第13章杂环化合物
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A、吡咯能够给出质子 B、吡咯环比吡啶环小 C、吡咯的稳定性比吡啶小 D、吡咯N上的孤对电子参与了环的共轭体系，而吡啶N没有
本章主要讨论那些环系比较稳定，并且有不同程 度芳香性的杂环化合物，即芳杂环化合物。
13.1 杂环化合物的分类和命名
1.分类
按杂环的骨架分为单杂环和稠杂环。 单杂环又按环的大小分为五元杂环和六元杂环。
O 五元单杂环
六元单杂环
N
稠杂环常由苯环与单杂环稠合或单杂环互相稠合而成。
N
N
N
N H
N
+ HNO3
H2SO4 50-60℃
NO 2
亲电取代活性顺序：吡咯>苯>吡啶
3、吡啶的亲核取代反应（不作要求）
4、吡啶的氧化和还原反应
吡啶不易被氧化,但侧链易被氧化
CH3 KMnO4
N
+
H△
COOH -吡啶甲酸
N
吡啶的还原加氢比苯容易，生成六氢吡啶（不作要求）
Pt
+ H2
N
N
H
六氢吡啶 （哌啶）
4-甲基咪唑
NH2 N
N
4-氨基嘧啶
练习：
H3C
O CH3
2,4-二甲基呋喃
CH3 N
3-甲基吡啶
C 2H 5
N H
3-乙基吡咯
CH3 N
N
4-甲基嘧啶
13.2 五元杂环化合物
13.2.1 结构与性质
N 吡咯
H
N：2s22p3 sp2杂化
π56共轭体系 有芳香性
吡咯N上孤对电子参与共轭，环上的电子云密度增 加，亲电取代比苯容易。
13.2.4 吡咯的衍生物（不作要求） 13.2.5 咪唑及衍生物（不作要求）
13.2.6 噻唑、噻嗪及衍生物（不作要求）
13.3 六元杂环化合物
13.3.1吡啶的结构与性质
N
N：2s22p3 sp2杂化
π66共轭体系 有芳香性
吡啶N上孤对电子不参与共轭，由于N的电负性较C 大，使碳环上的电子云密度向氮原子转移而降低，亲 电取代比苯难。
苯环与单杂环
NN
H
单杂环与单杂环
2.命名
主要采用外文音译法，把杂环化合物的英文 名称的汉字译音加“口”字旁表示。
呋喃（furan）、吡啶（pyridine） 根据国际通用名称音译，使用方便，缺点是
名称和结构之间没有任何联系。
五元单杂环
O
furan 呋喃
N
H
pyrrole 吡咯
S
thiophene 噻吩
13.3.2 吡啶的衍生物（不作要求） 13.3.3 嘧啶及衍生物（不作要求）
13.4 稠杂环化合物（不作要求）
练习
1、吡啶是六员环、吡咯是五员环，所以吡啶的碱性比吡咯强。 （×）
2、吡咯的碱性比苯胺弱，是因为吡咯氮上只连1个氢，而苯
胺氮上连2个氢。
（×）
3、吡咯和吡啶上的N原子都是sp2杂化，均与其他碳原子形成
N
N
S
thiazole 噻唑
N H
imidazole 咪唑
六元单杂环
N
O
N
N
pyran pyridine pyrimidine
吡喃 吡啶
嘧啶
稠杂环
N
N
N
quinoline 喹啉
N H
indole 吲哚
NN H
purine 嘌呤
注：红色字体的杂环结构必须记住
杂环化合物的编号原则
1、环上只有一个杂原子时，杂原子的编号为1。 有时用希腊字母编号，靠近杂原子的碳原子为α位， 其次为β位，再次为γ位。
第13章 杂环化合物
碳原子和其它非碳原子组成的环状有机化合 物称为杂环化合物。
O N
非碳原子叫做杂原子，常见的有氮、氧、硫。
环醚、内酯、交酯、环状酸酐、内酰胺等与相应 的开链化合物性质相似，又容易开环，所以不属于 杂环化合物。
已知的天然产物中，杂环化合物超过半数，分布 极广。如：叶绿素、血红素、核酸和许多药物，均 含有杂环结构。
43
α’ 5
α2
H3C
O
CH3
1
2,5-二甲基呋喃
(α, α’-二甲基呋喃)
2
N H
1
CH3
2-甲基吡咯 (α-甲基吡咯)
NO2
N
3-硝基吡啶 (β -硝基吡啶)
2、环上有两个或两个以上相同杂原子时，连接有氢 或取代基的杂原子编号为1，并使这些杂原子所在 位次的数字之和为最小。
H 3C 4 N 3 512 N H
等电子的共轭体系。 （×）
4、下列不具有芳香性的是（ C）
A、吡啶 B、吡咯
C、环已烯
D、苯
5、①吡啶 ②苯 ③吡咯发生亲电取代反应的活性顺序为（ C）
A、①＞②＞③
B、②＞①＞③
C、③＞②＞①
D、①＞③＞②
6、下列化合物中属于杂环化合物的是（ C ）
O O
A、
N
S
H
B、
C、
O C
Байду номын сангаасO C O
D、
7、吡咯比吡啶的碱性弱是因为（ D）
N上的孤对电子不参与共轭，有一定的碱性。
1、吡啶的碱性
吡啶具有弱碱性（pKb=8.8）
+ HCl
N
NCl H
碱性：脂肪胺 > 氨 >吡啶>苯胺>吡咯
2、吡啶的亲电取代反应
吡啶：比苯难发生亲电取代反应。
在强烈条件下才能进行，取代基主要进入β 位。
+ HNO3 H2SO4
N
300℃
NO 2
共轭的结果，使N—H键的极性增加，有一定的酸性
13.2.2 亲电取代反应
吡咯：比苯容易发生亲电取代反应。 位的电子云密度比β位大，亲电取代优先发生位
I
I
N
+ I2 NaOH
四碘吡咯
IN I
H
H
13.2.3 吡咯的酸碱性
吡咯具有一定的弱酸性：
N +KOH
H
N +H2O
K+
碱性：苯胺>吡咯
本章主要讨论那些环系比较稳定，并且有不同程 度芳香性的杂环化合物，即芳杂环化合物。
13.1 杂环化合物的分类和命名
1.分类
按杂环的骨架分为单杂环和稠杂环。 单杂环又按环的大小分为五元杂环和六元杂环。
O 五元单杂环
六元单杂环
N
稠杂环常由苯环与单杂环稠合或单杂环互相稠合而成。
N
N
N
N H
N
+ HNO3
H2SO4 50-60℃
NO 2
亲电取代活性顺序：吡咯>苯>吡啶
3、吡啶的亲核取代反应（不作要求）
4、吡啶的氧化和还原反应
吡啶不易被氧化,但侧链易被氧化
CH3 KMnO4
N
+
H△
COOH -吡啶甲酸
N
吡啶的还原加氢比苯容易，生成六氢吡啶（不作要求）
Pt
+ H2
N
N
H
六氢吡啶 （哌啶）
4-甲基咪唑
NH2 N
N
4-氨基嘧啶
练习：
H3C
O CH3
2,4-二甲基呋喃
CH3 N
3-甲基吡啶
C 2H 5
N H
3-乙基吡咯
CH3 N
N
4-甲基嘧啶
13.2 五元杂环化合物
13.2.1 结构与性质
N 吡咯
H
N：2s22p3 sp2杂化
π56共轭体系 有芳香性
吡咯N上孤对电子参与共轭，环上的电子云密度增 加，亲电取代比苯容易。
13.2.4 吡咯的衍生物（不作要求） 13.2.5 咪唑及衍生物（不作要求）
13.2.6 噻唑、噻嗪及衍生物（不作要求）
13.3 六元杂环化合物
13.3.1吡啶的结构与性质
N
N：2s22p3 sp2杂化
π66共轭体系 有芳香性
吡啶N上孤对电子不参与共轭，由于N的电负性较C 大，使碳环上的电子云密度向氮原子转移而降低，亲 电取代比苯难。
苯环与单杂环
NN
H
单杂环与单杂环
2.命名
主要采用外文音译法，把杂环化合物的英文 名称的汉字译音加“口”字旁表示。
呋喃（furan）、吡啶（pyridine） 根据国际通用名称音译，使用方便，缺点是
名称和结构之间没有任何联系。
五元单杂环
O
furan 呋喃
N
H
pyrrole 吡咯
S
thiophene 噻吩
13.3.2 吡啶的衍生物（不作要求） 13.3.3 嘧啶及衍生物（不作要求）
13.4 稠杂环化合物（不作要求）
练习
1、吡啶是六员环、吡咯是五员环，所以吡啶的碱性比吡咯强。 （×）
2、吡咯的碱性比苯胺弱，是因为吡咯氮上只连1个氢，而苯
胺氮上连2个氢。
（×）
3、吡咯和吡啶上的N原子都是sp2杂化，均与其他碳原子形成
N
N
S
thiazole 噻唑
N H
imidazole 咪唑
六元单杂环
N
O
N
N
pyran pyridine pyrimidine
吡喃 吡啶
嘧啶
稠杂环
N
N
N
quinoline 喹啉
N H
indole 吲哚
NN H
purine 嘌呤
注：红色字体的杂环结构必须记住
杂环化合物的编号原则
1、环上只有一个杂原子时，杂原子的编号为1。 有时用希腊字母编号，靠近杂原子的碳原子为α位， 其次为β位，再次为γ位。
第13章 杂环化合物
碳原子和其它非碳原子组成的环状有机化合 物称为杂环化合物。
O N
非碳原子叫做杂原子，常见的有氮、氧、硫。
环醚、内酯、交酯、环状酸酐、内酰胺等与相应 的开链化合物性质相似，又容易开环，所以不属于 杂环化合物。
已知的天然产物中，杂环化合物超过半数，分布 极广。如：叶绿素、血红素、核酸和许多药物，均 含有杂环结构。
43
α’ 5
α2
H3C
O
CH3
1
2,5-二甲基呋喃
(α, α’-二甲基呋喃)
2
N H
1
CH3
2-甲基吡咯 (α-甲基吡咯)
NO2
N
3-硝基吡啶 (β -硝基吡啶)
2、环上有两个或两个以上相同杂原子时，连接有氢 或取代基的杂原子编号为1，并使这些杂原子所在 位次的数字之和为最小。
H 3C 4 N 3 512 N H
等电子的共轭体系。 （×）
4、下列不具有芳香性的是（ C）
A、吡啶 B、吡咯
C、环已烯
D、苯
5、①吡啶 ②苯 ③吡咯发生亲电取代反应的活性顺序为（ C）
A、①＞②＞③
B、②＞①＞③
C、③＞②＞①
D、①＞③＞②
6、下列化合物中属于杂环化合物的是（ C ）
O O
A、
N
S
H
B、
C、
O C
Байду номын сангаасO C O
D、
7、吡咯比吡啶的碱性弱是因为（ D）
N上的孤对电子不参与共轭，有一定的碱性。
1、吡啶的碱性
吡啶具有弱碱性（pKb=8.8）
+ HCl
N
NCl H
碱性：脂肪胺 > 氨 >吡啶>苯胺>吡咯
2、吡啶的亲电取代反应
吡啶：比苯难发生亲电取代反应。
在强烈条件下才能进行，取代基主要进入β 位。
+ HNO3 H2SO4
N
300℃
NO 2
共轭的结果，使N—H键的极性增加，有一定的酸性
13.2.2 亲电取代反应
吡咯：比苯容易发生亲电取代反应。 位的电子云密度比β位大，亲电取代优先发生位
I
I
N
+ I2 NaOH
四碘吡咯
IN I
H
H
13.2.3 吡咯的酸碱性
吡咯具有一定的弱酸性：
N +KOH
H
N +H2O
K+
碱性：苯胺>吡咯