1、第十章 杂环化合物和生物碱第一节 杂环化合物本文档由【 中文 word 文档库】 提供，转载分发敬请保留本信息；中文 word 文档库免费提供海量范文、教育、学习、政策、报告和经济类 word文档。word 文档分子中含有由碳原子和其它原子共同组成的环的化合物称为杂环化合物。杂环中的非碳原子称为杂原子，最常见的杂原子有 N、O、S 等。象环醚、内酯、环酐及内酰胺等似乎也应属于杂环化合物。但是，由于这些环状化合物容易开环形成脂肪族化合物，其性质又与相应的脂肪族化合物类似，因此，一般不放在杂环化合物中讨论。一.杂环化合物的分类和命名(一)分类根据环数的多少分为单杂环和多杂环；单杂环又可根据成环原子
2、数的多少分为五元杂环及六元杂环等；多杂环可分为稠杂环、桥杂环及螺杂环，其中以稠杂环较为常见。(二)命名杂环化合物的名称包括杂环母体及环上取代基两部分。杂环母环的命名有音译法和系统命名法 2 种。1.音译法音译法是用外文谐音汉字加“口”偏旁表示杂环母环的名称。如呋喃、吡咯等.O S HNNS N HNNHN呋喃 噻吩 吡咯 噻唑 吡唑 咪唑N NNNNNN O吡啶 哒嗪 嘧啶 吡嗪 吡喃N N HN喹啉 异喹啉 吲哚2.系统命名法系统命名法是把杂环看作杂原子转换了相应碳环中的碳原子，命名时以相应的碳环为母体，在碳环名称前加上杂原子的名称，称为“某（杂）某” 。如吡啶称为氮（杂）苯，喹啉称为 1-
3、氮（杂）萘。氧杂茂(呋喃) 硫杂茂 (噻吩) 氮杂苯(吡啶) 氮杂茂(吡咯)杂环上有取代基时,应标明取代基的位次. 杂环母环的编号规则:(1)含 1 个杂原子的杂环，从杂原子开始用阿拉伯数字或从靠近杂原子的碳原子开始用希腊字母编号。(2)如有几个不同的杂原子时，则按 O、S、-NH-、-N=的先后顺序编号，并使杂原子的编号尽可能小。(3)有些稠杂环母环有特定的名称和编号原则。2-硝基吡咯 4-甲基吡啶 2-甲基-5-苯基噻唑(-硝基吡咯) (-甲基吡啶)3-甲基-8-羟基喹啉 1-甲基-7-氯异喹啉 1-甲基-2-巯基咪唑2-呋喃甲醛（糠醛） 2-噻吩磺酸 3-吡啶甲酰胺(-呋喃甲醛) (-噻
4、吩磺酸) (-吡啶甲酰胺)二. 杂环化合物的结构和性质(一) 杂环化合物的结构O NSNHO2 NCH3 NSC6H5CH3NCH3OH CH3NCl NCH3NSHOCHO SSO3HNCONH2OSNHSONH56 = 64n + 2 3O P 3P HPOHN 五元环中的呋喃、吡咯、噻吩和六元环中的吡啶是具有代表性的杂环母核,在结构上存在一些共同的特点:1.环上的 C 原子和杂原子都是以 SP2 杂化轨道相重叠,形成 键的,各原子处在同一平面上.2.环内原子中未参加杂化的 P-轨道,均垂直于环的平面,且相互重叠,形成闭合的大 键. 电子数符合休克尔规则(4n+2), 所以表现出与苯相似的
5、芳香性 . 但由于环中杂原子的电负性大小不同，电子云密度平均化程度也不同，所以芳香性强弱有所差异。其中氧原子的电负性较大，不易提供电子参与共轭体系，因此呋喃环上电子云密度平均化程度较小，芳香性也较弱。硫原子电负性在三者中最小，参与共轭的双是一对 3P 电子，电子受核约束力较小容易供出，因此噻吩环上电子云密度平均程度较大，芳香性较强。除吡啶外,它们的芳香性都小于电子云密度高度平均化的苯环.芳香性: 吡啶 苯 噻吩 吡咯 呋喃(二) 杂环化合物的性质1.亲电取代呋喃、吡咯和噻吩的分子中杂原子提供了 2 个电子参与环的共轭，使环碳原子电子云密度有所增大，因而亲电取代反应比苯容易进行，且主要发生在 位
6、上;而吡啶的亲电取代比苯难,且主要发生在 位上.亲电取代反应的活性顺序为: 呋喃 吡咯 噻吩 苯 吡啶(1)卤代反应呋喃、噻吩、吡咯比苯活泼，一般不需催化剂就可直接卤代.O+Br2 1,4-二 氧 六 环 O Br +HCl室 温-溴代呋喃S+Br2 HAc S Br +HCl-溴代噻唑吡咯极易卤代，例如与碘-碘化钾溶液作用，生成的不是一元取代产物，而是四碘吡咯。N N NH -C_ sp2N_ sp2 66NP sp2NHN+4I2 KIHNIII I+HI2,3,4,5-四碘吡咯吡啶的卤代反应比苯难，不但需要催化剂，而且要在较高温度下进行。N+Br2 FeBr3300oCNBr+HBr-溴
7、代吡啶(2)硝化反应在强酸作用下, 呋喃与吡咯很容易开环而形成聚合物,因此,不能像苯一样用一般方法进行硝化,而必须用特殊硝化剂. 五元杂环的硝化，一般用比较温和的非质子硝化剂乙酰基硝酸酯（CH 3COONO2）和在低温度下进行，硝基主要进入 -位.吡啶的硝化反应需在浓酸和高温下才能进行，硝基主要进 -位。(3)磺化反应呋喃、吡咯对酸很敏感，强酸能使它们开环聚合，因此常用温和的非质子磺化试剂，如用吡啶与三氧化硫的加合物作为磺化剂进行反应.-呋喃磺酸+ 3O P2 3P +S SOword 文档HNNHNHN NNNHNOO OHHONNNNOO NNNNOOHNNNNOOH CH3CH3CH3CH3 CH3CH3 CH3
