16、有机化学：杂环化合物(2H)解析

N (quinoline) 喹啉
N H (indole) 吲哚
2、系统命名法
当杂环上有取代基时，命名编号从杂原子依次开
始，以使取代基的位次尽量小为原则。如不止一种杂 原子时，则从OS N的顺序依次编号。例如：
4 5
4 5 6
2-呋喃甲醛/ CHO α-呋喃甲醛/ 2 O 糠醛 1
4
3
3 2
3、噻唑
噻唑为无色、有吡啶臭味的液体，沸点117℃， 与水互溶，有弱碱性，是稳定的化合物。 一些重要的天然产物及合成药物含有噻唑结构， 如青霉素、维生素B1等。
CH3
3-甲基吡啶/ β-甲基吡啶
N
1
N 3 S
2
5 6 7 8
4 3
H3C 5
1
5-甲基噻唑
HO
N
1
2
8-羟基喹啉
第二节 杂环化合物的结构
一、吡咯、呋喃和噻吩的结构
N H
N H

O
O
S
S

6 5
亲电取代反应活性：吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯 芳香性：苯 > 噻吩 > 吡咯 > 呋喃
二、吡啶的结构
-
O
CH2OH
糠醇：良好溶剂 四氢糠醇 糠酸
O
CH2OH
O
O
CO2H O
O2, V2O5-MoO3 320C
O + CO2 + H2O O
马来酸酐
歧化反应
O CHO 40%NaOH O CO2Na + O CH2OH
羟醛缩合反应
O
糠酸钠
5%NaOH O
糠醇
CHO + CH3CHO
CH=CHCHO
N


N

6 6
亲电取代反应活性：苯 > 吡啶
第三节 五元杂环化合物的性质
一、物理性质
吡咯、呋喃和噻吩均为无色而有特殊气味的液体， 沸点相应为131℃、32 ℃和84 ℃，它们难溶于水，易
溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。
它们的鉴别方法：
吡咯 呋喃 松木片反应 呈红色
噻吩
呈绿色
靛红 H2SO4
靛吩咛（呈蓝色）
二、化学性质
1、亲电取代反应
卤代反应
4molI2 N H NaOH I I N H I I
四碘吡咯：伤口消毒剂
Br2, 0C O 二噁烷
Cl2 50C S Br2 HOAc S S Cl
O
Br
2-溴呋喃 2-氯噻吩
Br
2-溴噻吩
硝化反应
硝化试剂：乙酰基硝酸酯(CH3CO2NO2)
CH3CO2NO2 N H Ac2O, -10C N H NO2 NO2
O2N
O
CH=N-R
R=
N
O O
R=
N
NH O
2、噻吩衍生物
它们多见于许多药物中，如驱虫灵、维生素H等。
N S CH=CH N CH3
NH S NH CH2(CH2)3CO2H O
驱虫灵
维生素H
维生素H是合成维生素C的必要物质，是脂肪和 蛋白质正常代谢不可或缺的物质。它是一种维持人
体自然生长和正常人体机能所必须的水溶性维生素。
2-乙酰基呋喃
Ac2O S H3PO4 S COCH3
2-乙酰基噻吩
2、催化氢化
H2 N H Ni or Pd N H
四氢吡咯
H2 O Ni or Pd O
四氢呋喃/THF （优良溶剂）
H2 S Ni S
四氢噻吩
3、呋喃和吡咯的特性
3.1 呋喃易发生双烯加成反应
O O + O O O 30C O O O + O O O O
第十六章 杂环化合物
第一节 杂环化合物的分类和命名 第二节 杂环化合物的结构 第三节 五元杂环化合物的性质 第四节 六元杂环化合物的性质
具有芳香性（存在环闭共轭体系）且含有杂原
子的环状有机化合物称为杂环化合物。
常见的杂原子有：氮（N）、氧（O）、硫（S）
杂环上可以有一个、两个或多个杂原子。
杂环化合物广泛存在于自然界。它不仅品种繁 多、数量庞大，约占已知有机物中的三分之一，而 且具有许多功能。
+
N H
2-硝基吡咯 （51%）
CH3CO2NO2 O Ac2O, -5~30C O NO2
3-硝基吡咯 （13%）
2-硝基呋喃（35%）
NO2
CH3CO2NO2 S Ac2O, -10C S NO2
+
S
2-硝基噻吩 （70%）
3-硝基噻吩 （5%）
磺化反应
Py.SO3 N H Py.SO3 O O N H SO3H
第一节 杂环化合物的分类和命名
一、分类
五元杂环 单杂环 分 类 稠杂环
NH N
N H O S
六元杂环
N N
N
二、命名
1、音译法
按外文名词音译成带“口”字旁的同音汉字。
N H (pyrrole) 吡咯 N N (pyrimidine) 嘧啶
O (furan) 呋喃
S (thiophene) 噻吩
N (pyridine) 吡啶 N N N N H (purine) 嘌呤
吡咯碘化镁
N-甲基吡咯
四、重要的五元杂环化合物的衍生物
1、糠醛（α- 呋喃甲醛） 糖醛最初是由米糠制得，故而得名之。它为无 色透明具有苦杏仁气味的油状液体，b.p162 ℃，略
溶于水，能和乙醇、乙醚等有机溶剂混溶。在空气
中，糠醛易被氧化而变色（黄色~棕褐色）。 其鉴别方法：
苯胺 糠醛 醋酸 呈鲜红色
2-吡咯磺酸 2-呋喃磺酸
H2O S
SO3H
S
H2SO4 r.t
S
SO3H
2-噻吩磺酸：易 溶于水，该性质 可用来鉴别苯与 噻吩。
该反应常用来除去 粗苯中的噻吩，也可用
来提纯噻吩。
付-克反应
Ac2O N H 150~200C N H COCH3
2-乙酰基吡咯
COCH3
Ac2O, BF3 O Et2O, 0C O
安息香缩合反应
O CHO KCN, EtOH or VB1 O
α-呋喃丙烯醛
O C CH OH O
糠偶姻（呋嗡）
1.3 糠醛及其衍生物的用途 糠醛是一种良好的溶剂，常用于石油产品的精
制。此外，糠醛广泛用于油漆及树脂工业。
糠醛衍生物中有些具有抑菌作用。例如：
R= -HNCONH2 O
呋喃西林：创面消炎 痢特灵：治菌痢、伤寒、 肠道感染等 呋喃坦啶： 治泌尿道感染
1.1 制备
由农副产品如甘蔗渣、玉米芯、花生壳、高
粱杆、棉子壳等为原料，用稀酸加热蒸煮制取。
玉米芯等 农副产品 3~5%H2SO4 HOCH HO CHOH OH 3~5%H2SO4 O
Байду номын сангаас
CH2 CHCHO
CHO + 3H2O
戊醛糖
糠醛
1.2 化学性质
氧化还原反应
H2, CuO-Cr2O3 T.P H2, RaneyNi CHO T.P KMnO4 OH
内式 （90%）
外式
该性质表明呋喃具有共轭二烯烃的特点。
3.2 吡咯的弱酸性和弱碱性
在结构上，吡咯属仲胺，但其碱性很弱。相反，
吡咯具有弱酸性，其酸性介与乙醇和苯酚之间。
KOH(s) PhCOCl N K+ PhCH3, N COPh
吡咯钾盐
N H RMgI N MgI CH3I
N-苯甲酰基吡咯
N CH3