第十五章杂环化合物hr

N N
哒嗪
N
喹啉
N
N
H
异喹啉 吲哚 第十五章杂环化合物hr
N
N
N
N H
嘌呤
2、编号原则：
（1）单杂环类化合物编号的基本原则：
① 编号从杂原子开始，并使其它杂原子编号尽 可能小；（一般用阿拉伯数字编号）
② 对于含一个杂原子的单杂环，除用阿拉伯数 字编号外，还可用希腊字母编号；
③ 对于含多个杂原子的单杂环，杂原子编号的 优先次序为： O S N-H -N= 单键氮 双键氮
（鸟嘌呤）（G）
第十五章杂环化合物hr
二、六元杂环化合物
（一）吡啶 C5H5N
1、吡啶的结构特点
N
sp2 p
sp2 p
（1）杂化方式： C：
N：
（2）成键方式：
（3）吡啶环具有芳香性。 ● （芳香性低于苯）
（4）N原子的特点：
e
●
●
●
●
●
●
N● ●
a. 相当于吸电基，使芳环e
b. N上有1对未成第键十五的章杂孤环化电合物子hr 对，有给电子能力
单杂环ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ稠杂环
（二）杂环化合物的命名 （复杂）
1、母核的命名 （音译法）
——有特定名称杂环化合物的命名 五元单杂环类：
N H
吡咯
O
呋喃
唑类： N
N H
吡唑
N
N
N
S
H
咪唑 噻唑 第十五章杂环化合物hr
S
噻吩
N O
噁唑
N O
异噁唑
六元单杂环类：
N
N
吡啶
O
吡喃
非芳香杂环 化合物
稠杂环类：
N
吡嗪
N N
嘧啶 二嗪类
（强调：嘌呤的编号例外）
5 6
7 8
4
5
36
27
N
8
1
4
4
35
N2 6
1
7
3
2
N H
1
6
1N
2
N
3
5 N7 4 N9 8
H
喹啉
异喹啉
吲哚
第十五章杂环化合物hr
嘌呤
H3C
N
7-甲基喹啉
Cl
N
C2H5
1-乙基-6-氯异喹啉
OH
N
N
H2N N N
H
CH3 CHCOOH
N H
2-氨基-6-羟基嘌呤
2- ( 3-吲哚基 ) 丙酸
（3）吡啶芳环的亲电取代反应
反应特点：吡啶N相当于吸电子的致钝基
反应活性： 苯 ＞ 吡啶 （与硝基苯相当）
反应部位：主要发生在β-位
反应：
（相当于间位）
Br2
300℃
N
N
Br
N
HNO3/H2SO4 300℃
NO2
N
发烟 H2SO4 230℃
SO3H
N
注：吡啶不发生第傅十五-克章杂反环化应合物。hr
例：
CH(CH3)2
KMnO4
N
H2SO4
COOH N
N
C(CH3)3
KMnO4 Δ
（—）
KMnO4
COOH
N
H2SO4
N
KMnO4
COOH
N
Δ
N COOH
第十五章杂环化合物hr
（2）吡啶的成盐反应
① 与质子酸的成盐反应：（无机强酸）
反应：
+ HCl
N
② 与Lewis酸的成盐反应：
+
N
H
Cl -
反应： N + SO3
+
N
–SO-3
N • SO3
N-磺酸吡啶 （温和的非质子磺化剂）
N + CrO3
+
N
–CrO-3
N • CrO3
N-铬酸吡啶
（第十温五章和杂环的化合非物hr质子氧化剂）
④ 当侧链复杂时，侧链为母体，杂环为取代基， 但杂环母核的编号原则不变。
第十五章杂环化合物hr
β3 4 β
α2
5α
1N H
吡咯
43
5 N2 N1 H
吡唑
γ
4
β5
3β
α6
2α
N
1
吡啶
4 N3
5
2
N1 H
咪唑
4
5
3
6
2
O
1
吡喃
34
2
5
O
1
呋喃
34
2
5
S
1
噻吩
4 N3
5
2
S
1
噻唑
4 N3
5
2
O
1
噁唑
4
5N 3
卤代 硝化 磺化
（4）吡啶的氧化与还原反应
① 氧化反应：
氧化特点： a. 吡啶环比苯环难氧化； b. 与苯类似，吡啶主要是侧链氧化。
氧化条件： 吡啶环上存在芳基侧链 或 含α-H的 烷基侧链。
氧化结果： α-C
-COOH
常用氧化剂： KMnO4 /Δ 或 KMnO4 /H2SO4
第十五章杂环化合物hr
OC
OCH3
OCH3
OCH3
利血平（降压药） OCH3
（含吲哚环）
CO NH-NH2
H3C N NH 2 S CH 2CH 2OH
N
N
N CH 3
异烟肼（治疗结核病） 维生素B1（治疗神经痛）
（含吡啶环）
第十五章杂环（化合含物h嘧r 啶环和噻唑环）
N
NO
CH3CH2
O
HO O
喜树碱 （抗肿瘤药） （含喹啉环）
6
2
N
1
吡嗪 第十五章杂环化合物hr
4
5 N3
6
2
N
1
嘧啶
43
5 N2 O
1
异噁唑
4
5
3
6
N2
N
1
哒嗪
Cl
N H
2-氯吡咯 α-氯代吡咯
OCH3
N COCH3 2-乙酰基- 4-甲氧基吡啶
H3C
N
OH
N
CH3
NH2
N
N OH
1,4-二甲基-2-羟基咪唑 4-氨基-2-羟基嘧啶 第十五章杂环化合物（hr 胞嘧啶）（C）
b. 芳香杂环化合物：环稳定，结构上具有芳香性；
化学性能上具有芳香有机化
合物的一般特性。
O
例：
O
δ-戊内酯
OO O
丁二酸酐
N
N
嘧啶
O
呋喃
一般杂环化合第物十五章杂环化合物hr 芳香杂环化合物
含芳香杂环的药物：
O H H3CO
H 3C N
N
ON N
CH 3
茶碱 （利尿剂）
（嘌呤衍生物）
NN
H
O
CH3OOC
第十五章 杂环化合物（3学时） 本章要点：
掌握杂环化合物的分类和命名 掌握吡啶的结构和化学性质 掌握喹啉的结构和化学性质
喹啉的Skraup合成法
掌握吡咯的结构和化学性质
熟悉二嗪类和唑类的结构及酸碱性 熟悉与临床相关的含氮杂环化合物
第十五章杂环化合物hr
相关概念：
a. 杂环化合物： 环中含有杂原子的环状化合物。 常见杂原子： O、N、S 等
CHO
O
2-甲酰基呋喃 （α-呋喃甲醛）
COOH
N
3-吡啶甲酸 β-吡啶甲酸
CONHNH2
N
N
NH2
CH2CHCOOH
N H
4-吡啶甲酰肼
3-(5-咪唑基)-2-氨基丙酸
γ-吡啶甲酰肼
（组氨酸）
（异烟肼，抗结核药第十）五章杂环化合物hr
（2）稠杂环类化合物编号的基本原则：
从稠碳原子相邻的第一个原子开始编号， 同时使杂原子编号尽可能小。稠碳原子一般不 参与编号。
O
O
+
N
OH -
小蘗碱 （黄连素） （抗菌、消炎药）
OCH3 （含异喹啉环）
OCH 第十五章杂环化合物3hr
一、杂环化合物的分类和命名
（一）杂环化合物的分类
五元环 1、按环的大小分类：
六元环
2、按环中杂原子数目分类：
含1个杂原子的杂环 含2个或多个杂原子的杂环
3、按分子中所含的环数目分类：
第十五章杂环化合物hr
2、吡啶的化学性质
（1）吡啶的碱性：
特点：N上存在一对未成键的孤电子对，有 给电子能力，呈现一定的碱性。
（哌啶）
NH3
N
N
H
pKa ： 11.2 9.24 5.19
NH2 4.62
∴ 碱性： 脂肪胺 ＞ 氨 ＞ 吡啶 ＞ 苯胺
说明：吡啶环上的取代基对吡啶碱性强弱的 影响与取代第苯十五胺章杂类环化似合物。hr