第十四章杂环化合物
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燃爆危险：易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇 明火、高热能引起燃烧爆炸。其蒸气比空气重，能在较低处扩 散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。
噻吩(Thiophene)是最简单的含硫五元杂环化合物，存在于 煤焦油和页岩油中。无色流动性、有难闻的臭味的液体，熔点38.2℃，沸点84.2℃ ，易燃、有毒，经皮肤吸收或吸入蒸气会 引起中毒。其蒸气与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引 起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。其蒸气比空气重，能在 较低处扩散到相当远的地方第十，四章遇杂火环化源合物会着火回燃。
通常杂原子有：O 、N 、S 等
这种环状化合物具有芳香结构（闭合共轭体系）和一定
程度的稳定性。
OO 内酯
O NH 内酰胺
O O O 环状酸酐
CH2—CH2 O
环氧化合物
从形式上看，它们都是含杂原子的环状化合物，但其性 质与相应的开链化合物相第十似四，章杂不环化属合物于杂环化合物讨论的范畴。
一 、杂环化合物的分类和命名
的起始原料。
第十四章杂环化合物
吡咯（Pyrrole）是最简单的含氮五元杂环化合物，主要存 在于骨焦油中，煤焦油中存在的量很少。
健康危害：吡咯属低毒类，虽然急性口服毒性不强，但有 积蓄性毒性，注射于哺乳动物能使尿变色。对中枢神经系统有 抑制麻醉作用，吸入蒸气可致麻醉，并可引起体温持续增高。 吡咯在空气中加热能产生毒性强的气体，使用时需加注意。
呋喃（Furan）是最简单的含氧五元杂环化合物。它存在
于松木焦油中，为无色液体，沸点为32℃，具有类似氯仿的气
味，难溶于水，易溶于有机溶剂，常用作溶剂。它有麻醉和弱
刺激作用，极度易燃。吸入后可引起头痛、头晕、恶心、呼吸
衰竭。呋喃具有毒性且致癌。呋喃环具有芳环性质，可发生卤
化、硝化、磺化等亲电取代反应，常作为合成其他复杂有机物
中
心
O··呋喃Biblioteka 环 ）六 （富电子
电
子
S··
噻吩
· ·
·
·
sp2杂化轨道
··
N—H
·
·
··
N
P 轨道
·
吡咯的分子结构
··
·
·· O ··
·
呋喃的分子结构
· ·
· ·· S·
·
噻吩的分第子十结四构章杂环化合物
N原子杂化轨道 体系中π 电子数：
· ·· ·O
··
4+2=6 符合休克
O原子杂化轨道 尔 4 n + 2
N3
4
3
7
N2
8OH 1
8-羟基喹啉
5
2
N1
4-甲基咪唑
5
2
N1
CH3
N-甲基吡咯
或1-甲基吡咯
4
N3
4
CH3-5 S 2
5 6
5-甲基第噻1 十唑四章杂环化3合-吲物哚7乙酸
β 3-CH2COOH
N1
2α
或β-吲哚乙酸
第二节 五元杂环化合物
典型的五元杂环是呋喃、吡咯、噻吩。它们是最重要的含 一个杂原子的五元环化合物。它们的衍生物不单种类繁多，而 且有些是重要的工业原料，有些具有重要的生理作用。
有 机 化 学
第十四章
杂环化合物
第十四章杂环化合物
ORGANIC CHEMISTRY
学习内容
1.基本掌握杂环化合物的命名规则 2.掌握五元杂环化合物的物理和化学性质 3.掌握六元杂环化合物的物理和化学性质 4.了解部分稠杂环化合物和生物碱的性质
第十四章杂环化合物
ORGANIC CHEMISTRY
在自然界中杂环化合物分布很广 如：使植物中成绿色的叶绿素 使血液成红色的血红素 具有遗传作用的核酸
嘧啶
N
N Pyrazine
吡嗪
√
第十四章杂环化合物
稠杂环
N Quinoline
喹啉
√
N H Indole
吲哚
√
N Isoquinoline
异喹啉
N N
NN
喋啶
N
吖啶
√
N
N
N
N H
Purine
嘌啉
N H Carbazole
咔唑
√
第十四章杂环化合物
2.环上有取代基时，应以杂环为母体，将杂环母核编号 ① 杂原子编号最小（即从杂原子开始编号）；
噻吩侵入途径为吸入、食入、经皮吸收，具有引起兴奋和 痉挛的作用，其蒸气刺激呼吸道粘膜，对造血系统亦有毒性 作用(刺激骨髓中白细胞的生命)。急救方法：
皮肤接触：脱去污染的衣服，立即用流动清水彻底冲洗。 眼睛接触：立即提起眼睑，立即用流动清水彻底冲洗。 吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。呼吸困难时给输氧， 呼吸停止时，立即进行人工呼吸，就医。 食入：误服者给饮大量温水，催吐，就医。
1. 音译名 （同音汉字加“口”字旁）
单环：
含一个杂原子
O√
Furan
N√
H Pyrrole
S√
Thiophene
五元环
呋喃
吡咯
噻吩
含两个杂原子 咪唑
噻唑
第十四章杂环化合物
吡唑
异噻唑
N
含一个杂原子： Pyridine 吡啶
√
六元环
O Pyran
吡喃
含两个杂原子： N
N Pyridazine
哒嗪
N
N Pyrimidine
一、 呋喃、吡咯、噻吩的结构与芳香性
物理方法证明：呋喃、吡咯、噻吩都是平面结构，环上所 有原子都是SP2 杂化，各原子均以SP2 杂化轨道重叠形成σ键。
碳原子未杂化的 P 轨道中有一个电子，杂原子的 P 轨道 中有一对电子，P 轨道互相平行重叠，形成闭合的共轭体系。
第十四章杂环化合物
··
N H
吡咯 五
编号原则
② 环上含两个以上相同杂原子时，应使杂原子的 编号最小（一般从连有取代基的杂原子开始）；
③ 环上有不同杂原子时，按O、S、N的顺序编号；
④ 尽可能使连有取代基的碳原子编号最小。
4β
5
3-CH3
6 N 2α 1
3-甲基吡啶 或β-甲基吡啶
4
5 N3 6 N1 -2NH2 2-氨基嘧啶
5 6
4 3 CH34-
规则，故
三个杂环
· ·· ·S
··
均具有芳 香性
S原子杂化轨道
吡咯的结构:
N
共轭效应是给电子的。 诱导效应是吸电子的。
孤电子对在p轨道上。
吡咯 结构：吡咯N是sp2杂化，孤电子对参与共轭。 反应：碱性较弱，环易发生亲电取代反应，环上相当于
有一个邻对位定位基。
呋喃、噻吩的结构请同学自己分析。
第十四章杂环化合物
它们都具有重要的生理作用。 许多中草药的有效成分大都含有含氮杂环化合物，部 分维生素和抗菌素以及一些植物色素和植物染料都含有杂 环，不少合成药物和合成染料也含杂环。
O Furan
呋喃
N H Pyrrole
S Thiophene
吡第咯十四章杂环化合物噻吩
第一节 杂环化合物的分类和命名
杂环化合物是指一类环状有机化合物，构成环的原子 除碳外还有其它原子（杂原子）。
三种杂环具有一定程度的芳香性，杂原子电负性大小：
O (3.5) ＞ N (3.0) ＞ S (2.5)
噻吩(Thiophene)是最简单的含硫五元杂环化合物，存在于 煤焦油和页岩油中。无色流动性、有难闻的臭味的液体，熔点38.2℃，沸点84.2℃ ，易燃、有毒，经皮肤吸收或吸入蒸气会 引起中毒。其蒸气与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引 起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。其蒸气比空气重，能在 较低处扩散到相当远的地方第十，四章遇杂火环化源合物会着火回燃。
通常杂原子有：O 、N 、S 等
这种环状化合物具有芳香结构（闭合共轭体系）和一定
程度的稳定性。
OO 内酯
O NH 内酰胺
O O O 环状酸酐
CH2—CH2 O
环氧化合物
从形式上看，它们都是含杂原子的环状化合物，但其性 质与相应的开链化合物相第十似四，章杂不环化属合物于杂环化合物讨论的范畴。
一 、杂环化合物的分类和命名
的起始原料。
第十四章杂环化合物
吡咯（Pyrrole）是最简单的含氮五元杂环化合物，主要存 在于骨焦油中，煤焦油中存在的量很少。
健康危害：吡咯属低毒类，虽然急性口服毒性不强，但有 积蓄性毒性，注射于哺乳动物能使尿变色。对中枢神经系统有 抑制麻醉作用，吸入蒸气可致麻醉，并可引起体温持续增高。 吡咯在空气中加热能产生毒性强的气体，使用时需加注意。
呋喃（Furan）是最简单的含氧五元杂环化合物。它存在
于松木焦油中，为无色液体，沸点为32℃，具有类似氯仿的气
味，难溶于水，易溶于有机溶剂，常用作溶剂。它有麻醉和弱
刺激作用，极度易燃。吸入后可引起头痛、头晕、恶心、呼吸
衰竭。呋喃具有毒性且致癌。呋喃环具有芳环性质，可发生卤
化、硝化、磺化等亲电取代反应，常作为合成其他复杂有机物
中
心
O··呋喃Biblioteka 环 ）六 （富电子
电
子
S··
噻吩
· ·
·
·
sp2杂化轨道
··
N—H
·
·
··
N
P 轨道
·
吡咯的分子结构
··
·
·· O ··
·
呋喃的分子结构
· ·
· ·· S·
·
噻吩的分第子十结四构章杂环化合物
N原子杂化轨道 体系中π 电子数：
· ·· ·O
··
4+2=6 符合休克
O原子杂化轨道 尔 4 n + 2
N3
4
3
7
N2
8OH 1
8-羟基喹啉
5
2
N1
4-甲基咪唑
5
2
N1
CH3
N-甲基吡咯
或1-甲基吡咯
4
N3
4
CH3-5 S 2
5 6
5-甲基第噻1 十唑四章杂环化3合-吲物哚7乙酸
β 3-CH2COOH
N1
2α
或β-吲哚乙酸
第二节 五元杂环化合物
典型的五元杂环是呋喃、吡咯、噻吩。它们是最重要的含 一个杂原子的五元环化合物。它们的衍生物不单种类繁多，而 且有些是重要的工业原料，有些具有重要的生理作用。
有 机 化 学
第十四章
杂环化合物
第十四章杂环化合物
ORGANIC CHEMISTRY
学习内容
1.基本掌握杂环化合物的命名规则 2.掌握五元杂环化合物的物理和化学性质 3.掌握六元杂环化合物的物理和化学性质 4.了解部分稠杂环化合物和生物碱的性质
第十四章杂环化合物
ORGANIC CHEMISTRY
在自然界中杂环化合物分布很广 如：使植物中成绿色的叶绿素 使血液成红色的血红素 具有遗传作用的核酸
嘧啶
N
N Pyrazine
吡嗪
√
第十四章杂环化合物
稠杂环
N Quinoline
喹啉
√
N H Indole
吲哚
√
N Isoquinoline
异喹啉
N N
NN
喋啶
N
吖啶
√
N
N
N
N H
Purine
嘌啉
N H Carbazole
咔唑
√
第十四章杂环化合物
2.环上有取代基时，应以杂环为母体，将杂环母核编号 ① 杂原子编号最小（即从杂原子开始编号）；
噻吩侵入途径为吸入、食入、经皮吸收，具有引起兴奋和 痉挛的作用，其蒸气刺激呼吸道粘膜，对造血系统亦有毒性 作用(刺激骨髓中白细胞的生命)。急救方法：
皮肤接触：脱去污染的衣服，立即用流动清水彻底冲洗。 眼睛接触：立即提起眼睑，立即用流动清水彻底冲洗。 吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。呼吸困难时给输氧， 呼吸停止时，立即进行人工呼吸，就医。 食入：误服者给饮大量温水，催吐，就医。
1. 音译名 （同音汉字加“口”字旁）
单环：
含一个杂原子
O√
Furan
N√
H Pyrrole
S√
Thiophene
五元环
呋喃
吡咯
噻吩
含两个杂原子 咪唑
噻唑
第十四章杂环化合物
吡唑
异噻唑
N
含一个杂原子： Pyridine 吡啶
√
六元环
O Pyran
吡喃
含两个杂原子： N
N Pyridazine
哒嗪
N
N Pyrimidine
一、 呋喃、吡咯、噻吩的结构与芳香性
物理方法证明：呋喃、吡咯、噻吩都是平面结构，环上所 有原子都是SP2 杂化，各原子均以SP2 杂化轨道重叠形成σ键。
碳原子未杂化的 P 轨道中有一个电子，杂原子的 P 轨道 中有一对电子，P 轨道互相平行重叠，形成闭合的共轭体系。
第十四章杂环化合物
··
N H
吡咯 五
编号原则
② 环上含两个以上相同杂原子时，应使杂原子的 编号最小（一般从连有取代基的杂原子开始）；
③ 环上有不同杂原子时，按O、S、N的顺序编号；
④ 尽可能使连有取代基的碳原子编号最小。
4β
5
3-CH3
6 N 2α 1
3-甲基吡啶 或β-甲基吡啶
4
5 N3 6 N1 -2NH2 2-氨基嘧啶
5 6
4 3 CH34-
规则，故
三个杂环
· ·· ·S
··
均具有芳 香性
S原子杂化轨道
吡咯的结构:
N
共轭效应是给电子的。 诱导效应是吸电子的。
孤电子对在p轨道上。
吡咯 结构：吡咯N是sp2杂化，孤电子对参与共轭。 反应：碱性较弱，环易发生亲电取代反应，环上相当于
有一个邻对位定位基。
呋喃、噻吩的结构请同学自己分析。
第十四章杂环化合物
它们都具有重要的生理作用。 许多中草药的有效成分大都含有含氮杂环化合物，部 分维生素和抗菌素以及一些植物色素和植物染料都含有杂 环，不少合成药物和合成染料也含杂环。
O Furan
呋喃
N H Pyrrole
S Thiophene
吡第咯十四章杂环化合物噻吩
第一节 杂环化合物的分类和命名
杂环化合物是指一类环状有机化合物，构成环的原子 除碳外还有其它原子（杂原子）。
三种杂环具有一定程度的芳香性，杂原子电负性大小：
O (3.5) ＞ N (3.0) ＞ S (2.5)