张文勤有机化学(第五版)第十四章 杂环化合物教材
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吲哚
purine
嘌呤
2.带取代基的杂环化合物命名
单杂原子单杂环化合物取代基的位置经常用α、
β、γ表示
γ
β
β
β
αα
α
2-甲基呋喃
3-氯吡啶
α-甲基呋喃 系统命名：
β-氯吡啶
给母体编号，使杂原子的位置号尽量小，其 它官能团视为取代基。
含多个不同杂原子, 则按 O S N 顺序编号。 编号时杂原子的位次数字之和应最小。
第十四章 杂环化合物
教学目的： 掌握杂环化合物的分类、命名和结构与芳香性； 掌握重要的五元、六元杂环化合物的性质。
教学重点：
五元环化合物的分类，命名及化学性质，六元 杂环化合物中吡啶、嘧啶以及嘌呤。
教学难点： 杂环化合物的化学性质及各类杂环化合物芳
香性大小与解释、应用
第一节 杂环化合物的概念、分类及命名 一、杂环化合物
主
(2) 亲核取代 主要发生在吡啶环的N的邻位 α位优先
(3) 喹啉的氧化还原 吡啶环优先还原 苯环优先氧化
4. 喹啉的合成 Skraup法 含丙烯醛结构的就可以和含苯胺结构的生成喹啉
反应实例：
5.喹啉的衍生物: 喹啉的衍生物在自然界存在很多，如奎宁、
氯喹、罂粟碱等。
奎宁（金鸡钠碱） 有抗疟疾疗效
2. 根据成环原子数
五元杂环化合物
六元杂环化合物
3. 根据环数目
单杂环化合物
稠杂环化合物
三、命名 1.母体命名 常用音译法，是按英文名称读音，同音汉字
前加“口”字旁。例如：
furan
呋喃
thiophene
噻吩
pyrrole
吡咯
pyridine
吡啶
pyrimidine
嘧啶
quinoline
喹啉
indole
一、吡啶的结构
γ β α
吡啶 吡啶的结构与苯相似，符合休克尔规则， 具有芳香性， 环上电子云密度小于苯。
二、吡啶的物理性质 吡啶为有特殊臭味的无色液体，有毒，沸点
115.5℃，相对密度0.982，可与水、乙醇、乙醚 等任意混和。 三、吡啶的化学性质
吡啶发生亲电取代反应较苯困难，主要发生在位。 相对来说，吡啶较易发生亲核取代反应，取代基 往往进入位。
吡啶环上的化学性质基本同硝基苯
1.碱性与成盐
N上有孤对电子，具有碱性 吡啶易与强酸和活泼的卤代物成盐
此反应常用于在反应中吸收生成的气态酸 有机碱 缚酸剂
2．亲核取代反应
吡啶环容易发生亲核取代反应，取代基主要 进入、位，以位为主
PhLi
O2 or PhNO2,
N
(氧化)
N Ph
3．亲电取代反应 不容易发生亲电取代反应，取代基主要进入β位
四、嘧啶及其衍生物
嘧啶本身不存在于自然界，其衍生物在自然 界分布很广，脲嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶是遗传 物质核酸的重要组成部分，微生素B1也含有嘧啶 环。合成药物的磺胺嘧啶也含这种结构。
第四节 稠杂环化合物
稠杂环化合物是指苯环与杂环稠合或杂环与杂 环稠合在一起的化合物。
常见的有喹啉、吲哚和嘌呤。
一、吲哚
分子中含有杂环结构的有机化合物称为杂环 化合物 杂环：成环原子含有杂原子的环状片段
杂原子： 一般把除碳以外的成环原子叫杂原子。 常见的杂原子有氧、硫和氮
氨苄青霉素钠
头孢氨苄(先锋霉素IV)
叶绿素 a(R=CH3),叶绿素b(R=CHO)
血红素
二、分类
1. 根据是否芳香性 非芳杂环化合物
芳杂环化合物
芳香性： 苯 > 噻吩 > 吡咯 > 呋喃
三、化合物的电子云密度 比苯大还是小？
呋喃
噻吩
吡咯
O
S
NH
环上电子云密度大于苯 呋喃、吡咯、噻吩 比苯容易发生亲电取代反应 反应活性： 吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯
四、ຫໍສະໝຸດ Baidu电取代 取代通常发生在-位
呋喃
噻吩
吡咯
四、双烯合成
第三节 六元杂环化合物 六元杂环化合物中最重要的有吡啶和嘧啶等
2．黄嘌呤 存在于茶叶及动植物组织和人尿中
3．咖啡因、茶碱和可可碱 三者存在于茶叶、咖啡和可可中，它们有兴
奋中枢作用，其中以咖啡因的作用最强。
咖啡因
茶碱
可可碱
4．腺嘌呤和鸟嘌呤 它是核蛋白中的两种重要碱基
腺嘌呤
鸟嘌呤
吲哚是白色结晶，熔点52.5℃。极稀溶液有 香味，可用作香料，浓的吲哚溶液有粪臭味。 吲哚的衍生物:
二、 喹啉和异喹啉 1. 结构
喹啉 苯并吡啶
2. 命名
5 6
7 8
4 3 2
1
8-羟基喹啉
异喹啉
54
6
3
7
2
81
4-硝基异喹啉
3. 化学性质 (1) 亲电取代
特点： (1) 比吡啶容易比苯难 (2) 进攻电子云密度高的苯环 (3) 取代α位
2-甲基咪唑
8-羟基喹啉
第二节 单杂原子五元芳杂环化合物 一、 化合物的结构
O
呋喃
S
噻吩
吡咯
NH
二、离域能及芳香性比较
生成离域π键的体系，能量都比对应的经典 结构式所表达的普通单双键体系应能量低，这 个低的数值称为离域能。
离域能
苯 噻吩 吡咯 呋喃
(kJ/mol) 177 121.3 87.8 66.9
氯喹（合成抗疟疾药）
罂粟碱 一种鸦片生物碱，解痉挛药,主要用于治疗 内脏痉挛、血管痉挛(特别是涉及到心脏与大脑 的血管)并间或用于勃起功能障碍
三、嘌呤
嘌呤为无色晶体，m.p216~217℃，易溶于水， 其水溶液呈中性，但能与酸或碱成盐。
纯嘌呤环在自然界不存在，嘌呤的衍生物广泛 存在于动植物体内。 1.尿酸
purine
嘌呤
2.带取代基的杂环化合物命名
单杂原子单杂环化合物取代基的位置经常用α、
β、γ表示
γ
β
β
β
αα
α
2-甲基呋喃
3-氯吡啶
α-甲基呋喃 系统命名：
β-氯吡啶
给母体编号，使杂原子的位置号尽量小，其 它官能团视为取代基。
含多个不同杂原子, 则按 O S N 顺序编号。 编号时杂原子的位次数字之和应最小。
第十四章 杂环化合物
教学目的： 掌握杂环化合物的分类、命名和结构与芳香性； 掌握重要的五元、六元杂环化合物的性质。
教学重点：
五元环化合物的分类，命名及化学性质，六元 杂环化合物中吡啶、嘧啶以及嘌呤。
教学难点： 杂环化合物的化学性质及各类杂环化合物芳
香性大小与解释、应用
第一节 杂环化合物的概念、分类及命名 一、杂环化合物
主
(2) 亲核取代 主要发生在吡啶环的N的邻位 α位优先
(3) 喹啉的氧化还原 吡啶环优先还原 苯环优先氧化
4. 喹啉的合成 Skraup法 含丙烯醛结构的就可以和含苯胺结构的生成喹啉
反应实例：
5.喹啉的衍生物: 喹啉的衍生物在自然界存在很多，如奎宁、
氯喹、罂粟碱等。
奎宁（金鸡钠碱） 有抗疟疾疗效
2. 根据成环原子数
五元杂环化合物
六元杂环化合物
3. 根据环数目
单杂环化合物
稠杂环化合物
三、命名 1.母体命名 常用音译法，是按英文名称读音，同音汉字
前加“口”字旁。例如：
furan
呋喃
thiophene
噻吩
pyrrole
吡咯
pyridine
吡啶
pyrimidine
嘧啶
quinoline
喹啉
indole
一、吡啶的结构
γ β α
吡啶 吡啶的结构与苯相似，符合休克尔规则， 具有芳香性， 环上电子云密度小于苯。
二、吡啶的物理性质 吡啶为有特殊臭味的无色液体，有毒，沸点
115.5℃，相对密度0.982，可与水、乙醇、乙醚 等任意混和。 三、吡啶的化学性质
吡啶发生亲电取代反应较苯困难，主要发生在位。 相对来说，吡啶较易发生亲核取代反应，取代基 往往进入位。
吡啶环上的化学性质基本同硝基苯
1.碱性与成盐
N上有孤对电子，具有碱性 吡啶易与强酸和活泼的卤代物成盐
此反应常用于在反应中吸收生成的气态酸 有机碱 缚酸剂
2．亲核取代反应
吡啶环容易发生亲核取代反应，取代基主要 进入、位，以位为主
PhLi
O2 or PhNO2,
N
(氧化)
N Ph
3．亲电取代反应 不容易发生亲电取代反应，取代基主要进入β位
四、嘧啶及其衍生物
嘧啶本身不存在于自然界，其衍生物在自然 界分布很广，脲嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶是遗传 物质核酸的重要组成部分，微生素B1也含有嘧啶 环。合成药物的磺胺嘧啶也含这种结构。
第四节 稠杂环化合物
稠杂环化合物是指苯环与杂环稠合或杂环与杂 环稠合在一起的化合物。
常见的有喹啉、吲哚和嘌呤。
一、吲哚
分子中含有杂环结构的有机化合物称为杂环 化合物 杂环：成环原子含有杂原子的环状片段
杂原子： 一般把除碳以外的成环原子叫杂原子。 常见的杂原子有氧、硫和氮
氨苄青霉素钠
头孢氨苄(先锋霉素IV)
叶绿素 a(R=CH3),叶绿素b(R=CHO)
血红素
二、分类
1. 根据是否芳香性 非芳杂环化合物
芳杂环化合物
芳香性： 苯 > 噻吩 > 吡咯 > 呋喃
三、化合物的电子云密度 比苯大还是小？
呋喃
噻吩
吡咯
O
S
NH
环上电子云密度大于苯 呋喃、吡咯、噻吩 比苯容易发生亲电取代反应 反应活性： 吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯
四、ຫໍສະໝຸດ Baidu电取代 取代通常发生在-位
呋喃
噻吩
吡咯
四、双烯合成
第三节 六元杂环化合物 六元杂环化合物中最重要的有吡啶和嘧啶等
2．黄嘌呤 存在于茶叶及动植物组织和人尿中
3．咖啡因、茶碱和可可碱 三者存在于茶叶、咖啡和可可中，它们有兴
奋中枢作用，其中以咖啡因的作用最强。
咖啡因
茶碱
可可碱
4．腺嘌呤和鸟嘌呤 它是核蛋白中的两种重要碱基
腺嘌呤
鸟嘌呤
吲哚是白色结晶，熔点52.5℃。极稀溶液有 香味，可用作香料，浓的吲哚溶液有粪臭味。 吲哚的衍生物:
二、 喹啉和异喹啉 1. 结构
喹啉 苯并吡啶
2. 命名
5 6
7 8
4 3 2
1
8-羟基喹啉
异喹啉
54
6
3
7
2
81
4-硝基异喹啉
3. 化学性质 (1) 亲电取代
特点： (1) 比吡啶容易比苯难 (2) 进攻电子云密度高的苯环 (3) 取代α位
2-甲基咪唑
8-羟基喹啉
第二节 单杂原子五元芳杂环化合物 一、 化合物的结构
O
呋喃
S
噻吩
吡咯
NH
二、离域能及芳香性比较
生成离域π键的体系，能量都比对应的经典 结构式所表达的普通单双键体系应能量低，这 个低的数值称为离域能。
离域能
苯 噻吩 吡咯 呋喃
(kJ/mol) 177 121.3 87.8 66.9
氯喹（合成抗疟疾药）
罂粟碱 一种鸦片生物碱，解痉挛药,主要用于治疗 内脏痉挛、血管痉挛(特别是涉及到心脏与大脑 的血管)并间或用于勃起功能障碍
三、嘌呤
嘌呤为无色晶体，m.p216~217℃，易溶于水， 其水溶液呈中性，但能与酸或碱成盐。
纯嘌呤环在自然界不存在，嘌呤的衍生物广泛 存在于动植物体内。 1.尿酸