大学无机化学 第十二章 杂环化合物总结
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第十二章 杂环化合物
第一节 杂环化合物的简介和命名
杂环化合物：
在环上含有杂原子（非碳原子）的环状有机物称为。 通常杂原子有：O 、N 、S 等
O O O 内酯 NH 内酰胺 O O O 环状酸酐
CH2—CH2 O 环氧化合物
从形式上看，它们都是含杂原子的环状化合物，但其性质 与相应的开链化合物相似，不属于杂环化合物讨论的范畴。
当两个杂原子不相同时，编号的次序是：价数小的在前， 大的在后。
2.1 五元杂环化合物的命名 （1）单杂原子五元杂环命名
4 5
O 1
3β 2α
4 5
S 1
3β 2α
4 5 1N H
3β 2α
呋喃(furan)
噻吩(thiophene)
吡咯(pyrrole)
只含一个杂原子的杂环，可把靠近杂原子的位臵叫做α位， 其次为β位。
三元杂环 四元杂环 五元杂环 七元杂环
O
O
O O
(环氧乙烷) (β-丙内酯)
H N
O NH
(氮杂环丙烷) (β-丙内酰胺)
(顺丁烯二酸酐) (氧杂桌)
N H
(1H-氮杂桌)
多杂原子环 或多杂环
O N H N
1-氧-4-氮杂环己烷
奎宁环
1.2 芳香杂环化合物的分类
杂化化合物特指： 环状化合物具有芳香结构（闭合共轭体系），一定程度的 稳定性。
O CH3CONO2 + CH3COOH NO2
S
Ac2O/AcOH
S 60 %
NO2 + S 10 % NO NO2 + N H 13 %
2
AcONO2 O oC
N H
Ac2O/AcOH
N H 51 %
（3） 呋喃、噻吩、吡咯的磺化反应
吡咯、呋喃不太稳定，所以须用温和的磺化试剂磺化。常用 的温和的非质子的磺化试剂有：吡啶与三氧化硫的加合化合物。
+ SO3 N
C H2C l2 室温
N SO3
100 oC
HCl N H SO3- N H N H SO3H
N H
+
N SO3
噻吩比较稳定，既可以直接磺化（产率稍低），也可 以用温和的磺化试剂磺化。
（4） 呋喃、噻吩、吡咯的卤化反应 反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代 (Cl, Br)产 物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。
苯并吡喃(benzopyran)
2.3 含有多个杂原子的杂环化合物 （1）含有两个杂原子的 五元杂环
4 5
3 N2 O 1
5
4
N3 O1 2
异噁唑(isoxazole)
1,2- 两 个 杂 原 子的五元杂环
噁唑(oxazole)
1,3-两个杂原 子的 五元杂环
含有两个杂原子的五元杂环，若至少有一个杂原子是
磺化须强烈条件下进行反应
HO3S S
N S
S O3 + 浓 H2S O4
N
S
发烟 H 2S O4 , HgS O 4
N
N
(90 %)
250℃
HO3S
(65 %) S
硝化、卤化须有给电子取代基
H3C S H3C CH3
Br2 C HC 3 l,
N
N S CH3 (63 %)
Br
第四节 六元杂环化合物
2.1 1,2-、1,3-唑的硝化、磺化、卤化
Br N
Br2 AcO H - H 2O
N H
N H
N
N N H
HNO3 H2S O4
N O2N N H
1:400
NH O2N N3
2
1
5-硝基咪唑
CH3 H3C O N
浓 HNO3 浓 H2S O4
4-硝基咪唑
O2N H3C O CH3 N (56 %)
氮，则该杂环化合物称为唑。
4
3 N2 O 1
5
4
3 N2 S 1
5
4 N H1
3 N2
1,2-唑
5
异噁唑(isoxazole) 异噻唑(isothiazole) 吡唑(pyrazole)
4
1,3-唑
N3 O1 2
4 5
N S1
3 2
5
4
N3 N1 H 2
5
噁唑(oxazole)
噻唑(thiazole)
单环 含一个杂原子
O
N H
Pyrrole
S
Thiophene
Furan
五元环
呋喃
N O
Oxazole
吡咯
N N H
lmidazole
噻吩
N S
Thiazole
噁唑
咪唑
噻唑
含两个杂原子
O N N H N S N
Isoxazole
Pyrazole
Isothiazole
异 噁唑
吡唑
异噻唑
含一个杂原子：
N Pyridine
（2）单杂原子五元杂环的芳香性
A：符合Hü ckel规则，具有芳香性。 B:共轭体系是 π56 结构，芳环结构电子云密度较大，亲电 反应活性强。 C: 杂原子电负性比C大，周围电子云密度较大。环上电子 云分布不均，芳香性不如苯。 O电负性最大，呋喃上电子云最 不均匀，芳香性最差 。
D:芳香性
O
＜
N H
CH=CH2 H 3C H H 3C
R'OOCCH2CH2
R
N N H H
N
Mg
C2H 5
N
CH3
C OO OCH3
叶绿素a (R=CH3) 叶绿素b (R=CHO)
CH3 CH3 R'=(CH3)2CHCH2CH2(CH2CHCH2CH2)CH2C=C CH2
1 杂环化合物的分类
1.1 脂杂环 没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。
4 5 6 N 1 N3 2
5 6
4 N N 1
3 2
哒嗪(pyridazine) （2）其他杂环结构
6 1N 2 7 5 N 8 N 4 N 9 H 3
嘧啶(pyrimidine)
吡嗪(pyrazine)
嘌呤(purine)
喋啶
第二节 含有一个杂原子的五元杂环体系
O
N H
Pyrrole
S
Thiophene
N H
Cl
(80 %)
（5） 呋喃、噻吩、吡咯的傅-克酰基化反应
呋喃、噻吩的酰化反应在-C上发生，而吡咯的酰化反应 （不用催化剂）既能在 -C上发生，又能在N上发生。在 -C上 发生比在N上发生容易。
+ Ac 2O
150 - 200 ℃
O N H
O Ph C C l
N H
CCH3
(60 %)
>
吡咯最容易发生亲电取代反应，噻吩最困难。 五元杂环进行亲电取代反应绝大多数都在 α-位上。
（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：硝酸乙酰酐在低温 下进行反应。
O O CH3COCCH3 + HNO3
AcONO2 O oC
γ-吡喃酮 (γ-pyrone)
α-吡喃酮 (α-pyrone)
2-氯-5-甲基吡啶
2-甲氧基-4-硝基吡喃
（2）六元杂环苯并环系
5 6 7 8
喹啉
4 3 N 1 2
异喹啉
(quinoline)
5 6 7 8 O 1 4 3 2
(isoquinoline)
O
O
苯并--吡喃酮 (benzo--pyrone)
咪唑(inidazole)
命名时的编号原则是： 1）让杂原子的位号尽可能小； 2）当两个杂原子不相同时，编号的次序是：价数小的在前，大的 在后； 3）价数相等时，原子序数小的在前，大的在后。
O、S、N的 次序如左：
O
原子序数小
S
2价
N
3价 原子序数大
（2）含有两个杂原子的 六元杂环
4 5 6 N 1 3 N2
吡 咯 N( 孤 电 子 对参与共轭，所 以碱性较弱)
N O
<
N S
N
N H 吡咯N(孤电子对参与 共轭，所以碱性较弱)
<
1,2-唑与1,3-唑都有未成键孤电子对，所以都有碱性。
2 唑类杂化的反应--亲电取代反应
唑的反应性比呋喃、噻吩、吡咯差，这是因为分子中多了一个 吡啶N，使共轭体系的电子云密度降低，所以亲电反应活性降低。
Na
N H
或 NaOH(浓)
N Na+
N COPh
(70 %)
O
+ Ac2O
BF3 O
O CCH3 (75%-92 %)
O
Ac2O 与 Al C 3 l的 混 合 体 系
S
S
CCH3
3 重要化工原料--糠醛（α- 呋喃甲醛）
CHO
最初从米糠制得而得名。
3.1 制备：
O
由米糠、甘蔗渣、高粱杆、玉米芯、花生壳等与酸共热、蒸馏制取。
Cl Cl + Cl Cl2 -40℃ O
O
Br2, 0℃
O
O
Br2 AcO H
O 稀释
O
Br
(86 %)
S
Br
(78 %)
S
I2, HgO C6H6, 0℃
S
I
碘不活泼，要用催化剂 才能发生一元取代
Br Br
Br Br
Br2, 0℃ EtO H SOCl2 (1 mol)
N H
N H
Et2O, 0℃
本章主要讨论芳香杂环化合物。
2 杂环化合物的命名
命名总体原则 : 母体杂环名称：音译名 ，同音汉字加“ 口”字旁。
O
N H
Pyrrole
S
Thiophene
Furan
呋喃
环上原子的编号顺序
吡咯
噻吩
① 无论取代基如何，都从杂原子开始 1，2，3，4……
② 不止一个杂原子，按O，S，N顺序编号 ③ 取代基位次之和最小原则
农业副产品 含戊多糖
打碎
稀H2SO4（Δ）
水解为 戊糖
脱水
糠醛
(C5H8O4)n + n H2O
戊多糖
3%~5% H2SO4 △，水解
n C5H10O5
戊糖
HO-CH—CH-OH
H-CH CH-CHO OH OH
-3H2O
△
-CHO O 糠醛
戊糖
3.2 性质及用途
糠醛是无色透明液体，在空气中逐渐变为黄棕色。能溶作为 一个良好的溶剂。在有机工业是油漆、树脂和多种精细化工产品 的重要原料。 糠醛与苯甲醛具有类似结构，表现出无α-H的醛的性质。
＜
S
＜
氧原子电负性大，其未公用电子对参加体系离域程度小。
共振能:（KJ / mol） 152 125.5
90.4
71.1
12.6
N H
S
O
稳定性增加，芳香性增强。
苯＞＞五元杂环 （富电子环）
2 呋喃、噻吩、吡咯的反应
2.1 呋喃水解反应 在稀的酸性水溶液中，呋喃的质子化在氧上发生并 导致水解开环。
O Pyran
吡啶
吡喃
六元环
N N N
Pyrazine
含两个杂原子：
N
N
N
Pyrimidine
Pyridazine
哒嗪
嘧啶
吡嗪
N N
Quinoline Isoquinoline
N N N N
N
喹啉
异喹啉
蝶啶
丫啶
稠杂环
N N H
Indole
N N N H
N H
Purine
Carbazole
吲哚
嘌啉
咔唑
CH3
4
3 O 2 1
Br Br
2-甲基-5-硝基-1-（2’-羟 乙基）吡咯
5ห้องสมุดไป่ตู้
2，3-二溴呋喃
（2) 五元杂环苯并体系
4 5 6 7 O 1 3 2
5 6 7 S 1 4 3 2
5 6 7 N H1 4 3 2
苯并呋喃 (benzofuran)
苯并噻吩 (benzothiophene)
苯并吡咯 吲哚 (indole)
H2S O4 - H2O
O
HOAc, △
90 % O O
H 2O
-H
+
O H
HO
OH2
OH
OH
OH
2.2 呋喃、噻吩、吡咯的亲电取代反应 （1）亲电取代反应概述 亲电取代反应的活性和顺序为
五元杂环共轭体系是 π56 结构，芳环结构电子云密度较大， 亲电反应活性强。 电子云 密度顺序：
N H
>
O
>
S
杂化化合物特指： 环状化合物具有芳香结构（闭合共轭体系）和一定程度的 稳定性。 杂环化合物存在和作用：
碳水化合物：以杂环形式存在，为生命提供能量。
叶绿素：绿色植物进行光合作用不可或缺的物质。 核酸：大量杂环（嘧啶和嘌呤）存在，对DNA的复制起 着至关重要的作用并使生命得以代代相传。 血红素：赋予血液以鲜红的颜色，高等动物体内输送 氧 的物质。 生物酶：杂环化结构通常还是酶和辅酶中催化活性部位。 90%以上药物和60%以上的有机化合物为杂环化合物。
催化加氢 -CHO + H2
Cr2O3· CuO 150 ℃，10MPa
O
O 糠醇
-CH2OH
② 氧化
-CHO
KMnO4 中性或碱性
O
O
-COOH
糠酸
第三节 含有两个杂原子的五元杂环体系
N O
S N
N H N
噁唑
噻唑
咪唑
吡唑
N H
N
1. 唑类杂环的碱性
吡啶型N孤电子对不参 与共轭，所以碱性较强
N H
Furan
呋喃
吡咯
噻吩
1 呋喃、吡咯和噻吩的结构
1.1 电子结构和芳香性
O
S
N H
（1）单杂原子五元杂环结构和电子云特点：
A:构成环的原子都是sp2杂化，五个原子在同一平面内。 B:每个碳原子的 p轨道有一个电子，杂原子的 p轨道有二个电子。 这五个p轨道都垂直于分子所在平面，侧面相互交盖，形成（4n+2） π电子共轭体系。
1. 吡啶类六元杂环化合物
1. 1 吡啶杂环化合物电子结构
吡啶是一种典型芳香性杂环化合物，具有和苯非常相似的骨
架结构和π电子结构。
0.1 40n
m
0.139nm
N
0 .1
3
4 nm
N 2.22D
具有偶极矩，电 子分布不均匀。
成环的六个电子在同一平面内，键角120°，键长趋于平均
4 5 6
HO
3 2
HO
7
S 1
3-甲氧基苯并呋喃
5，6-二羟基苯并噻吩
2.2 单杂原子的六元杂环化合物的命名
（1) 单原子六元杂环
γ 4 5 6 N 1 3β 2α 5 6 O 1 γ 4 3β 2α
5 6 O 1 O 4 3 2
5 6 O 1 4 3 2 O
吡啶(pyridine)
吡喃(pyran)
第一节 杂环化合物的简介和命名
杂环化合物：
在环上含有杂原子（非碳原子）的环状有机物称为。 通常杂原子有：O 、N 、S 等
O O O 内酯 NH 内酰胺 O O O 环状酸酐
CH2—CH2 O 环氧化合物
从形式上看，它们都是含杂原子的环状化合物，但其性质 与相应的开链化合物相似，不属于杂环化合物讨论的范畴。
当两个杂原子不相同时，编号的次序是：价数小的在前， 大的在后。
2.1 五元杂环化合物的命名 （1）单杂原子五元杂环命名
4 5
O 1
3β 2α
4 5
S 1
3β 2α
4 5 1N H
3β 2α
呋喃(furan)
噻吩(thiophene)
吡咯(pyrrole)
只含一个杂原子的杂环，可把靠近杂原子的位臵叫做α位， 其次为β位。
三元杂环 四元杂环 五元杂环 七元杂环
O
O
O O
(环氧乙烷) (β-丙内酯)
H N
O NH
(氮杂环丙烷) (β-丙内酰胺)
(顺丁烯二酸酐) (氧杂桌)
N H
(1H-氮杂桌)
多杂原子环 或多杂环
O N H N
1-氧-4-氮杂环己烷
奎宁环
1.2 芳香杂环化合物的分类
杂化化合物特指： 环状化合物具有芳香结构（闭合共轭体系），一定程度的 稳定性。
O CH3CONO2 + CH3COOH NO2
S
Ac2O/AcOH
S 60 %
NO2 + S 10 % NO NO2 + N H 13 %
2
AcONO2 O oC
N H
Ac2O/AcOH
N H 51 %
（3） 呋喃、噻吩、吡咯的磺化反应
吡咯、呋喃不太稳定，所以须用温和的磺化试剂磺化。常用 的温和的非质子的磺化试剂有：吡啶与三氧化硫的加合化合物。
+ SO3 N
C H2C l2 室温
N SO3
100 oC
HCl N H SO3- N H N H SO3H
N H
+
N SO3
噻吩比较稳定，既可以直接磺化（产率稍低），也可 以用温和的磺化试剂磺化。
（4） 呋喃、噻吩、吡咯的卤化反应 反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代 (Cl, Br)产 物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。
苯并吡喃(benzopyran)
2.3 含有多个杂原子的杂环化合物 （1）含有两个杂原子的 五元杂环
4 5
3 N2 O 1
5
4
N3 O1 2
异噁唑(isoxazole)
1,2- 两 个 杂 原 子的五元杂环
噁唑(oxazole)
1,3-两个杂原 子的 五元杂环
含有两个杂原子的五元杂环，若至少有一个杂原子是
磺化须强烈条件下进行反应
HO3S S
N S
S O3 + 浓 H2S O4
N
S
发烟 H 2S O4 , HgS O 4
N
N
(90 %)
250℃
HO3S
(65 %) S
硝化、卤化须有给电子取代基
H3C S H3C CH3
Br2 C HC 3 l,
N
N S CH3 (63 %)
Br
第四节 六元杂环化合物
2.1 1,2-、1,3-唑的硝化、磺化、卤化
Br N
Br2 AcO H - H 2O
N H
N H
N
N N H
HNO3 H2S O4
N O2N N H
1:400
NH O2N N3
2
1
5-硝基咪唑
CH3 H3C O N
浓 HNO3 浓 H2S O4
4-硝基咪唑
O2N H3C O CH3 N (56 %)
氮，则该杂环化合物称为唑。
4
3 N2 O 1
5
4
3 N2 S 1
5
4 N H1
3 N2
1,2-唑
5
异噁唑(isoxazole) 异噻唑(isothiazole) 吡唑(pyrazole)
4
1,3-唑
N3 O1 2
4 5
N S1
3 2
5
4
N3 N1 H 2
5
噁唑(oxazole)
噻唑(thiazole)
单环 含一个杂原子
O
N H
Pyrrole
S
Thiophene
Furan
五元环
呋喃
N O
Oxazole
吡咯
N N H
lmidazole
噻吩
N S
Thiazole
噁唑
咪唑
噻唑
含两个杂原子
O N N H N S N
Isoxazole
Pyrazole
Isothiazole
异 噁唑
吡唑
异噻唑
含一个杂原子：
N Pyridine
（2）单杂原子五元杂环的芳香性
A：符合Hü ckel规则，具有芳香性。 B:共轭体系是 π56 结构，芳环结构电子云密度较大，亲电 反应活性强。 C: 杂原子电负性比C大，周围电子云密度较大。环上电子 云分布不均，芳香性不如苯。 O电负性最大，呋喃上电子云最 不均匀，芳香性最差 。
D:芳香性
O
＜
N H
CH=CH2 H 3C H H 3C
R'OOCCH2CH2
R
N N H H
N
Mg
C2H 5
N
CH3
C OO OCH3
叶绿素a (R=CH3) 叶绿素b (R=CHO)
CH3 CH3 R'=(CH3)2CHCH2CH2(CH2CHCH2CH2)CH2C=C CH2
1 杂环化合物的分类
1.1 脂杂环 没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。
4 5 6 N 1 N3 2
5 6
4 N N 1
3 2
哒嗪(pyridazine) （2）其他杂环结构
6 1N 2 7 5 N 8 N 4 N 9 H 3
嘧啶(pyrimidine)
吡嗪(pyrazine)
嘌呤(purine)
喋啶
第二节 含有一个杂原子的五元杂环体系
O
N H
Pyrrole
S
Thiophene
N H
Cl
(80 %)
（5） 呋喃、噻吩、吡咯的傅-克酰基化反应
呋喃、噻吩的酰化反应在-C上发生，而吡咯的酰化反应 （不用催化剂）既能在 -C上发生，又能在N上发生。在 -C上 发生比在N上发生容易。
+ Ac 2O
150 - 200 ℃
O N H
O Ph C C l
N H
CCH3
(60 %)
>
吡咯最容易发生亲电取代反应，噻吩最困难。 五元杂环进行亲电取代反应绝大多数都在 α-位上。
（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：硝酸乙酰酐在低温 下进行反应。
O O CH3COCCH3 + HNO3
AcONO2 O oC
γ-吡喃酮 (γ-pyrone)
α-吡喃酮 (α-pyrone)
2-氯-5-甲基吡啶
2-甲氧基-4-硝基吡喃
（2）六元杂环苯并环系
5 6 7 8
喹啉
4 3 N 1 2
异喹啉
(quinoline)
5 6 7 8 O 1 4 3 2
(isoquinoline)
O
O
苯并--吡喃酮 (benzo--pyrone)
咪唑(inidazole)
命名时的编号原则是： 1）让杂原子的位号尽可能小； 2）当两个杂原子不相同时，编号的次序是：价数小的在前，大的 在后； 3）价数相等时，原子序数小的在前，大的在后。
O、S、N的 次序如左：
O
原子序数小
S
2价
N
3价 原子序数大
（2）含有两个杂原子的 六元杂环
4 5 6 N 1 3 N2
吡 咯 N( 孤 电 子 对参与共轭，所 以碱性较弱)
N O
<
N S
N
N H 吡咯N(孤电子对参与 共轭，所以碱性较弱)
<
1,2-唑与1,3-唑都有未成键孤电子对，所以都有碱性。
2 唑类杂化的反应--亲电取代反应
唑的反应性比呋喃、噻吩、吡咯差，这是因为分子中多了一个 吡啶N，使共轭体系的电子云密度降低，所以亲电反应活性降低。
Na
N H
或 NaOH(浓)
N Na+
N COPh
(70 %)
O
+ Ac2O
BF3 O
O CCH3 (75%-92 %)
O
Ac2O 与 Al C 3 l的 混 合 体 系
S
S
CCH3
3 重要化工原料--糠醛（α- 呋喃甲醛）
CHO
最初从米糠制得而得名。
3.1 制备：
O
由米糠、甘蔗渣、高粱杆、玉米芯、花生壳等与酸共热、蒸馏制取。
Cl Cl + Cl Cl2 -40℃ O
O
Br2, 0℃
O
O
Br2 AcO H
O 稀释
O
Br
(86 %)
S
Br
(78 %)
S
I2, HgO C6H6, 0℃
S
I
碘不活泼，要用催化剂 才能发生一元取代
Br Br
Br Br
Br2, 0℃ EtO H SOCl2 (1 mol)
N H
N H
Et2O, 0℃
本章主要讨论芳香杂环化合物。
2 杂环化合物的命名
命名总体原则 : 母体杂环名称：音译名 ，同音汉字加“ 口”字旁。
O
N H
Pyrrole
S
Thiophene
Furan
呋喃
环上原子的编号顺序
吡咯
噻吩
① 无论取代基如何，都从杂原子开始 1，2，3，4……
② 不止一个杂原子，按O，S，N顺序编号 ③ 取代基位次之和最小原则
农业副产品 含戊多糖
打碎
稀H2SO4（Δ）
水解为 戊糖
脱水
糠醛
(C5H8O4)n + n H2O
戊多糖
3%~5% H2SO4 △，水解
n C5H10O5
戊糖
HO-CH—CH-OH
H-CH CH-CHO OH OH
-3H2O
△
-CHO O 糠醛
戊糖
3.2 性质及用途
糠醛是无色透明液体，在空气中逐渐变为黄棕色。能溶作为 一个良好的溶剂。在有机工业是油漆、树脂和多种精细化工产品 的重要原料。 糠醛与苯甲醛具有类似结构，表现出无α-H的醛的性质。
＜
S
＜
氧原子电负性大，其未公用电子对参加体系离域程度小。
共振能:（KJ / mol） 152 125.5
90.4
71.1
12.6
N H
S
O
稳定性增加，芳香性增强。
苯＞＞五元杂环 （富电子环）
2 呋喃、噻吩、吡咯的反应
2.1 呋喃水解反应 在稀的酸性水溶液中，呋喃的质子化在氧上发生并 导致水解开环。
O Pyran
吡啶
吡喃
六元环
N N N
Pyrazine
含两个杂原子：
N
N
N
Pyrimidine
Pyridazine
哒嗪
嘧啶
吡嗪
N N
Quinoline Isoquinoline
N N N N
N
喹啉
异喹啉
蝶啶
丫啶
稠杂环
N N H
Indole
N N N H
N H
Purine
Carbazole
吲哚
嘌啉
咔唑
CH3
4
3 O 2 1
Br Br
2-甲基-5-硝基-1-（2’-羟 乙基）吡咯
5ห้องสมุดไป่ตู้
2，3-二溴呋喃
（2) 五元杂环苯并体系
4 5 6 7 O 1 3 2
5 6 7 S 1 4 3 2
5 6 7 N H1 4 3 2
苯并呋喃 (benzofuran)
苯并噻吩 (benzothiophene)
苯并吡咯 吲哚 (indole)
H2S O4 - H2O
O
HOAc, △
90 % O O
H 2O
-H
+
O H
HO
OH2
OH
OH
OH
2.2 呋喃、噻吩、吡咯的亲电取代反应 （1）亲电取代反应概述 亲电取代反应的活性和顺序为
五元杂环共轭体系是 π56 结构，芳环结构电子云密度较大， 亲电反应活性强。 电子云 密度顺序：
N H
>
O
>
S
杂化化合物特指： 环状化合物具有芳香结构（闭合共轭体系）和一定程度的 稳定性。 杂环化合物存在和作用：
碳水化合物：以杂环形式存在，为生命提供能量。
叶绿素：绿色植物进行光合作用不可或缺的物质。 核酸：大量杂环（嘧啶和嘌呤）存在，对DNA的复制起 着至关重要的作用并使生命得以代代相传。 血红素：赋予血液以鲜红的颜色，高等动物体内输送 氧 的物质。 生物酶：杂环化结构通常还是酶和辅酶中催化活性部位。 90%以上药物和60%以上的有机化合物为杂环化合物。
催化加氢 -CHO + H2
Cr2O3· CuO 150 ℃，10MPa
O
O 糠醇
-CH2OH
② 氧化
-CHO
KMnO4 中性或碱性
O
O
-COOH
糠酸
第三节 含有两个杂原子的五元杂环体系
N O
S N
N H N
噁唑
噻唑
咪唑
吡唑
N H
N
1. 唑类杂环的碱性
吡啶型N孤电子对不参 与共轭，所以碱性较强
N H
Furan
呋喃
吡咯
噻吩
1 呋喃、吡咯和噻吩的结构
1.1 电子结构和芳香性
O
S
N H
（1）单杂原子五元杂环结构和电子云特点：
A:构成环的原子都是sp2杂化，五个原子在同一平面内。 B:每个碳原子的 p轨道有一个电子，杂原子的 p轨道有二个电子。 这五个p轨道都垂直于分子所在平面，侧面相互交盖，形成（4n+2） π电子共轭体系。
1. 吡啶类六元杂环化合物
1. 1 吡啶杂环化合物电子结构
吡啶是一种典型芳香性杂环化合物，具有和苯非常相似的骨
架结构和π电子结构。
0.1 40n
m
0.139nm
N
0 .1
3
4 nm
N 2.22D
具有偶极矩，电 子分布不均匀。
成环的六个电子在同一平面内，键角120°，键长趋于平均
4 5 6
HO
3 2
HO
7
S 1
3-甲氧基苯并呋喃
5，6-二羟基苯并噻吩
2.2 单杂原子的六元杂环化合物的命名
（1) 单原子六元杂环
γ 4 5 6 N 1 3β 2α 5 6 O 1 γ 4 3β 2α
5 6 O 1 O 4 3 2
5 6 O 1 4 3 2 O
吡啶(pyridine)
吡喃(pyran)