第十四章 芳香杂环化合物

第十四章芳香杂环化合物

第一节杂环化合物的定义、分类和命名

第一节杂环化合物的分类和命名

一分类

二．命名

1．杂环化合物的命名比较复杂,目前我

国通常采用音译法。

1)按英文名词译音选用同音汉字加“口”字旁表示杂环名称.

2) 当杂环上有取代基时,先将取代基的名称放在杂环名的前面,并把其在主体环的位号写在取代基的名称前面,以表示取代基在主体环上的位置.

3)对于一些简单的稠杂环化合物,可直接采用音译法命名并有其固定的编号

喹啉 异喹啉

4)当环上只有一个杂原子时,有时以希腊字母α、β、γ编号,靠近杂原子的碳原子为α-位,其次为β-、γ-位

α-氯呋喃 β-乙基吡啶

第二节 芳香六元杂环

一、吡啶(pyridine)的结构和性质

1． 结构

2-甲基呋喃 3-乙基吡啶 4-丙基吡啶

N 1.43

0.84

1.01

0.87

吡啶中的五个C 和一个N 都以sp 2杂化轨道形成σ键,组成六元平面环状结构.C 的p 轨道和N 的p 轨道互相平行并侧面重叠,垂直于六元环平面,形成环状共轭体系.N 未共用电子对占据另外一个sp 2杂化轨道,不参与环的共轭体系,以孤电子对的形式存在.

2 性质

（1）具有一定的芳香性,但不及苯强原因：氮原子的电负性比碳原子大,环上的C 的电子云密度较苯低,氮原子附近电子云密度较大,电子云密度分布没有苯环均匀。取代基主要进入氮原子的β位反应比苯难。

a.亲电取代反应

亲核取代

吡啶是缺电子芳杂环,不易发生亲电取代反应.在一定条件下有利于亲核试剂(如NH 2-、OH -、R -)的进攻而发生亲核取代反应,取代基主要进入电子云密度较低的α-位

NH 2

NaNH 2+N N

α-位有易离去基团时(Cl Br),较弱的亲核试剂(NH3 H2O)也能发生亲核取代反应

（2）具有碱性吡啶的碱性(pK b=8.8)比苯胺强,比氨和脂肪胺弱,与无机酸作用能形成盐。

(3)吡啶的氧化和还原反应

吡啶环对氧化剂较苯更为稳定.当环上连有烷基侧链时,侧链可被氧化成羧酸,保留吡啶环.

还原反应

吡啶较苯易被还原,用金属钠和乙醇或催化加氢,均可使吡啶还原成六氢吡啶。

六氢吡啶又称哌啶(pK b=2.8), 是仲胺化合物, 碱性较吡啶强106倍二．嘧啶及其衍生物

嘧啶(pyrimidine)是含有两个氮原子的六元杂环.具有弱碱性,亲电取代反应也较困难.

胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶(T) N N

+HC l

+

H

C l-

N

N

目前临床上使用的磺胺类抗菌药也有包含嘧啶环的

TMP(磺胺增效剂)5-FU(抗癌药物)第三节五元杂环化合物

一、吡咯、呋喃和噻吩的结构和性质

1.结构及特征

吡咯呋喃噻吩

由于吡咯(pyrrole) 呋喃(furan)和噻吩(thiazole)环中N、O、S的给电子共轭效应大于吸电子的诱导效应,电子离域的结果使杂原子上π电子云密度降低,碳原子上电子云密度升高.所以,碳原子上的芳香性—即,亲电取代反应较苯容易,取代基一般进入α-位但稳定性及芳香性比苯小，这是由于杂环上的π电子云密度不象苯那么均匀。

2. 吡咯的酸碱性

由于吡咯分子中氮原子上的未共用电子对参与了环的共轭，使N上的电子云密度降低, N-H键极性增加表现出弱酸性(pK a=17.5)。

吡咯在无水条件下可以与固体苛性钾共热成盐。

3 亲电取代反应

第四节相关知识

磺胺类药物

基本情况磺胺(sulfanilamide SN)是1935年世界上问世的第一个治疗全身性细菌感染的特效药;磺胺类药物(sulfa drug)的优点是抗菌谱较广,对链球菌和葡萄球菌等有很好的抑制作用.磺胺类药物的基本结构是对氨基苯磺酰胺,简称磺胺.

结构特征在磺胺的基本结构中，有两个重要基团，即磺酰胺基

(-SO2NH2，其中氮原子定为N1)和对氨基(-NH2，其中氮原子定为N4)，这两个基团必须处在苯环的对位才具有抑菌作用。研究发现，当N1上的氢原子被其它基团取代后，将会使磺胺的抑菌作用不同程度地增强，而当N4上的氢原子被其它基团取代后，则会降低甚至丧失其抑制作用。