第十四章杂环化合物
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大学有机化学课件第十四章 杂环化合物
将杂环化学化合物的分类作简单介绍，在五元杂环和六元杂环中重点讨论吡咯和吡啶的 化学性质，同时讲述安息香缩合和斯克劳普合成法作为次重点，将命名和化学性质让学生反 复练习；将生物碱的一般性质和提取方法留给学生自学。 参考书：
邢其毅主编 基础有机化学 下册 高等教育出版社 1983 年 花文廷编著 杂环化学 北京大学出版社 1995 年
青霉素 V
磺胺噻唑（ST）是磺胺类药物的一种，用作肠道消炎药。2-巯基苯并噻唑是一种重要的 橡胶硫化促进剂。
H2N
N
SO2NH
S
磺胺噻唑
N SH
S
2-巯基苯并噻唑
第三节 六元杂环
一、吡啶的结构和性质
1．吡啶的结构 在吡啶分子中，碳原子与氮原子均以sp2杂化，形成了六个σ链，每个原子还均有一个
含一个电子的p轨道，相互交差形成一个闭合的共轭体系，此体系的π电子数为 6，符合 4n+2 规律，故具有芳香性，但是氮原子上还有一个sp2杂化轨道上有一对未成键电子，易与质子 结合，所以吡啶具有碱性。吡啶的pKb=8.75，碱性比苯胺（pKb=9.40）强。
O
CHO Zn4O0-0。CCr2O3
H2 , Ni O
O
呋喃
四氢呋喃（THF）
五、噁唑、噻唑、咪唑和吲哚的性质
N
N
N
O
S
N H
N H
噁唑
噻唑
咪唑
吲哚
(oxazole)
(thiazole)
(imidazole)
(indole)
以咪唑为例来讨论含二个杂原子的五元环的结构，咪唑环上五个原子都采用sp2杂化，
糠醛
糠醛是重要的化工原料，它的主要反应和用途有：
邢其毅主编 基础有机化学 下册 高等教育出版社 1983 年 花文廷编著 杂环化学 北京大学出版社 1995 年
青霉素 V
磺胺噻唑（ST）是磺胺类药物的一种，用作肠道消炎药。2-巯基苯并噻唑是一种重要的 橡胶硫化促进剂。
H2N
N
SO2NH
S
磺胺噻唑
N SH
S
2-巯基苯并噻唑
第三节 六元杂环
一、吡啶的结构和性质
1．吡啶的结构 在吡啶分子中，碳原子与氮原子均以sp2杂化，形成了六个σ链，每个原子还均有一个
含一个电子的p轨道，相互交差形成一个闭合的共轭体系，此体系的π电子数为 6，符合 4n+2 规律，故具有芳香性，但是氮原子上还有一个sp2杂化轨道上有一对未成键电子，易与质子 结合，所以吡啶具有碱性。吡啶的pKb=8.75，碱性比苯胺（pKb=9.40）强。
O
CHO Zn4O0-0。CCr2O3
H2 , Ni O
O
呋喃
四氢呋喃（THF）
五、噁唑、噻唑、咪唑和吲哚的性质
N
N
N
O
S
N H
N H
噁唑
噻唑
咪唑
吲哚
(oxazole)
(thiazole)
(imidazole)
(indole)
以咪唑为例来讨论含二个杂原子的五元环的结构，咪唑环上五个原子都采用sp2杂化，
糠醛
糠醛是重要的化工原料，它的主要反应和用途有：
第十四章杂环化合物
C O O OCH3
CH3
CH3
R'=(CH3)2CHCH2CH2(CH2CHCH2CH2)CH2C=C CH2
O S H3C N H O O CH3
R
OH H3C H3C CH3 CH3 OH O
Epothilone A(R=H)； B(R=CH3)
1993年发现的一种高效抗癌物质
14.1 杂环的分类和命名 14.1.1 分类
o
Br
Br2
Br +
Br
（c ）卤化
N
300 C
o
N
N
（d）还原 吡啶可被催化加氢为六氢吡啶（哌 啶）。六氢吡啶的碱性（PKb=2.7）与一般脂肪族 仲胺相近。
+ 3H2 N Ni 180C
o
N H
5 、 吡啶环上的亲核取代
NaNH2 N
N H2O NHNa
N
NH2
C6H5Li N
N C6H5
吡啶2-和4-位上甲基具有酸性（类羟醛缩合）。
路易斯酸
SO3 N CH2Cl2,室温 N
SO3 N
SO3
N SO3 HCl O ClCH2CH2Cl,1000C O SO3 N H O SO3H (41%)
吡啶是良好的亲核试剂，与卤代烷、酰卤等反应 形成吡啶盐，都是很好的固体，有芳香性（反应时并 未破坏它的环状封闭共轭体系），是活性强而温和的 硝化、磺化、烷基化或酰基化试剂。
2 1
N
5
3 4
9 8
N
7
1,3,5-三嗪 1,3,5-triazine
酞嗪 Phthalazine
6
1,10-菲咯啉
1,10phenanthroline
第十四章 杂环化合物
(4)吡咯和呋喃不能直接用强酸进行硝化和磺化反应。这是由 于它们遇强酸时, 杂原子能质子化, 使芳香大π 键被破坏。所 以, 需用较温和的非质子性试剂进行硝化和磺化反应。例如， 吡咯用硝酸乙酰酯进行硝化，用吡啶磺酸进行磺化：
5、 吡咯的衍生物 吡咯衍生物广泛地存在于动植物体内, 如叶绿素、血红素、维生素B12、 胆红素及许多生物碱中均含有吡咯环, 它们都具有重要的生理活性。 例如血红素(haem），其基本骨架为卟吩(porphin)，它是由4个吡咯环通过4个 次甲基在吡咯的α-位相连而成的大环。成环的原子都在一个平面上，是一个复 杂的共轭体系，因此相当稳定。 血红素是卟吩以共价键及配位键与亚铁原子所形成的配合物, 同时在吡咯 环的β-位置还有不同的取代基。血红素与蛋白质结合称为血红蛋白, 存在于人 和动物的红血细胞中, 是运输氧气的物质。
卟吩
血红素
第四节 稠杂环化合物
稠杂环化合物是指两个或两个以上杂环稠合或由苯环与杂环稠合而成的 杂环化合物。由苯环与杂环化合物稠合的杂环化合物又称为苯稠杂环。常见 的稠杂环化合物有嘌呤、吲哚、喹啉等及其衍生物，本节主要讨论嘌呤及其 衍生物的结构和性质。 从结构上看, 嘌呤是嘧啶和咪唑两个杂环稠合而成。结构式为：
β-吲哚乙酸 β-indole acetic acid
6） 为了命名方便, 有时也将杂环作为取代基, 例如：
2-呋喃甲醛(糠醛) 2-furaldehyde(furfural)
3-吡啶甲酸(烟酸) 3-pyridine carboxylic acid (nicotinic acid)
7）含有“饱和原子”的杂环化合物的命名 在杂环化合物中，当杂环上含有一个“饱和”原子时，往往存在互变异 构体，为了区别异构体，在命名时要将“饱和”原子上的氢原子的位置用阿 拉伯数字表示出来，并同大写斜体“H”一起写在词首，作为环系名称的一部 分；在编号尚有选择时，要给“饱和”原子以最低编号。例如：
有机化学第十四章杂环化合物和生物碱
（四）嘧啶及其衍生物
1. 嘧啶 嘧啶的电子结构与吡啶相似，2个氮原子均以sp2杂化轨道成
键，每个氮原子上都含有未共用电子对。
2. 嘧啶的衍生物 （1）尿嘧啶、胞嘧啶和胸腺嘧啶
尿嘧啶
胞嘧啶
胸腺嘧啶
19
（2）磺胺嘧啶 （3）维生素B1
20
（五）吲哚及其衍生物
吲哚由苯环与吡咯环稠合而成。吲哚是无色片 状晶体，熔点52℃，沸点23.5℃，不溶于水，可溶 于热水和有机溶剂中，有恶臭，但吲哚在浓度极稀 时，有花的香味，可作为香料使用。
卟吩
血红素
16
（三）吡啶及其衍生物
1. 吡啶
吡啶有弱碱性，可与强酸成盐。吡啶用于合成维生素和药 物等，并用做溶剂，也是一些有机反应的介质和分析化学试剂。
2. 吡啶的衍生物 （1）烟酸和烟酰胺
烟酸和烟酰胺的结构式如下：
烟酸
烟酰胺
17
（2）异烟肼 （4）维生素B6
（3）尼可刹米
吡哆醇
吡哆醛
吡哆胺
18
（一）呋喃及其衍生物
1. 呋喃 呋喃是最简单的五元含氧杂环，存在于松木焦油中。呋喃可使 盐酸浸过的松木片呈绿色，称为松木片反应，可用于检验呋喃。 2. 呋喃衍生物 （1）呋喃西林
（2）糠醛
15
（二）吡咯及其衍生物
1. 吡咯 吡咯是最简单的五元含氮杂环，存在于煤焦油和骨焦油中。 吡咯蒸汽遇醮有盐酸的松木片显红色，可用于吡咯的鉴别。 2. 吡咯的衍生物
（二）沉淀反应 生物碱在酸性水或酸性稀醇中与某些试剂生成难溶于水的复盐 或络合物的反应。 用途： 鉴别——试管、TCL或PPC显色剂； 提取分离——检查是否提取完全。
（三）显色反应
大多数生物碱能和一些试剂反应呈现出不同的颜色。这些能 使生物碱发生颜色反应的试剂称为生物碱显色剂。常用的生物碱 显色剂有钼酸钠、甲醛、钒酸铵、高锰酸钾等的浓硫酸溶液。如 10 g·L-1的钒酸铵的浓硫酸溶液与阿托品显红色，与吗啡显棕 色，与可待因显蓝色。这些颜色反应可用于生物碱的鉴定。
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
第14章杂环化合物
43
5 12
S
NH2
5 43 61 2
N
CH3
Br
Br
' 43
5 12
Br ' N
Br
H
2-氨基噻吩 3-甲基吡啶 (氨基噻吩) (甲基吡啶)
2,3,4,5-四溴吡咯 (,,,-四溴吡咯)
2.环上有两个或两个以上相同的杂原子时，应 使杂原子位次之和最小，并将连有氢原子或取 代基的杂原子编号定为1。如环上有不同杂原子 时，按O、S、-NH-和-N=的顺序编号。
sp2杂化轨道上，伸向环平面外侧，未参与
共轭，可结合质子，因此吡啶具有弱碱性。
H
H
H
N
H
H
吡啶的分子轨道示意图
d+
d-
d-
d+ N
d+
d-
电子云的 交替极化
吡啶环上电子云密度的分布不平均，氮原 子上的电子云密度较大，碳原子的电子云 密度较低，尤其是氮原子邻位、对位的电 子云密度降低得比间位多，所以吡啶的亲 电取代反应比苯难，并且主要发生在间位 （即位）上。像吡啶这类环碳上的电 子云密度比苯低的芳杂环亦称为“缺” 芳杂环。吡啶是一个极性分子；氮原子的 诱导效应和共轭效应的方向一致。
3.尿酸(urate)：2，6，8-三氧嘌呤称为尿 酸
O HN ON
H
NH NO H
OH
N
N
HO N
N OH H
2，6，8-三氧嘌呤（酮型） 2,6,8-trioxypurine
2，6，8-三羟基嘌呤（烯醇型） 2,6,8-trihydroxypurine
第二节 维生素
维生素是维持人体正常代谢机能不可缺少的微 量有机化合物. 脂溶性维生素: 维生素A、D、K、E 水溶性维生素: B族 维生素，维生素C，维生 素P等
杂环化合物ppt(完美版)
苯胺
..
NH H
吡啶
三乙胺
哌啶
了解 28
了解 2、与卤代烃、酰卤和酸酐的反应
+ CH3I .N.
(孤对电子) 亲核性
+ . I- 碘化N-甲
N CH3
基吡啶
季铵盐
异裂
易受亲核试 剂的进攻
29
2、与卤代烃、酰卤和酸酐的反应
+ PhCOCl reversible
.N.
可逆
+ . Cl- 氯化N-苯甲
掌握
呋喃
噻吩
吡咯
6
含两个杂原子的五元单杂环
吡唑 咪唑 咪唑较常用
恶唑 噻唑 异恶唑
熟悉
7
含一个杂原子的六元单杂环
熟悉
吡啶 2H-吡喃 含两个杂原子的六元单杂环
哒嗪 嘧啶 吡嗪 哌嗪
8
五元及六元稠杂环
吲哚
苯并咪唑
喹啉
异喹啉
嘌呤
熟悉
9
有特定名称杂环母核的编号说明： • 对于单杂环母核，从杂原子开始编号，使 取代基位次最小。
N
酰基吡啶
O CPh
吸电子能力： R4N + > Cl -
正电性增强，易 发生亲核加成
用途： N-酰基吡啶是比酰氯、酸酐更好的酰化剂。
了解
30
3、亲电取代反应 了解
作为 “缺π” 芳杂环，吡啶需较剧烈的条件下进 行，取代基进入β位，但不发生傅-克反应。
（傅-克反应）
α，γ位不发生亲电取代反应。
31
2-乙酰基呋喃 α,α’-二甲基呋喃 熟悉
10
• 若同一环上有多个杂原子，按 O、S 、-NH- 、 -N= 顺序编号，使其他杂原子位次尽可能小。
中国药科大学有机化学课件—第十四章杂 环 化 合 物
(一) 吡啶
1 电子结构
孤电子对 在sp2杂化 轨道上。
共轭效应和诱导效应都是吸电子的
结构：吡啶N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭。 反应：碱性较强。环不易发生亲电取代反应但易发生亲核
取代反应。发生亲电取代反应时，环上N起间位定 位基的作用。发生亲核取代反应时，环上N起邻对 位定位基的作用。
2 物理性质
中国药科大学有机化学课件—第十四章杂 环 化 合 物
主要内容
第一节 杂环化合物的分类和命名 第二节 六元杂环化合物 第三节 五元杂环化合物
第一节 杂环化合物的分类和命名
（一）分类
1、脂杂环 三元杂环
没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。
O (环氧乙烷)
H
N (氮杂环丙烷)
四元杂环 五元杂环 七元杂环
N(CH3)3
发烟 HNO3 / 发烟 H2SO4
NO2 N
取代在 b 位 NO2
N(CH3)3
其它反应现象
Friedel-Crafts 反应
无反应发生
浓 H2SO4 / HgSO4
SO3H
N
220oC
N
Br2 / 浮石 300oC
Br N
环上有给电子基时反应相对较易进行
KNO3 / 浓 H2SO4
N
160℃
N N2H
N NH 2
利用亲核取代反应可制取烃基取代的二嗪。
N
+
3 C 2 C C H 2 C H H 2 L H i乙 醚
N
H C 4 H 9 - n
C 4H 9-n
N i LK M 4nO N
N
丙 酮
N
（3） 氧化
二嗪不易被氧化。若用过酸氧化，得嘧啶单N-氧化物
第十四章 杂环化合物
异噁唑 isoxazole
(2) 含两个杂原子的五元单杂环
噻唑 thiazole
异噻唑 isothiazole
(2) 含两个杂原子的五元单杂环 Ø 母核确定后，编号从杂原子开始，选择杂原子顺 序为：
-O- > -S- > -NH- > -N=
Ø 同时使其他杂原子编号位次尽可能小; Ø 在此基础上，若有取代基，使其位次尽可能小。
吡啶-4-甲酸 2-甲基吡啶 2-methylpyridine pyridine-4-carboxylic acid γ-吡啶甲酸 γ-pyridinecarboxylic acid
(4) 含两个杂原子的六元单杂环
哒嗪 pyridazime
嘧啶 pyrimidine
吡嗪 pyrazine
(4) 含两个杂原子的六元单杂环 Ø 例：
N H
5、根据杂环中碳原子电子云密度： 富π电子杂芳环和缺π电子杂芳环 Ø 五元杂芳环富电子 Ø 六元含氮杂芳环缺电子
N
吡啶
O
呋喃
（二）杂环化合物的命名 命名原则： 按IUPAC命名原则规定，保留特定45个杂环化合物的 俗名和半俗名并作为命名的基础。以此原则为准，我 国多采用“音译法”，即按英文名称的读音，选用同 音口字旁的汉字（“口”字旁表示为杂环），对杂环 化合物进行命名。 注意：命名时需要记住母环名称，编号时不同的母环 有不同的编号方法。
Ø 具有生物活性的杂环骨架化合物：
一、杂环化合物的分类和命名 （一）杂环化合物的分类 1、根据环的大小： 五元杂环和六元杂环
N
吡啶
O
呋喃
2、根据环中所含杂原子种类：N、O、S
O
呋喃
N H
吡咯
第十四章杂环化合物
（3）其它亲电取代
• 卤代
O
Br2 / 0oC
稀溶液
Br
O
,
Br2
S
HOAc
Br S
• Friedel－Crafts反应
Ac2O
O
BF3
O
C CH3
O
,
• 与重氮盐偶联
O Ph C Cl
S
SnCl2
S
（较弱的Lewis酸）
O C Ph
PhN2 X N H
N N Ph N H
第二十四页，编辑于星期日：八点 十一分。
(ii) 呋喃的加成反应（呋喃的共轭二烯性质）
例：与AcONO2的反应（前面已介绍）：
比较
AcONO2
S
Ac2O-AcOH, 0oC
取代
S
NO2 +
60%
NO2
S 10%
例：
O
AcONO2
O
5 ~ 30oC
AcO O NO2
加成
碱或 HOAc
消除
O NO2
Br2 / CH3OH H3CO O
CH3OH
第三十八页，编辑于星期日：八点 十一分。
• 合成上的应用举例
Br2 / CH3OH
CH3OH
O
H3CO O Br
H3CO O OCH3
H2 / Pd
H3CO O
（1） 还原成饱和杂环化合物
H2 / Pd
O
O
H2 / Pd
N H
N H
H2 / MoS2
S
S
THF（常用溶剂）
吡咯烷
使用特殊催化剂（噻 吩能使常用氢化催化
剂中毒）
有机化学 杂环化合物
第十四章杂环化合物HeterocyclesHUAIHUAHUAIHUA口恶HUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAOrganic Chemistry Xiamen University1.母体名称HUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAHUAIHUAO O2 -5~-30℃HUAIHUAHUAIHUAOrganic Chemistry XiamenUniversity 一、吡啶1、来源、制法和应用吡啶存在于煤焦油页岩油和骨焦油中，吡啶衍生物广泛存在于自然界，例如，植物所含的生物碱不少都具有吡啶环结构，维生素PP、维生素B6、辅酶Ⅰ及辅酶Ⅱ也含有吡啶环。
吡啶是重要的有机合成原料（如合成药物）、良好的有机溶剂和有机合成催化剂。
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。
吡啶为有特殊臭味的无色液体，沸点115.5℃，相对密度0.982，可与水、乙醇、乙醚等任意混和。
HUAIHUAChemistryXiamenUniversity成盐：ChemistryXiamenUniversity（1）亲电取代反应活性与硝基苯相似，不发生傅-克烷基化和酰基化反应。
（OrganicChemistryXiamenUniversity(3)佛瑞得兰得尔（Friedländer）缩合反应邻氨基苯甲醛2-甲基-3-喹啉甲酸乙酯产率95%Organic Chemistry XiamenUniversity 一、重要的生物碱麻黄素：感冒药、毒品冰毒（甲基苯丙胺）——电视《黑冰》——化学人不要以身试法！烟碱：杀虫、香烟黄连素：肠胃药吗啡：麻醉剂、毒品喜树碱：抗癌药阿托品：有机磷农药解毒剂14.4生物碱Organic ChemistryXiamenUniversity14.5改变人类行为的药物。
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N
N
O
H
苯
吡啶 吡咯 呋喃
一、分类和命名 1. 分类
杂环化合物可按环的大小： 五元杂环和六元杂环
按杂环中杂原子数目的多少： 含有一个杂原子和含有两个以上杂原子的杂环
按环的形式： 单杂环和稠杂环
N
N H
N
N
N
1. 分类 2. 命名
杂环化合物的命名按 命名原则规定, 保 留特定的45个杂环化合物的俗名和半俗名并作 为命名的基础。以此原则为准，我国多采用“音 译法”，即按英文名称的读音，选用同音口字旁 的汉字 （“口”字旁表示为杂环）对杂环化合物 进行命名
2－乙基噻唑
N O2N N
H 5－硝基咪唑
（3） 含一个杂原子的六元环
4γ
5
3β
6
2α
N
1
吡啶()
4γ
5
3β
6
2α
O
1
吡喃()
O
5
4γ 3β
5
6 O 1
2α 6
4γ 3β 2α
OO 1
γ-吡喃酮 (γ)
α-吡喃酮 (α)
COOH
2－甲基吡啶 α－甲基吡啶
N CH3
4－吡啶甲酸
N γ－吡啶甲酸
（4） 含两个杂原子的六元环
15
杂环化合物
概述
杂环化合物 ( ) 是指构成环的原子除了碳 原子之外还有其它原子的环状化合物。杂环 中除碳原子以外的原子都叫做杂原子。最常 见的杂原子是氮、氧和硫
本章讨论比较稳定、具有一定程度芳香性 （π键电子数：4n＋2）的杂环化合物，这 类化合物具有芳香性，通称为芳（香）杂环 化合物（ ）
SO3H
浓 H2SO4
N
N
（1）结构与物理性质 （2）亲电取代反应 （3）亲核取代反应 （4）氧化还原反应
KMnO4
HOOC
N
H, heat
N
N
H
1H－吡咯 3H－吡咯
O
O
4H－吡喃 2H－吡喃
N H
1H－吲哚
N
3H－吲哚
* 含活泼氢的杂环及其衍生物，可能存在互
构体，结构不同，名称也异，命名时需要
两种可能的位号
H
N
N
N
N
9H－嘌啉
N
N H
N
N 7H－嘌啉
H3C
5－甲基吡唑
N N H
OH
N 2,4－二羟基嘧啶
HO N
NH
H3C
N 3－甲基吡唑
N
H
： 8.8
11.2
1. 吡啶 2. 喹啉和异喹啉
（1）结构与物理性质
喹啉和异喹啉可看成是萘的含氮类似物。 二者分子中氮 原子上的未共用电子对均位于2杂化轨道，碱性与吡啶 相近。喹啉的为4.9，异喹啉的为5.4。
（1）结构与物理性质
（2）亲电取代反应
NO2
浓HNO3
浓H2SO4
N
0°C
+
N
N NO2
N
NO2
O NO2Biblioteka HNO3,H2SO4N
90°C
PCl3 N
O
N
O
OC2H5
OC2H5
NaOC2H5
PCl3
HOC2H5
N
N
Ｎ-氧化物常用来活O 化吡啶和起定位作用， 为合成某些取代吡啶提供了一条可行的途径
吡啶缺电子，加氢还原比苯容易，既可被催化加氢 还原，还可被化学试剂还原
H2,Pt
N
25°C,0.3MPa
4
5
3
6
N2
N
1
哒嗪()
4
5
N3
4 5N 3
6 N 1
嘧啶()
26
2
N
1
吡嗪()
OH
N N NH2
2－氨基嘧啶
N
N OH
2,4－二氨基嘧啶
（5） 稠杂环命名
5 6
4
5
36
4
5
36
4 3
7
8
喹啉 ()
N2 1
7
N2 7
81
异喹啉
()
2 O 81
苯并吡喃()
O
4
5
3β
1N
6
5
7 N
O
6 7
2α
N H
1
CH3 KMnO4
N
OH, heat
COOH N
吡啶与过氧羧酸或过氧化氢作用时，可得到 合成上很有用的中间体吡啶 Ｎ-氧化物吡啶 Ｎ-氧化物与吡啶不同，它进行亲电取代反应 比较容易，同时也能进行亲核取代反应，且 取代反应都发生在 a－位或 γ－位
H2O2/AcOH,65°C
N
or CH3CO3H
噻吩－2－磺酸
S SO3H
（2） 含两个杂原子的五元环
43
5 N2 O1
异噁唑()
43 5 N2
S1
异噻唑()
43
5
N NH1
2
吡唑()
编号从杂原子开始，选择杂原子的顺序为：
－O－ ＞ －S－ ＞ －－ ＞ －
4 N3
5
2
O1
噁唑()
4 N3
5
2
S1
噻唑()
4 N3
5
2
N H
1
咪唑()
N
S
C2H5
N
=2.20D
N H =1.17D
（3）化学性质 a. 碱性与成盐
NH2
N
CH3NH2 NH3
pKb 3.36 4.75
8.8
9.3
通过氮原子上的未共用电子对，吡啶可以与酸及 其它亲电试剂发生反应。与许多质子酸生成结晶 的盐，可用作碱性溶剂和脱酸剂（缚酸剂）
+ HCl
N
+ SO3
N
+ CH3I
N
Cl 或
HCl
N H
N
»ò
N
N
SO3
I
N CH3
SO3
a. 碱性与成盐 b. 亲电取代反应
浓HNO3,浓H2SO4 300ºC，24h
NO2 20%
N
发烟H2SO4, HgSO4
SO3H
70%
N
220ºC
N
Br2, 沸石 300ºC
Br
N
39%
a. 碱性与成盐 b. 亲电取代反应
c. 亲核取代反应
命名时需要记住母环名称，编号时不同的母环 有不同的编号方法
（1） 含一个杂原子的五元环
β 4 3β
α5
2α
O
1
呋喃()
β 4 3β
α5
2α
S
1
噻吩()
β 4 3β
α5
2α
1
N H
吡咯()
当环上有取代基时，对环上的原子编号， 从杂原子开始，使取代基位号尽可能小。
O2N O CHO 5－硝基－2－呋喃甲醛
O
HN ON
H
2,4－嘧啶二酮
一、分类和命名 二、六元杂环化合物
1. 吡啶
（1）电子结构和芳香性
氮的电负性较强，使环上电子云不是完全平均化；
靠近N周围电子云密度较大。芳香性比苯小。
0.87 1.01
1.N43 0.84
N
1.00 1.00
（2）物理性质
吡啶具有较大的极性，吡啶氮原子上的未共用 电子对可以与水形成氢键 ，与水能以任意比例 混溶，又能溶解大多数极性或非极性有机化合 物，甚至许多无机盐类，是一个良好的有机溶剂
2
8
N 3
4
N H
9
苯并- -吡喃酮 ()
吲哚 ()
嘌呤()
SO3H
CH2COOH
N H
I
N
2－吲哚乙酸
OH
7－碘－8－羟基－5－喹啉磺酸
（6） 几点说明
* 有的环有两种或多种异构体，为了区别， 标明环上一个或多个氢原子所在的位置，即 称前面加上标位的阿拉伯数字及斜体大写的 这种氢则称为“指示氢”或“标氢”
亲核取代优先在α位上发生，如果α位上有取代 基，则 反应在γ位上发生。常需用强碱性的 亲核试剂（如2, 等）
N
+ NaNH2
NH3
heat
N NH2
+ LiPh
N
N Ph
a. 碱性与成盐 b. 亲电取代反应 c. 亲核取代反应
d. 氧化还原反应
吡啶环本身不易被氧化，但它的侧链很容易被氧化 成醛或羧酸