第16章杂环化合物

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第16章杂环化合物

第 16 章杂环化合物辽宁中医药大学杏林学院讲稿

课程名称：

有机化学第十六章杂环化合物教学目的：

1. 掌握杂环化合物的分类和命名。

2．理解杂环化合物的结构与芳香性。

3. 掌握五元杂环化合物的化学性质。

教学重点：

杂环化合物命名；结构与芳香性；五元杂环化合物的化学性质

教学难点：

杂环化合物结构与芳香性；化学性质教学方法采用模型、

多媒体课件和板书相结合的课堂讲授方法。

引言杂环化合物是指组成环的原子中含有除碳以外的

原子(杂原子常见的是 N、O、S 等)的环状化合物。

非芳香杂环如杂环化合物 O,,NH, 芳杂环（符合休克尔规则

的杂环）如杂环化合物不包括极易开环的含杂原子的环状化合

物，例如：

,O,O ,本章我们只讨论芳香族杂环化合物。

杂环化合物是一大类有机物，占已知有机物的三分之一。

年月日x0404-08 辽宁中医药大学杏林学院讲稿课程名称：

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有机化学环化合物在自然界分布很广、功用很多。

例如，中草药的有效成分生物碱大多是杂环化合物；动植物体内起重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基都是含氮杂环；部分维生素，抗菌素；一些植物色素、植物染料、合成染料都含有杂环。

16.1 杂环化合物的分类杂环大体可分为：

单杂环和稠杂环两类。

稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。

16.2 杂环化合物的命名杂环的命名常用音译法，是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。

如杂环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起用 1，2，3，4，5 年月日x0404-08 辽宁中医药大学杏林学院讲稿课程名称：有机化学（或可将杂原子旁的碳原子依次编为 ,, , ）来编号。

如杂环上不止一个杂原子时，则从 O,S,N 顺序依次编号，编号时杂原子的位次数字之和应最小：

五元杂环中含有两个杂原子的体系叫唑（azole）当环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起依次用 1，2，3， (或，，)编号。

如杂环上不止一个杂原子时，则从 O、S、N 顺序依次编号。

编号时杂原子的位次数字之和应最小。

16.3 五元杂环化合物一、呋喃、噻吩、吡咯含

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 一个杂原子的典型五元杂环化合物是呋喃、噻吩和吡咯。

含两个杂原子的有噻唑、咪唑和吡唑。

本节重点讨论呋喃、噻吩和吡咯，简单介绍一下噻唑、咪唑和吡唑。

年月日x0404-08 辽宁中医药大学杏林学院讲稿课程名称：有机化学 1 杂环化合物的结构与芳香性呋喃、噻吩、吡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轭形成共轭体系，其电子数符合休克尔规则（电子数 = 4n+2），所以，它们都具有芳香性。

NHS 为65 共轭体系电子= 6 符合 4n + 2 具有芳性富电子芳环吡啶的结构 HN 上的孤电子对在 2sp 轨道上，在环外 C_ sp2N_ sp2 成环原子共平面 66 体系 N 上的孤电子对在 P 轨道上，参与环内共轭，为富电子芳环。

未参与环内共轭。

由于吡啶环的N上在环外有一孤对电子，故吡啶环上的电荷分布不均。

年月日 x0404-08 辽宁中医药大学杏林学院讲稿课程名称：

有机化学 0.871.010.84 1.43 电荷分布 N gt;gt;gt;

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亲电取代位亲核取代，位 2 物理性质光谱性质呋喃，噻分，吡咯的电子结构和光谱性质。

电子结构：

这三个杂环化合物中，碳原子和杂原子均以 sp2 杂化轨道互相连接成健，并且在一个平面上，每个碳原子及杂原子上均有一个 p 轨道互相平行，在碳原子的 p 轨道中有一个 p 电子，在杂原子的 p 轨道中有两个 p 电子，形成一个环形的封闭的电子的共轭体系。

这与休克尔的 4n+2 规则相符，因此这些杂环或多或少的具有与苯类似的性质，故称之为芳香杂环化合物。

芳香性大小,试验结果表明: 光谱性质：

IR: c-H = 3077~3003cm-1,N-H = 3500~3200 cm-1 (在非极性溶剂的稀溶液中，在 3495 cm-1，有一尖峰。

在浓溶液中则于 3400 cm-1,有一尖峰。

在浓和淡的中间浓度时，两种谱带都有),杂环 C＝C 伸缩振动:1600~1300 cm-1 （有二至四个谱带）。

年月日 x0404-08 辽宁中医药大学杏林学院讲稿课程名称：

有机化学 NMR：

这些杂环化合物形成封闭的芳香封闭体系，与苯环类似，在核磁共振谱上，由于外磁场的作用而诱导出一个绕环转的环电流，此环电流可产生一个和外界磁场方向相反的感应磁场，在环外的质子，处在感应磁场回来的磁力线上，和外界磁场方向一致，在去屏蔽区域，故

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环上氢吸收峰移向低场。

化学位移一般在 7ppm 左右。

呋喃：

－H =7.42ppm －H =6.37ppm 噻吩：

－H =7.30ppm －H =7.10ppm 吡咯：

－H =6.68ppm －H =6.22ppm 3 化学性质（1）．亲

电取代反应从结构上分析，五元杂环为56 共轭体系，电荷密

度比苯大，如以苯环上碳原子的电荷密度为标准（作为 0），则五元

杂环化合物的有效电荷分布为：

00 000- 0.02- 0.03- 0.04- 0.06O + 0.1S+ 0.20-

0.06NH- 0.10+ 0.32 五元杂环有芳香性，但其芳香性不如苯环，

因环上的电子云密度比苯环大，且分布不匀，它们在亲电取代反应中

的速率也比要苯快得多。

亲电取代反应的活性为：

吡咯 gt; 呋喃 gt; 噻吩 gt; 苯，主要进入-位。

年月日

x0404-08 辽宁中医药大学杏林学院讲稿课程名称：有机化学五元杂环吡咯、呋喃、噻吩的反应实例见 P555~556 说明：

吡咯、呋喃、噻吩的亲电取代反应，对试剂及反应条件必须有所

选择和控制。

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