 N
pkb