第九章 含氮及杂环化合物
第九章含氮及杂环化合物
第九章含氮及杂环化合物一、简答题1、由苯胺制对氯苯胺一般都在稀酸或弱酸性介质中进行。
如在强酸中进行，会得到什么产物？为什么？2、为什么三甲胺的沸点低于二甲胺？3、苯胺能与硫酸形成铵盐， RNH4+是间位定位基。
但苯胺与硫酸经长时间高温加热，并未得到间位产物，而得到了高产率的对氨基苯磺酸。
试解释原因。
2、亲电试剂进攻苯并呋喃的α-位或进攻吲哚的β-位。
5、将下列化合物按碱性由强到弱排列成序。
N H N NH NH2(1)(3)(2) (4)6、写出下列化合物的名称或结构式。
N CON(CH 3)2SNNH 2CH 3NOHClOO 2NCHNHCONH 2C 6H 5CON 2[(CH 3)3NC 2H 5] OH(1)(3)(5)(2)(4)(6)(７) (Z)-偶氮苯 （８） 对甲苯胺盐酸盐(９)N,N-二甲基环环己酰胺 （10）氯化-4-氰基-2-硝基重氮苯(11) N-氧化三甲胺 （12） 异腈酸异丁酯二、 完成下列反应。
N HCH 3CH 23CH 3IAg 2OHNO 2(CH 3)2CHCH 2NH 2(1)(2)△ClCOOHNH 2CuOK 2CO 3NO 2NaOH△ , H 2(3)(4)+N CH 3NN(CH 3)2SnCl 2/HClBrCl2(5)(6)+SN CH 3CH 3CH 2CClOAlCl 3NHCH 3N SO 3H(7)+(8)O CH3 CH3COOCH3 COOCH3(9)+SPOCl3HCN(CH3)2O3H3(10)（11混酸加热PCl5（12）NHCH3I CH3COClLiAlH4三、从指定原料用其它必要试剂合成。
(１) 从甲苯合成CH3Cl NHCOCH3（２）从H2C＝CH－CH＝CH2合成H2N(CH2)6NH2(３) 从CH3(CH2)3COOH合成CH3(CH2)4NH2（４）从苯合成N(CH3)2CH CH CHO(5) 从苯合成间硝基苯酚（1）从苯合成CNBr(7)从苯合成Br O2N（８）从庚二酸二乙酯及ClCH 2CCH 3CH 2合成O CH 3（9）由苯合成CH 3COH CH 2NH 2四、结构推断1、某化合物(A)C5H10N2，溶于水，水溶液呈碱性。
含氮杂环化合物及其制备和作为抗菌药剂的用途
含氮杂环化合物及其制备和作为抗菌药剂的用途1 含氮杂环化合物的概述含氮杂环化合物是指分子中含有氮原子的杂环化合物，由于氮原子有较高的亲电性、可形成氢键、能较容易地参与分子内和分子间的相互作用等特性，因此含氮杂环化合物在医药、材料、农药、染料等领域有着广泛的应用。
2 含氮杂环化合物的制备含氮杂环化合物的制备方法很多，以下列举几种常用方法：（1）环合反应：利用两个非环状化合物之间的合成缺陷形成环状化合物的方法。
（2）胺化反应：使用含氮原子的试剂与化合物进行反应，形成含氮杂环化合物的方法。
（3）羰基化合反应：将烯烃与羰基化合物反应，通过内偶极环化反应来合成含氮杂环化合物。
3 含氮杂环化合物作为抗菌药剂的用途由于含氮杂环化合物具有较好的药物活性和生物耐受性，因此被广泛用于抗菌药剂的研究中。
（1）喹诺酮类抗菌剂：属于含氮杂环化合物，对革兰氏阳性菌和阴性菌均有较好的杀菌作用，并可治疗某些病毒感染引发的二次感染。
（2）头孢菌素类抗菌剂：含有β-内酰胺结构和杂环结构，对革兰氏阳性菌和阴性菌均有较好的杀菌作用，广泛用于治疗细菌感染疾病。
（3）氨基糖苷类抗菌剂：由氨基糖和糖苷两个部分组成，含有多个氮杂环结构，对肺炎球菌、沙门氏菌、克雷伯菌等细菌有较好的杀菌作用。
4 含氮杂环化合物在其他领域的应用除了作为抗菌药剂，含氮杂环化合物在其他领域也有着广泛的应用。
（1）染料领域：含氮杂环化合物具有良好的稳定性和可变色性，因此被广泛应用于染料领域，如靛蓝和缬草红等。
（2）农药领域：含氮杂环化合物具有杀虫、杀菌等作用，因此被广泛用于农药领域，如吡虫啉、噻菌灵等。
（3）材料领域：含氮杂环化合物在材料领域中主要应用于金属络合物、光伏材料、光触媒材料及智能材料等方面。
例如，含杂环结构的金属配合物具有发光、电催化及荧光传感等性质。
总结含氮杂环化合物具有广泛的应用前景，以其优良的物理性质和生物活性成为可能的抗生素、杀虫剂、防腐剂、荧光传感器、纺织化工、电池电子器件等领域的重要原料之一，因此，含氮杂环化合物的研究和开发将会为人类社会带来广泛的探索空间。
有机含氮化合物
1授课内容 Chapter 9 有机含氮化合物 学时数 6掌握比较含氮化合物碱性强弱的方法、胺与HNO 2的反应、重氮盐的放氮及偶联反应；理解杂环的芳香性及反应活性顺序； 了解生物碱的一般性质。
第一节 胺 Amines（胺的碱性、胺与HNO 2的反应）； 第二节 重氮和偶氮化合物Diazo and Azo Compounds （放氮和偶联反应）； 第三节 酰胺Amides （酸碱性、缩二脲反应）第四节 含氮杂环化合物Heterocycles （反应活性比较） 第五节 生物碱AlkaloidsP250/1, 4, 11, 15教材：《有机化学》张生勇主编。
高等教育出版社。
参考文献： 1．《基础有机化学》邢其毅等编。
第二版，高等教育出版社。
2．《Organic Chemistry 》Stephen J. et al. Academic Press3．《Fundamentals of Organic Chemistry 》（美）John McMurry 著 机械工业出版社教学目的（含重点，难点）主 要 内 容复习思考题参考文献教 材 教研室意见2教 学 内 容时间分配媒体选择第九章 有机含氮化合物含氮有机化合物 主要指分子中的氮原子和碳原子直接相连的化合物，也可以看成是烃分子中的一个或几个氢原子被含氮的官能团所取代的衍生物。
例如，生物碱、蛋白质、磺胺类药物等。
本章主要讨论胺(amine)、重氮化合物(diazo compound)、偶氮化合物(azo compound)、酰胺(amide)、含氮杂环化合物和生物碱(alkaloid)。
第一节 胺Amines一、胺的结构、分类和命名Structures, Classification and Nomenclature (一)胺的结构和分类胺：可看作是氨分子中的氢原子被烃基取代所生成的化合物。
通式:R-NH 2，R 2NH 或R 3N ，其中R 代表烃基，它们分属于伯、仲和叔胺。
《有机化学》第九章
第九章
水溶液直接提取法不利于那些碱性较弱不能直接溶解于水的生
物碱提取，因此可采用偏酸性的水溶液，使生物碱与酸作用生成盐
进行生. 物碱提取。具有碱性的生物碱在植物体中多以盐的形式存在， 而弱碱性或中性生物碱则以不稳定的盐或游离碱的形式存在，故常
用0.5%～2%的乙酸、盐酸等为溶剂。
29 第二节 生物碱
二 、 生物碱的提取方法
（二）醇类溶剂提取法
游离生物碱及其盐一般都能溶于甲醇和乙醇，因此用它 们作为生物碱的提取溶剂，应用较为普遍。甲醇的极性比乙 醇的极性大，对生物碱的溶解性比乙醇好，甲醇的沸点也比 乙醇低，但对视神经的毒性很大，所以除实验室有时将甲醇 作为生物碱提取溶剂外，多数用乙醇作为溶剂，有时也用稀 乙醇（60%～80%）作溶剂。通常采用醇提—酸水—碱化— 亲脂性溶剂萃取的方法反复进行。
N
－
N
CH3
33 第二节 生物碱
三 、 重要的生物碱
（三） 麻黄碱
第九章
麻黄碱俗称麻黄素，分子中有两个手性碳（用*标记），麻黄碱的分子结构式如下：
糠醛是重要的化工原料，可用 于制造酚醛树脂、农药、医药（如 呋喃妥因、呋喃唑酮）等。
O2N－ O
O －CH＝N－N－C ＝ O
CH2－CH2
－ －
－
呋喃唑酮（痢特灵）
19 第一节 杂环化合物的分类和命名
四、 重要的杂环化合物及其衍生物
（二） 吡咯衍生物——叶绿素、血红素和维生素B12
第九章
20 第一节 杂环化合物的分类和命名
1
第九章 杂环化合物、生物碱
【知识目标】 理解杂环化合物的分子结构、分类。 掌握五元单杂环、六元单杂环化合物的化学性质。 掌握杂环化合物的分类和命名方法。 了解几种重要的生物碱（麻黄素、烟碱、小檗碱、鸦片制剂）。 【技能目标】 掌握常见杂环化合物、生物碱的鉴别方法。
杂环化合物定义
杂环化合物定义杂环化合物是一类含有至少一个杂原子（指不是碳原子的原子）的碳氢化合物。
它们的分子结构通常包括一个或多个环，并含有不同的杂原子，如氮、氧、硫等，这赋予了它们独特的化学性质和功能。
一、杂原子1.1 氮杂环化合物其中最常见的是咪唑和嘧啶。
在咪唑中，氮原子是在环上的。
它使它在一些细胞信号转导、 RNA 与 DNA 的生物合成中扮演重要角色。
而嘧啶含有两个氮原子，一个位于环中，另一个则连接着杂环。
1.2 氧杂环化合物这类化合物通常包括呋喃、吡咯烷酮、吡喃等。
多用于制药、农药、染料等领域。
1.3 硫杂环化合物例如噻吩和二恶硫。
其中噻吩可以作为一些染料、润滑油和药物的原料，因为它具有防腐和抗氧化的作用。
二、杂环的特点2.1 可通过不同的杂原子以及相对排列方式制造出种类繁多的化合物。
2.2 杂环化合物具有多种多样的化学和生物活性，因此成为了广泛应用的重要原料。
2.3 杂环亦能改变化合物的分子形状和分子间的各种不同相互作用，从而加强添加物的分子间相互作用力，其作用值得深入挖掘。
三、杂环的应用3.1 杂环化合物广泛应用于医药领域，如抗生素、抗肿瘤药物、心血管药物等的制造。
3.2 在新型材料的研究中，杂环化合物作为一种功能性的化合物，拥有广泛的应用前景。
3.3 杂环化合物也被用于新型铀和镎的萃取分离和控制核材料的制备。
结语杂环化合物是一类特别的有机化合物，以其多样的结构和广阔的应用领域而被广泛使用。
期望在未来，随着人们对其的进一步研究，可以开发出更为优异的化合物及其应用。
含氮杂环化合物
含氮杂环化合物全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：含氮杂环化合物是一类具有重要生物活性和药用价值的有机化合物，其分子中含有氮原子并且构成环状结构。
这类化合物在医药、农药、染料、润滑剂等领域具有广泛的应用。
含氮杂环化合物的结构多样性很大，其中包括咪唑、吡啶、吡咯、噻吩等多种结构。
这些化合物通常具有较好的溶解性、稳定性和生物活性，因此在药物研发中起着重要作用。
包含多种含氮杂环结构的化合物如贝拉巴因、喹诺酮、吗啉等被广泛应用于抗生素、抗病毒药物的制备中。
含氮杂环化合物的合成方法也多种多样，常用的合成方法包括环化反应、氮杂环合成和芳香环化等。
通过不同的反应条件和催化剂，可以合成出具有不同生物活性的含氮杂环化合物。
近年来，随着合成技术的进步和研究的不断深入，各种新型含氮杂环化合物的合成方法层出不穷，为新药物的研发提供了更多的选择。
含氮杂环化合物在医药领域的应用尤为广泛。
以吡咯啉为代表的一系列含氮杂环化合物被用作抗疟疾药物，有效地控制了疟疾的传播。
含嘧啶环的化合物是广谱抗菌药物，可以用于治疗多种细菌感染。
含有吡嘧啶结构的化合物被广泛应用于药物的制备中，其作用机制多样，可以用于治疗癌症、痛风等疾病。
在农药领域，含氮杂环化合物也被广泛应用。
以三唑啉为代表的一类化合物是有效的杀虫剂，可以有效控制多种害虫的生长和繁殖。
含有未定异唑环结构的农药对病虫害有很好的防治效果，被广泛应用于农田的病虫害防治中。
除了医药和农药领域，含氮杂环化合物还在染料、润滑剂等领域有着重要的应用。
以噻吩为代表的一类化合物是有效的染料原料，可以用于纺织品的染色和印花。
含有哌嗪环结构的化合物是有效的润滑剂，可以提高机器设备的工作效率和寿命。
第二篇示例：含氮杂环化合物是一类具有重要生物活性和药物研究价值的有机化合物。
其分子中含有氮原子与碳原子构成的环状结构，常见的含氮杂环化合物包括吡啶、吡咯、吡嗪等。
含氮杂环化合物的特性主要体现在其分子结构的稳定性和活性上。
9-杂环化合物的应用-香料
吡嗪 2-甲基2,3-二甲基2,5-二甲基2,3,5-三甲基2,3,5,6-四甲基2-乙基-3-甲基2-甲基-5-乙烯基3-甲基-2-异丁基2-乙酰基2-异丁基-3-甲氧基2-仲丁基-3-甲氧基2-异丙基-3-甲氧基5,6,7,8-四氢喹啉 2-甲氧基-3(或5-或6-)-异丙基
某些吡嗪化合物及其感官性能
O OEt
C
R
O
CHO
+ Cl
C H CH3
(CH3CO) 2
O O
RO
BF3
RO
O
第二节 吡嗪类香味物质
1、一些重要的吡嗪化合物
1)吡嗪类在自然界的存在及形成 吡嗪类属于含氮六员杂环化合物，已从各种食物体系中分离出来，它 也是在自然界中分布最广的香味物质，最早发现吡嗪类在自然界的存在是 在1962年鉴定出其存在于杂醇油中。此后，大量出现关于该类物质存在的 报道。吡嗪类物质主要存在于热处理食品中，例如：牛肉、大麦、可可、 咖啡、花生、爆米花和黑麦面包中。除烷基取代的吡嗪在自然界存在外， 尚有烷氧取代的吡嗪化合物物也存在于自然界申。例如：2-烷基-3-甲氧基 吡嗪发现在钟形胡椒和豌豆中存在；2-异丁基-3-甲氧基吡嗪和2-仲丁基3-甲氧基吡嗪存在于格蓬油中。 食品中吡嗪类的形成有各种各样的解释，其大体可以分成两种理论：第 一，氨基酸和糖类或糖的降解物质相互作用的结果可以生成吡嗪类化合物， 也即梅拉德(Maillard)反应产生吡嗪类化合物；第二，α-羟基酸或氨基酸 的热解反应产生吡嗪类及烷基取代的衍生物。
HO OH
HO HO
OO
OO HEAT
HO HO
OO
O
HO
+
+
OR O
O
O
含氮杂环化合物
含氮杂环化合物
含氮杂环化合物是指碳环化合物中的一个或多个成环碳原子被氮原子取代后的化合物。
这类化合物在农药、香料、染料等工业中有着广泛的应用。
在农药工业中，含氮杂环化合物是一类备受关注的有机物。
例如，一些含氮杂环化合物如吡唑、吡啶、吡咯等，在杀菌剂、除草剂、高效杀虫剂的研发中得到了广泛的重视。
此外，异噁唑类化合物也是一类重要的含氮杂环化合物，已被开发成除草剂、杀菌剂、杀虫剂等多种农用化学品。
在医药领域，含氮杂环化合物也具有重要的应用。
一些具有特殊生物活性的含氮杂环化合物，如哌嗪等，被广泛应用于医药、化学化工、制造等多个领域。
哌嗪具有特殊的二氮单杂环结构，其活性很高，可以通过烷基化引入新的官能团。
此外，含氮杂环化合物还可以作为药物的结构单元，如一些治疗疟疾、癌症、溃疡等疾病的药物分子中都含有哌嗪等含氮杂环结构。
此外，含氮杂环化合物在染料、香料等工业中也有广泛的应用。
例如，一些含氮杂环化合物如呋喃、吡咯、吡啶等，在香料的制造中具有重要的地位。
总的来说，含氮杂环化合物是一类具有广泛应用的重要有机物，其在农药、医药、染料、香料等工业中的应用前景十分广阔。
同时，随着科学技术的不断发展，含氮杂环化合物的合成方法也在不断改进
和优化，为其应用提供了更多的可能性。
第九章 含氮及杂环化合物
CH3NO2
硝基甲烷
NO 2 CH3CHCH3
2-硝基丙烷
O2N
CH 3
对硝基甲苯
硝基化合物的结构式为：
R N
O O
或
R N
O O
两个N－O键的键长相等。硝基的结构可用共振结构式表示如下：
O N
+
O N
+
O
O
1
9.1 硝基化合物
9.1.1 硝基化合物的命名和结构特征
硝基化合物的异构体是亚硝酸酯，其中C原子与O原子相连：
10
9.1 硝基化合物
9.1.3 硝基化合物的化学性质
9.1.3.5 硝基对芳香环上取代基的影响 (1) 硝基对卤素活泼性的影响
一些其它的强吸电子基也能起到硝基的作用，例如：
O CH 3 C F + (CH3)2NH O CH 3 C （96%） N(CH 3)2
离去基团可以是—X，－OR，－NO2，－CN等。这类反应可用下列反应式表示：
13
9.1 硝基化合物
9.1.3 硝基化合物的化学性质
9.1.3.5 硝基对芳香环上取代基的影响 (1) 硝基对卤素活泼性的影响
只有当硝基处在离去基团L的邻对位时才对其相应的Meisenhemer络合物更有效地起到稳定化 作用。如五氟硝基苯与氨反应，只有邻、对位上的氟原子能被取代。
NO2 F F F
Cl NO2 OH NO2
+ OH
NaHCO3, 130 ℃
Cl NO2
OH
+ OH NO 2
Cl
NaHCO3, 100 ℃
NO2
NO 2
OH NO2
O2N
含氮杂环化合物碱性排序
含氮杂环化合物碱性排序
新近，有位朋友曾和我提到“氮杂环化合物碱性排序”这个词，对此，我们一
时间都有些不知所措，因为，它让我们感到这个世界之大。
“氮杂环化合物碱性排序”是指由多种氮杂环取代羰基等基团而成的类似化合物，在物理性质和化学反应上，具有一系列重要的特性，因此，有关氮杂环化合物碱性排序的研究得到了广泛的应用和发展，对我们的生活有很大的作用。
“氮杂环化合物碱性排序”的基础上，我们可以运用某种特定的分类办法，将
它们按碱性程度进行排序，是有秩序组织和分析的过程。
这里，主要涉及到以下几种类型：甲基环丙烷、吡咯烷等单环外极碱类，阿拉伯烷基铵等共环外极碱类，吩环烷二胺等芳环碱类，以及芳基事列等混合碱素类。
我们可以大胆设想：此类排序似乎涉及到的学科范围太广，但是，如果能够深
入了解“氮杂环化合物碱性排序”，一定会带给我们很多惊喜；与此同时，它也蕴藏着诸多科学研究的可能性，特别是在生活娱乐方面，它也可以起到不可估量的作用。
综上所述，“氮杂环化合物碱性排序”尚未在我们的日常生活当中被完全把握，但关注它的重要性，让我们有机会去新的领域探索、思考，生活变得有趣而又充实有活力。
含氮及杂环化合物
第二节 胺
② Hofmann消除反应
N(CH3)3 OH CHCH2CH3 CH3
(CH3)3N
+
Ch3CH2CH=CH2 95%
+
H3CHC CHCH3 5%
Hofmann规则：具有几种β-H季铵碱的热分解产物 主要消除含氢较多的β-H
第二节 胺
Hofmann消除反应机理——E2
第二节 胺
【注意】① 当季铵碱的N原子上连有两个以上可变为烯烃的基团时，主要 生成分子量较小的烯烃。
N(CH3)2 NO2
第二节 胺
4）付-克反应 一级芳胺、二级芳胺由于N上有氢，直接酰化时，芳核和N 上都会发生酰基化。所以，必须将NH2保护。
NH2 O CH3CCl NHCOCH3 O CH3CH2CH2CCl AlCl3，CS2 NHCOCH3
COCH2CH2CH3 NH2
H+，H2O
COCH2CH2CH3
NH2 NaNO2 NO2 HSO4
+ N2HSO4H2SO4 NO2 H2O
OH
NO2
第三节 重氮化合物
三、偶合反应——保留N2反应 1. 重氮盐的偶合反应
ArN2+X- +
G
Ar—N=N—
G
G＝OH，NR2，NHR，NH2，ArN2＋
OH
Ar-N N
+
Ar-N=N
+
pH=8-10
Ar-N=N
OH
印刷层 保护层 反射层
染料层 盘基层
第三节 重氮化合物
2. 重氮盐的还原反应
+ N NCl 还原剂 NHNH2
还原成肼用的还原剂： HCl+SnCl2、硫代硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、连二 亚硫酸钠（保险粉）
含氮有机化合物和杂环-文档资料
NHCOCH
H O / O H 2
NO 2
NO 2
21
4. 与亚硝酸反应 (1) 伯胺与亚硝酸反应
R-NH2 + HNO2 N2 + 混合物
22
NaNO2 + HCl
NH · HCl 2
0~5℃
N Cl +H O 2 2
氯化重氮苯
重氮化反应
N Cl +H O 2 2
OH +N ↑ +HC 2
氢氧化--羟乙基-三甲铵
+
-
（胆碱）
11
三. 胺的制备 1.硝基化合物的还原
HN O 3 浓 H S O 2 4/
NO 2
F e/ H C l 或 S n/ H C l
NH2
12
2. 腈和酰胺的还原
RC N
H 2 / Pt 或LiA lH 4
H / N i 2
RC H N H 2 2
O H C 3 C NH 2
43
R1 C R2
O C NH C C NH O O
巴比妥类药物的通式
44
3. 磺胺类药物
H N 2
4 1
SO NH 2 2
磺胺
45
磺胺类药物的基本结构
H N 2 SO NHR 2
46
第十一章
芳杂环化合物
第一节 杂环化合物的命名
47
4
3
3
O1
2
O1
2
呋喃
吡喃
48
4 5
3
4 5 6 3 2
23
（2）仲胺和亚硝酸反应
(CH ) N H H N + 3 2 2 O
含氮杂环化合物
精选2021版课件
14
嘌呤本身不存在于自然界中，但它 的氨基及羟基衍生物广泛分布于动植 物体内如腺嘌呤、鸟嘌呤和尿酸等。 腺嘌呤、鸟嘌呤都是具有重要生理意 义的核酸组成部分。结构式如下：
NH 2
N
N
NN H
腺嘌呤（6-氨基嘌呤）
OH
N
N
H2N N N H
鸟嘌呤（2-氨基-6-羟基嘌呤）
精选2021版课件
如含有几个不相同的杂原子时，则按氧、
硫、氮的顺序编号。例如：
H3C 4 N3
5
2
S
1
43
N
5
2
N1 CH 3
H
4-甲基噻唑 2-甲基咪唑
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9
只有1个杂原子的杂环常用希腊字母α、 β、γ来编号，靠近杂原子的碳原子为 α-位，其次为β-位…等。
(β )
(β ) CH 3
(α )
(α )
精选2021版课件
1
一、杂环化合物的分类和命名
精选2021版课件
2
（一）分类
（一）分类
五元杂环
单杂环
杂环
六元杂环
苯稠杂环－苯环与杂环稠合 稠杂环
杂稠杂环－杂环与杂环稠合
精选2021版课件
3
常见的母体杂环 五元杂环
O
呋喃 (furan)
S
噻吩 (thiophene)
N
H
吡咯 (pyrrole)
N
N
H
β-甲基吡咯（3-甲基吡咯）
精选2021版课件
10
另外，有几个稠杂环，必须按照特定 的顺序编号。例如：
65 1N
N7
2 N 4 N98 3H
含氮杂环化合物
常见的母体杂环 五元杂环
O
呋喃 (furan)
S
噻吩 (thiophene)
N H
吡咯 (pyrrole)
N S
N N H N H N
噻唑 咪唑 吡唑 (thiazole) (imidazole) (pyrazole)
六元杂环
N O
吡喃 (pyrane)
N
吡啶 (pyridine)
N
嘧啶 (pyrimidine)
稠杂环
N N
喹啉
(quinoline)
N N
嘌呤
(purine)
N H
（一）命名
杂环化合物的命名，目前已经统一采用 “音译法”，即把杂环化合物的英文名称 的汉字译音，加上“口”字偏旁表示。例 如： 呋喃（Furan） 吡啶（Pyridine） 噻唑（Thiazole） 吡咯（Pyrrole） 嘧啶（Pyrimidine）等。
胞嘧啶
尿嘧啶
胸腺嘧啶
(2-氧-4氨基嘧啶) (2，4-二氧嘧啶) (5-甲基-2，4-二氧嘧啶)
（六）嘌呤及其衍生物 嘌呤是由1个嘧啶环和1个咪唑 环稠合而成的。 嘌呤为两性化合物，有弱碱性 又有弱酸性，既能与无机强酸成盐 又能与强碱成盐。
嘌呤本身不存在于自然界中，但它 的氨基及羟基衍生物广泛分布于动植 物体内如腺嘌呤、鸟嘌呤和尿酸等。 腺嘌呤、鸟嘌呤都是具有重要生理意 义的核酸组成部分。结构式如下：
NH 2 N N N H N H2N N N N H OH N
腺嘌呤（6-氨基嘌呤）
鸟嘌呤（2-氨基-6-羟基嘌呤）
第三节 含氮杂环化合物 具有环状结构，且成环的原子除碳 原子外，还含有其它元素原子的化合 物，称为杂环化合物。环中除碳原子 外的其它元素的原子称为杂原子。最 常见的杂原子是氧。硫、氮等。本节 的重点讨论含氮杂环化合物。
有机化学杂环化合物
有机化学杂环化合物有机化学杂环化合物是由碳以外的元素（通常是氮、氧或硫）组成的化合物，其中至少一个炭原子和这些元素原子形成共价键。
这些化合物常常作为药物、染料、及其它重要化合物的基础结构。
一、常见的有机化学杂环化合物及其特性1. 含氮杂环化合物：其中最常见的是吡咯烷（pyrrolidine）及其衍生物。
这类化合物可以吸收紫外线，常用作苯乙酮的合成中间体，制药、农药、染料等各方面应用广泛。
2. 含氧杂环化合物：其中最常见的是吡喃（furan）。
在生物体内有重要的作用，如可用于合成DNA（脱氧核糖核酸）和RNA （核糖核酸）的成分。
3. 含硫杂环化合物：其中最常见的是噻吩（thiophene）。
它们通常具有很好的电子传导性质，可以用作半导体材料、涂料和染料等领域。
二、有机化学杂环化合物的制备方法1. Hantzsch合成法：Hantzsch合成法是常见的含氮杂环化合物制备方法，为β-二酮与1,4-二胺或是1,3-二醇反应，生成相应的杂环化合物。
2. Paal-Knorr合成法：Paal-Knorr反应是一种常见的含硫或含氧杂环化合物制备方法，用有官能基的酮或羧酸与无官能基化合物反应生成对应杂环化合物。
3. Pinner反应：Pinner反应是一种含氮杂环化合物制备方法，用苯酸酰氯与硫酸铵塔反应得到相应的吡啶盐。
三、应用领域1. 作为药物：含杂环化合物在药物领域中占据重要地位，如吉非替尼（alectinib）、西妥昔单抗（rituximab）等，广泛用于治疗肺癌等疾病。
2. 作为染料：有机化学杂环化合物可作为重要的染料合成中间体，用于制作多种颜色的染料。
3. 作为涂料：有机化学杂环化合物可用于制作防腐涂料和抗紫外线涂料等。
总之，有机化学杂环化合物是重要的有机化合物之一，具有广泛的应用领域，对于其制备、性质和应用的研究具有重要意义。
湖南大学有机化学含氮化合物之杂环
5C、1N共面，都是sp2 杂化，6个p轨道侧面交 叠形成闭合大p键;孤电 子对在sp2杂化轨道上。
1.40Å 1.39Å = 1.17D
N H
N 1.34Å
=2.20D
共轭效应和诱导效 应都是吸电子的
结构特征：吡啶环具有芳香性；N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭。 化学反应： N上的孤电子对呈现较强碱性； N电负性使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； 邻对位的侧链a-H有酸性； 比苯难氧化，但易还原。
N
S Thiophene 噻吩
N S Thiazole 噻唑
N
五元环
含两个杂原子
Oxazole 噁唑
N
O
Isoxazole 异噁唑
N H Pyrazole 吡唑
S
Isothiazole 异噻唑
含一个杂原子：
N Pyridine
吡啶
O Pyran
吡喃
六元环
N N
含两个杂原子：
N
N
N Pyrimidine
N 卤代 O + Br2 N 0OC Br O 80% BF3. Et2O 0OC CF3 O O 72~92% NO2 硝化 S
-+ + CH3COO-+NO2
酰化 O
+ (CF3CO)2O
硝酸乙酸酯
0OC -10OC
S 60% 70% HCl
NO2 +
S 10% 5%
磺化 N H
+
N. SO3
100OC
X
X
含氮的化合物-改
苯磺酰氯
+ R2NH NaOH
仲胺
SO2NR2
苯磺酰胺（不溶碱）
利用磺酰化反应可合成磺胺类药物;可用来分 利用磺酰化反应可合成磺胺类药物 可用来分 离和鉴别伯、 叔胺。例如： 离和鉴别伯、仲、叔胺。例如：
RNH2 N H N(CH3)2
Friday, August 06, 2010
SO2Cl
22
(1)卤化 卤化
NH2 NH2 Br2 Br Br
NH2
乙酐
Br
白色
+
HBr
NH CCH3 O Br2
乙酸
NH CCH3 O H2O/OHBr
NH2
(2) 磺化
NH2
浓 H2SO4
Br
NH2
NH2 H2SO4
H2O 180 ~ 190 ℃
Friday, August 06, 2010
SO3H
23
N N N H 吲哚 (indole) N S 苯并噻唑
(benzothiazole)
嘧啶 吡嗪 (pyrimidine) (pyrazine) N N N N H 嘌呤
N 喹啉
(quinoline)
N 异喹啉
(isoquinoline)
(purine)
2.系统命名法 系统命名法
适用于杂环衍生物的命名 (1) 选母体 与芳香族化合物命名原则类似， 当杂环上连有－R、－X、－OH、－NH2等取代基 时，以杂环为母体；如果连有－CHO、－COOH、 －SO3H等时，把杂环作为取代基 。 (2) 杂环编号 杂环上连有取代基时，需要给 杂环编号，编号规则如下。
白色 白色 不反应
NaOH/H2O
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第九章含氮及杂环化合物一、简答题1、由苯胺制对氯苯胺一般都在稀酸或弱酸性介质中进行。
如在强酸中进行，会得到什么产物？为什么？2、为什么三甲胺的沸点低于二甲胺？3、苯胺能与硫酸形成铵盐， RNH4+是间位定位基。
但苯胺与硫酸经长时间高温加热，并未得到间位产物，而得到了高产率的对氨基苯磺酸。
试解释原因。
2、亲电试剂进攻苯并呋喃的α-位或进攻吲哚的β-位。
5、将下列化合物按碱性由强到弱排列成序。
N H N NH NH2(1)(3)(2) (4)6、写出下列化合物的名称或结构式。
N CON(CH 3)2SNNH 2CH 3NOHClOO 2NCHNHCONH 2C 6H 5CON 2[(CH 3)3NC 2H 5] OH(1)(3)(5)(2)(4)(6)(７) (Z)-偶氮苯 （８） 对甲苯胺盐酸盐(９)N,N-二甲基环环己酰胺 （10）氯化-4-氰基-2-硝基重氮苯(11) N-氧化三甲胺 （12） 异腈酸异丁酯二、 完成下列反应。
N HCH 3CH 23CH 3IAg 2O?HNO 2(CH 3)2CHCH 2NH ?(1)(2)△ClCOOHNH 2CuO ?K 2CO 3NO 2NHCOCH NaOH ?2(3)(4)+N CH 3NN(CH 3)2SnCl 2/HCl??BrCl2?(5)(6)+SN CH 3CH 3CH 2CClOAlCl 3?NHCH 3N SO 3H?(7)+(8)O CH3 CH3COOCH3COOCH3?(9)+SPOCl3HCN(CH3)2O?3H3??(10)（11混酸加热PCl5（12）NHCH3I CH3COClLiAlH4三、从指定原料用其它必要试剂合成。
(１) 从甲苯合成CH3Cl NHCOCH3（２）从H2C＝CH－CH＝CH2合成H2N(CH2)6NH2(３) 从CH3(CH2)3COOH合成CH3(CH2)4NH2（４）从苯合成N(CH3)2CH CH CHO(5) 从苯合成间硝基苯酚（1）从苯合成CNBr(7)从苯合成Br O2N（８）从庚二酸二乙酯及ClCH 2CCH 3CH 2合成OCH 3（9）由苯合成CH 3COH CH 2NH 2四、结构推断1、某化合物(A)C5H10N2，溶于水，水溶液呈碱性。
用盐酸滴定(A)时，0.98g(A)需用0.5N HCl 20ml。
把(A)催化加氢得到(B)C5H14N2，(B)的中和当量为51±1。
(A)与苯磺酰氯不发生反应。
但(A)和较浓的HCl溶液一起煮沸时则生成(C)C5H12O2NCl。
(C)很易溶于水。
试推测(A)、(B)、(C)的可能的结构式。
2、某化合物A(C14H12O3N2) ，不溶于水和稀酸或稀碱。
A硝化主要生成一种一硝基化合物，A 水解生成一个相对分子质量为167的羧酸B和一个C，C与对甲苯磺酰氯反应生成不溶于NaOH 溶液的固体。
B在Fe+HCl的溶液中加热回流生成D，D在0ºC和NaNO2+H2SO4反应生成E，E 易溶于水。
E和C在弱酸介质中反应生成。
试推断A~E的构造式，并写出有关方程式。
3、化合物A(C7H15N)用碘处理时生成水溶性盐B(C8H18IN)，而B同氢氧化银悬浮液共热时，生成C(C8H17N)。
先用碘甲烷处理，随之同氧化银悬浮共热，C生成三甲胺和D(C6H10)，D获得2摩尔氢生成E(C6H14)。
该化合物的NMR谱显示了七重峰和双重峰(相对强度1：6)。
确定用A、B、C、D、E化合物。
4、化合物A(C7H8ClNO2)溶于水，而不溶于苯和乙醚等有机溶剂，加热失去一分子水后得到不溶于水、可溶于有机溶剂的化合物B。
B经Br2和NaOH溶液作用后得到化合物C(C6H6CIN)。
化合物C与NaNO2-HCl于低温反应后，再用CuCl处理，得到偶极矩为零的化合物D，试推出A、B、C、D的结构。
5、有一个天然固体化合物A(C14H12NOCl)与６N盐酸一起回流可得到两个物质B(C7H5O2Cl)和C(C7H10NCl)。
B在三氯化磷存在下回流后与氨反应，给出化合物D(C7H6NOCl)。
D经次溴酸钠溶液处理，加热得到E(C6H6NCl)。
E与亚硝酸反应的产物和硫酸水溶液共热，得到对氯苯酚。
化合物C与亚硝酸反应得到黄色油状物；C与苯磺酰氯反应产生不溶于碱的化合物；当C与过量的氯甲烷一起加热时得一带有芳环和季铵盐，试推出A~E的结构，并用反应式表示。
某化合物A，分子式为（C13H19N），它与过量的碘甲烷反应得B（C14H22NI）,B用湿的氧化银处理后加热得到C（C9H13N）和D（C5H8），D经臭氧氧化还原水解得到戊二醛，C的氢核磁谱中在7.22-7.60ppm范围内有5个Ｈ的吸收峰。
试推测化合物Ａ、Ｂ、C和D的结构。
五、反应机理1、在HCl存在下，N-氯代乙酰苯胺转变成32%的邻氯代乙酰苯胺和68%的邻氯代乙酰苯胺的混合物。
用含36Cl的HCl证明，进入产物中。
在同样条件下，乙酰苯胺与氯反应得到同样产物。
根据上述事实，写出N-氯代乙酰苯生排的反应历程。
2、解释甲基橙在酸碱介质中变色的原因，用反应式表示。
3、应用重氮化反应，由甲苯制备邻甲苯甲腈，并写出重氮基转变成氰基这一步的反应机理。
4、OH O NH2NaNO2/HCl六、选择题1、下列四个溶剂, 密度比水大的是2、下列化合物中, 不能与格氏试剂发生反应的是：3、与HNO2反应能生成强烈致癌物N-亚硝基化合物的是:(A) 伯胺 (B) 仲胺 (C) 叔胺(D) 都可以4、5、化合物一硝基化的主要产物为:6、相同碳原子数目的胺中,伯、仲、叔胺的沸点次序为:(A) 伯>仲>叔 (B) 叔>仲>伯 (C) 伯>叔>仲 (D) 仲>伯>叔7、下列化合物哪一个能溶于冷的稀盐酸?(A) 苯胺(B) 对甲苯酚 (C) 苯甲酸(D) 乙酰苯胺8、下列化合物中能形成分子内氢键的是:A. 4B. 1, 4C. 2, 4D. 1, 3 ,49、10、喹啉经KMnO4氧化时产物为：A 2，3-吡啶二甲酸B 3，4-吡啶二甲酸C 1，2-苯二甲酸D苯甲酸11、室温下除去苯中少量噻吩是加入浓H2SO4振荡,分离,其原因是:(A) 苯易溶于H2SO4(B) 噻吩不溶于H2SO4(C) 噻吩比苯易磺化,生成的噻吩磺酸溶于H2SO4(D) 苯比噻吩易磺化,生成的苯磺酸溶于H2SO412、下列基团+C(共轭)效应按增加的顺序排列应该为:A. 1 > 2 > 3 > 4B. 3 > 2 > 1 > 4C. 3 > 1 > 2 > 4D. 2 > 3 > 1 > 413、A. 阳离子表面活性剂B. 阴离子表面活性剂C. 两性离子表面活性剂D. 非离子表面活性剂14、15、苯(a)、吡啶(b)、吡咯(c)、噻吩(d)的稳定性是:(A) a>b>c>d (B) c>d>a>b (C) a>d>c>b (D) b>a>d>c16、17、氨(a)、吡啶(b)、喹啉(c)、吡咯(d)碱性强弱次序是:(A) a>b>d>c (B) a>b>c>d (C) d>c>a>b (D) b>a>d>c18、用IR区别吡啶和六氢吡啶,以下说法错误的是:(A) 吡啶无N-H吸收 (B) 六氢吡啶无C=C吸收(C) 六氢吡啶无C=N吸收 (D) 二者C—H伸缩振动吸收都大于3000cm-119、化合物与亚硝酸反应的产物中,下面哪个醇不会生成?20、图示结构是一种生物碱，它是：A奎宁，其中（1）的氮原子碱性大B奎宁，其中（2）的氮原子碱性大C尼古丁，其中（1）的氮原子碱性大D尼古丁，其中（2）的氮原子碱性大21、下列化合物中哪个能溶于碱中:A. PhNH2B. PhNHCH3C. (Ph)2NSO2PhD. PhNHSO2Ph22、硝基苯在90 C与HNO3,H2SO4作用下,主要产物是:(A) o-二硝基苯 (B) m-二硝基苯(C) p-二硝基苯 (D) 硝基苯磺酸的混合物23、从PhCH2COMe合成用的是：A Skraup合成法B Fischerindole合成法C Mannich合成法D Perkin合成法24、环上2位上H和3位上H的NMR谱化学位移差值最大的是：25、的名称是:(A) 2-甲基嘌呤(B) 1-甲基嘌呤 (C) 3-甲基嘌呤(D) 6-甲基嘌呤26、吡啶(a)、吡咯(b)、噻吩(c)、苯(d)发生亲电取代反应难易程度是:(A) a>b>c>d (B) b>a>d>c (C) d>c>b>a (D) b>c>d>a27、28、同一杂环化合物中杂原子和C原子编号顺序是:29、邻苯二甲酰亚胺用Br2 / NaOH处理得到何种产物？A. 邻氨甲酰苯甲酸B. 邻氨苯甲酸C. 邻苯二甲酸D. 邻苯二甲酰胺30、红外光谱3200～3500cm-1处出现中等强度的双峰,说明该化合物含有哪种基团?31、2,4-二硝基甲苯分别用两种方法还原,甲法用NH4SH,乙法用SnCl2 + HCl,产物是32、下面四个含氮化合物中, 碱性最强的是:33、化合物在PCl5作用下生成：34、A. CH2=CH2B. CH3-CH2OHC. CH2=CHC6H5D. CH3CH2CH=CHC6H535、36、2， 3-二甲基吡啶与苯甲醛在ZnCl2作催化剂下生成：37、 2-乙酰基吡咯硝化时硝基主要进入:(A) 3位(B) 4位和5位 (C) 3位和4位(D) 3位和5位38、碱性大小排列正确的是：（1）吡啶（2）4-氨基吡啶（3）4-甲基吡啶（4）4-氰基吡啶A (1)>(2)>(3)>(4)B (2)>(1)>(3)>(4)C (2)>(3)>(1)>(4)D (2)>(3)>(4)>(1)39、40、对氨基苯磺酸熔点高达228° C,是由于该分子：(A) 对称性好(B) 形成氢键 (C) 相对分子质量大(D) 生成内盐41、下列哪个化合物的碱性从弱至强的顺序是（）（A）CH3ONa>（CH3)3CONa>苯胺>对硝基苯胺；（B）（CH3)3CONa>CH3ONa>对硝基苯胺>苯胺；（C）（CH3)3CONa>CH3ONa>苯胺>对硝基苯胺；（D）对硝基苯胺>（CH3)3CONa>CH3ONa>苯胺；。