有机化学第十五章 杂环化合物[精]

正常 CC CC CN CN
1.54 1.34 1.47 1.28
1、组成吡啶环上的5个C原子和1个N原子，均为SP2杂化，共同 平面。环上的π 电子数为6，符合4n+2规则，故其具有芳香性，即 可以发生取代反应。
2、由于吡啶环上有一个N原子代替了苯环中的一个CH，因此和 苯环相比，必然产生下列差异：
NH NH2
NH2
N
N
NH
N
N
H
H
.OH N
4、稳定性：不易氧化、易还原
A、原苯环中的一个H原子被N原子的一对孤电子对所取代，因 此，吡啶应具有一定的碱性，同时又由于N原子的电负性大于C 原子，使环上的电子云向N原子偏移，又增大了N原子的碱性；
B、由于电子云向N原子方向偏移，吡啶分子中应有偶极：
+0.18
偶 极 矩 ： 2.2D
C、电子云分布不均匀：
0.932
+0.05
N -0.58
+0.15
1.000
1.166
1.000
N 1.064
0.866
1.000 1.000
与苯环相比，N原子上的电子云密度增大，α 、γ 位电子云密 度降低，β 位变化不大。
由分析可知：N原子具有碱性， β 位克发生亲电取代，α 、γ 可以发生亲核取代。总体上讲由于N原子的电负性较大，使环上的 电子云向N原子方向偏移，从而降低了环上的电子云密度，故其亲 电取代困难，而在一定条件下可发生亲核取代，即类似于硝基苯：
2
66
N2 6
2
N 1 嘧啶
N 1 哒嗪
N 1 吡嗪
5
4
5
4
5
4
6 稠杂环
36
36
N3
7 8
27
N 1
8
N2 7 1
喹啉
异喹啉
2
N
8 喹
唑
1啉
OO 苯 并 α -吡 喃 酮
（香豆素）
母环编号规则 1、从杂原子开始编号。
2、如有两个杂原子，尽量使两个杂原子的位号和最小。如：
4
3N
5
2
6
N
1
3、如有不同元素的杂原子，按照O、S、NH、N顺序编号。如：
第十五章
• 杂环化合物
4
34
34
3
一个杂原子
5
O 1
25
N1 2 5
S 1
2
H
呋喃 吡咯 噻吩
4
3 N
4
34 N
34 N
34
3
五 两个杂原子
元 杂
5
N 25 1
H
S 1
25
O 1
2
N 5 N1 2 5
H
O 1
N 2
环
咪 唑 噻4
吡 唑 异 噁唑 35 4
6
3N
1 N
5
个别化合物沿用习惯命名：
891
9
10 N
1
6 1N 5 N7
N 5 10 4
吖啶
螺桥杂环的命名：
S 6 54
吩噻嘜
2
8
N4 3
N9
H
嘌呤
按通常的螺、桥环命名，把杂原子的命名放在最前面
910 1 O2
8 5 3
76 4
1氧 杂 螺 [4.5]癸 烷
21 O
7 R
3
8
45
O 6
2 ,6二 氧 杂 双 环 [3 .2 .1 ]— 7 — R .
E、以右上角最远的自由角开始按顺时针编号：
6 苯基
7
1
N
S
6
2a
2
b
1 N
3
5
4
2,3,5,6 四氢咪唑并[2,1-b]噻唑
HOCH2CH2 HOCH2CH2
N
8
7N1
N2 6
3 N
5
1 5 c N b2
N
d
a
4
N3
4
N
CH2CH2OH CH2CH2OH
2,6 双 [二 羟 乙 基 ]氨 基 4,8 双 哌 啶 基 嘧 啶 [5,4-d]并 嘧 啶
2
1
7
O
8NC3 H
3O C CHPh
6 5
C2 H O H
4
N 甲基 氮杂双环[3.2.1]—3—辛醇—α —羟甲基苯乙酸酯 .
H2N
1 N SO2NH2
6 CH3 5
N 3 4 CH3
N [2(4',6'—二甲基)嘧啶基]对氨基苯磺酰胺 .
OC
Cl
4
N1
5
2
6
H
2 N1 N
NH2
3
7
CH2CO2H
7 N
6
7
N1 2 6 7 H
O1 2 6 7
N1 2 2
N4 3
8 N9
H
H
吲哚
苯并呋喃
苯并咪唑
嘌 呤 (9-H)
4
4
5
35
3
4（ γ ）
5
3
一个杂原子6
26
2（ α 6）
2
N
O
O
1 吡啶
1 α -吡 喃
1 γ -吡 喃
(2-H)
(4-H)
4
4
4 N
六 两 个 杂 原 子 3N
55
35
3
元 杂 环
6、含2个以上杂原子，五元称唑，六元称嗪（N）：
O
N
NN
NN
NN S
N N
N N
Et
1,3,4-噁 二唑1,2,5-噻二唑1,2,4-三嗪1-乙基-1,2,3,4-四唑
无特定名称稠杂环母环的命名规则 一、基本环与附加环： 二、基本环的确定：
1、芳香环与杂环稠合，芳香环为附加环：
N
N 苯 并 吡 嗪
N 苯 并 吖 啶
吖 啶
N
N 喹 唑 啉 （ 不 叫 苯 并 嘧 啶 ）
Na
1HN
5c N
d
b
2 N 4 Sa 3
咪唑并[5，4-d]噻唑
b c 3 2 N1
吡啶并[2,3-c]喹啉
2、周边编号： A、尽可能使杂原子的位号最小，其次按O、S、NH、N顺序编 号；
B、所有杂原子，包括共用杂原子都要编号； C、共用碳原子一般不编号； D、尽可能优先排列共用碳原子的位次（即共用碳原子位号最 低），并使所有氢原子的位次较低；
3
4
CH2 CH CO2H 3' 2' 1'
1 对氯苯甲酰基—3—羟甲基—2,3—二氢吲哚.
4 [3(2— 氨 基 ） 羟 乙 基 ]吡 唑
.
γ
β
α N 1 吡啶
一、吡啶的结构：
六元杂环
5 6
4 3
5 6
4 3
7
2
8
N 1
喹啉
7
N2
81 异喹啉
不 等 性 SP2杂 化
N
.
1.40
1.39
N
1.39
N 5.2
N N C3H C3HH
5.1
11.2
C3H C3H N
C3H
P h N2H
9.8
4.6
NC (3H )3>N3H >
>Ph N2H
N
N
O
N Pka 5.2
+R C Cl N
N Cl C
R
N 1.3
O ROH
+ROC Cl O
N
3、互变异构：
+ CH 3I N
SO3
IN CH 3 + N SO3
4
3
N
NH>N
5 N2 1
H
43 N S>N
5S2 1
4、特定名称稠杂环有特定的编号。如：
6
1
5
7
N
N
2
N4 3
8 N9
H
嘌呤(9+1)
9 8 7
6
10 N
N 5 吩萘
1 2 3
4
5、异构体：必须标明一个或多个氢原子的位置。如：
43
43
4
5
3
5 N1 2
5 N1 2 6 O 2
H
1
1-H吡咯 3-H吡咯 2-H吡喃
NO 2 N
二、吡啶的性质：
1、水溶性： 由于吡啶分子中有偶极，是个极性分子，且N原子上电子
云密度升高，从而增大了其和水分子形成氢键的能力，故可以 和水混溶
吡啶 混溶 苯 1 660
萘 4000 喹啉 150
蒽 不溶 吖啶20000
> N
2、碱性：
P ka
N N
>
N
NN
N
17
1100
> N H3C N C3 H