杂环化合物杂环化合物

γ 4
5
3β
6 O 2α 1
O
4
5
4 3
5
3
6O
2
6 O
2 O
1
1
吡啶(pyridine)
4
5
3
吡喃(pyran)
γ-吡喃酮 (γ-pyrone)
α-吡喃酮 (α-pyrone)
4
ຫໍສະໝຸດ Baidu
5
N3
4 5N3
6
N2
N
1
哒嗪(pyridazine)
6
2
N
1
嘧啶(pyrimidine)
6
2
N
1
吡嗪(pyrazine)
六元杂环苯并环系
54
54
54
O
6
36
36
3
7
N
81
喹啉
(quinoline)
27
N2 7
2 O
81
81
O
异喹啉
苯并吡喃
苯并-γ-吡喃酮
(isoquinoline) (benzopyran) (benzo-γ-pyrone)
杂环并杂环
67
1N 5 N
8
2
N 3
4
N H
9
嘌呤(purine)
1.杂环的命名规则
N-methyl-2-hydroxyimidazole
PhCO 5 4
6 7
3
N
12
N NH2 H
2-氨基-5-苯甲酰基苯并咪唑 2-amino-5-benzoylbenzimidazole
S5O 3H4
6
3
7
2
I8 N
OH 1
7-碘-8-羟基喹啉-5-磺酸
7-iodo-8-hydroxyquinoline 5-sulfonic acid
1H-indole
N
3H-吲哚 3H-indole
习题 1. 命名下例杂环化合物：
（1）4-氯甲基咪唑 （2）2-（2-噻吩基）乙醇
（3）N-对氯苯甲酰基-4-羟基吲哚
（4） 5-甲基- 2，4-二羟基嘧啶
（5）3-吡啶甲酸；
（6）1-甲基-6-氯异喹啉
2.命名下例杂环化合物：
(1)4-溴-2-乙酰基呋喃
(2)N-甲基-a-乙基吡咯
(3)2, 4-二甲基吡啶-N-氧化物 (4)5-氨基噻唑
(5)2-甲基-7-羟基吲哚
(6)4-溴-2-噻吩甲酸甲酯
(7)1-甲基-4-硝基咪唑
(8)6-甲氧基-8-氨基喹啉
(9)1-苄基-5, 7-二甲氧基异喹啉 (10) 8-甲基- 6-硝基- 2- 羟基嘌呤
2 写出下例化合物的结构式： (1)3-吲哚乙酸； (2)8-溴异喹啉 (3)2-甲基-5-苯基吡嗪； (4)5-硝基-2-呋喃甲醛； (5)4,6-二甲基-2-吡喃酮.
第十五章
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
O
(β-丙内酯)
O
O
O
(β-丙内酰胺)
43
5
2
O
1
COCH3
2−乙酰基呋喃 2-acetylfuran
5 4 3 CH3
6
2
N
1
3-甲基吡啶
3-methylpyridine
4 N3
5
2
H5C2
S
1
5-乙基噻唑 5-ethylthiazole
4
5
N3
6
N2
1
NH2
2-氨基嘧啶
2-aminopyrimidine
4
3
N
5 12
N OH
CH3 N-甲基-2-羟基咪唑
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。
H
H
H
N
H
H
5C 1N 共面, 取 sp2杂化; 都有 一个垂直于分子平面的p轨道, 侧面交叠形成环闭大π 键。
N的 p 轨道含1个电子,
组成环闭共轭体系
吡啶的结构模型
NH
O (顺丁烯二酸酐)
O
(氧杂 )
O
(1H-氮杂 )
N H
2 、芳杂环 具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环
五元杂环 六元杂环
呋喃
O N
噁唑
O
吡啶
N
噻吩
S N
噻唑
S
N 嘧啶
N
N 吡咯
H N
咪唑
N H
N N
吡唑
H
吡喃(无芳香性)
O
苯并杂环 杂环并杂环
吲哚
N H
N
N
N
N H
嘌呤
喹啉
N
N 异喹啉
(二) 命名
O
H3C
1
N
65
N7 CH3
2
O
3
N4
N
8
CH3 9
1,3,7-三甲基嘌呤-2,6-二酮
1,3,7-trimethylpurine-2,6-dione
N H 1H-吡咯
1H-pyrrole
N
2H-吡咯 2H-pyrrole
O
4H-吡喃 4H-pyran
O
2H-吡喃 4H-pyran
N H
1H-吲哚
第二节 六元杂环化合物
杂环化合物及物理常数
2 物理性质
氮原子的电负性较大,使吡啶有较大极性,其偶极距数值较大.
N
µ=2.20D
N H
µ=1.17D
吡啶能与水以任意比例混溶,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,是一个良好的溶剂。
六元杂环化合物结构
(一) 吡啶 1 电子结构
孤电子对 在sp2杂化 轨道上。
Cl2, AlCl3 100 ℃
Br2, 浮石催化 300 ℃ 气相
Cl
N
N
+ SO3 CH2Cl2 室温
N SO3 (90%)
吡啶三氧化硫络合物
是常用的缓和磺化剂
此反应常用于 在反应中吸收 生成的气态酸
RI N
300 ℃ N RI
R
NR+ N
I
I
R
OH
NR
OH
N
制取烷基吡啶的一种方法
(2) 亲电取代反应
吡啶环上氮原子为吸电子基，故吡啶环属于缺电子的 芳杂环，和硝基苯相似。其亲电取代反应很不活泼，反应 条件要求很高，不起傅-克烷基化和酰基化反应。亲电取代 反应主要在β-位上。
命名原则: 杂环的命名常用音译法，是按外文名词音译成带“口”
字旁的同音汉字。
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α,β,γ…)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。
实例: 五元杂环
4
3β
4 3β
5
2α
O
1
5 S 2α 1
孤电子对占据sp2 杂化轨道
人民卫生电子音像出版社
20
3 碱性 吡啶N是sp2杂化，孤电子对不参与共
轭，可以与质子结合或给出电子，显弱碱 性。利用它的碱性，可从混合物中分离吡 啶类化合物，在化学反应中还可用作催化 剂和除酸剂。
4 化学反应
(1) 氮原子上的反应
+ HCl N
N HCl NH3 N
呋喃(furan)
噻吩(thiophene)
五元杂环苯并体系
4
3β
5
1
N H
2α
吡咯(pyrrole)
4
5
3
6 7
2 O
1
苯并呋喃
(benzofuran)
4
5
3
6 7
2 S
1
苯并噻吩
(benzothiophene)
4
5
3
6
2
N
7 H1
苯并吡咯
吲哚 (indole)
六元杂环
γ 4
5
3β
6 N 2α 1