杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名课件

第十五章

杂环化合物杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名第十五章杂环化合物杂环化合物内容第一节杂1

主要内容第一节杂环化合物的分类和命名第二节六元杂环化合物第三节五元杂环化合物

杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名主要内容第一节杂环化合物的分类2第一节杂环化合物的分类和命名1、脂杂环

没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。三元杂环四元杂环五元杂环七元杂环(氮杂环丙烷)(β-丙内酯)(β-丙内酰胺)(顺丁烯二酸酐)(氧杂)(1H-氮杂)(环氧乙烷)（一）分类杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名第一节杂环化合物的分类和命名1、脂杂环没有32、芳杂环具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环苯并杂环杂环并杂环五元杂环六元杂环呋喃噻吩吡咯噁唑噻唑咪唑吡唑吡啶嘧啶吡喃(无芳香性)吲哚喹啉异喹啉嘌呤杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2、芳杂环具有芳香特征的杂环化合物称为芳4(二)命名命名原则:杂环的命名常用音译法，是按外文名词音译成带“口”字旁的同音汉字。

当环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起依次用1,2,3,…(或α,β,γ…)编号。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(二)命名命名原则:杂环的命名常用音译5

编号从杂原子开始。遇两相同杂原子,则由带取代基(或H)的杂原子开始。含多个不同杂原子,则按O、S、-NH-,-N=顺序依次编号。编号时杂原子的位次数字之和应最小。咪唑噻唑噁唑嘧啶杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名编号从杂原子开始。遇两相同杂原子,则由带取代基(或H)的6五元杂环呋喃(furan)噻吩(thiophene)吡咯(pyrrole)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名五元杂环呋喃(furan)噻吩(thiophene)吡咯(p7六元杂环吡啶(pyridine)吡喃(pyran)γ-吡喃酮(γ-pyrone)α-吡喃酮(α-pyrone)哒嗪(pyridazine)嘧啶(pyrimidine)吡嗪(pyrazine)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名六元杂环吡啶(pyridine)吡喃(pyran)γ-吡喃酮85-硝基-2-呋喃甲醛N,N-二乙基-3-吡啶甲酰胺1,3,7-三甲基嘌呤-2,6-二酮将取代基名称连同位号置杂环名前或名后。

[环上有取代基的杂环]N,N-二乙基烟酰胺咖啡因12345123123456789杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名5-硝基-2-呋喃甲醛N,N-二乙基-39喹啉(quinoline)异喹啉(isoquinoline)苯并吡喃(benzopyran)苯并--吡喃酮(benzo--pyrone)六元杂环苯并环系五元杂环苯并环系苯并呋喃(benzofuran)苯并噻吩(benzothiophene)苯并吡咯吲哚(indole)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名喹啉异喹啉苯并吡喃(benzopyran)苯并--吡喃酮六10咔唑carbazole吖啶acridine吩嗪phenazine吩噻嗪phenothiazine杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名咔唑carbazole吖啶acridine吩嗪phenazi11盐酸氯丙嗪结构和命名2-氯-10H-吩噻嗪-10-N，N-二甲基-丙胺-盐酸盐2-Chloro-10H-henothazine10-N,N-dimethyl-propanamine临床应用多方面的药理作用，安定作用较强治疗精神分裂症和狂躁症12345678910杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名盐酸氯丙嗪结构和命名临床应用12345678910杂环化12杂环并杂环嘌呤(purine)7H-嘌呤(purine)蝶啶pteridine杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名杂环并杂环嘌呤(purine)7H-嘌呤(purine)蝶啶13有特定名称稠杂环的编号吲哚嘌呤喹啉稠杂环编号原则杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名有特定名称稠杂环的编号吲哚14没有特定名称稠杂环母环命名规则噻吩并吡咯萘并呋喃5-苯基咪唑并噻唑1，基本环选择原则按N,O,S顺序；最大环；杂原子数目及种类最多环；都相同时稠合前编号最低的命名：附加环并基本环杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名没有特定名称稠杂环母环命名规则噻吩并吡152，稠合边的表示方法按照单环时对每个环编号保证稠合原子序数较小，如下图黑色和红色编号。基本环1-2号称为a边;2-3号位为b….,附加环用1、2、3等表示原子位置4-甲基噻吩并[2,3-b]呋喃6-甲基噻吩并[3,2-b]呋喃3，周边编号方法将整个分子作为一个整体编号，从基本环1号开始将基本环编号完再到附加环;稠原子不是杂原子不编号，如上面紫红色编号杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2，稠合边的表示方法按照单环时对每个环编号保证稠合原子序数较165-苯基咪唑并[2,1-b]噻唑噻吩并[3,2-b]吡咯萘并[1,2-b]呋喃

5-苯基咪唑并[2,1-b]噻唑噻吩并吡咯萘并呋喃5-苯基咪唑并噻唑杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名5-苯基咪唑并[2,1-b]噻唑噻吩并[3,2-b]吡咯17卡马西平Carbamazepine酰胺咪嗪结构和命名5H-二苯并[b，f]氮杂卓-5-甲酰胺5H-Dibenz[b，f]azepine-5-carboxamide抗癫痫药物12345678910111234567杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名卡马西平Carbamazepine结构和命名抗癫痫药物12185-乙基-5-（3-甲基丁基）-2，4，6-（1H，3H，5H）嘧啶三酮5-Ethyl-5-(3-methylbutyl)-2，4，6-（1H，3H，5H）-pyrimidinetrione镇静催眠药物——异戊巴比妥杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名5-乙基-5-（3-甲基丁基）-2，4，6-（1H，3H，519sp2杂化未共用电子对占据sp2杂化轨道，与环共平面，不能参与环系的共轭p轨道与环平面垂直，相互重叠形成六个原子在内的闭合共轭体系第二节六元杂环化合物(一)吡啶共轭效应和诱导效应都是吸电子的杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名sp2杂化未共用电子对占据sp2杂化轨道，与环共平面，不能参20吡啶的结构动画杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名吡啶的结构动画杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类21结构：吡啶N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭。反应：碱性较强。环不易发生亲电取代反应但易发生亲核取代反应。发生亲电取代反应时，环上N起间位定位基的作用。发生亲核取代反应时，环上N起邻对位定位基的作用。N原子在环上——共轭效应和诱导效应都是吸电子的杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名结构：吡啶N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭。N原子在环上—222物理性质氮原子的电负性较大,使吡啶有较大极性,其偶极距数值较大.吡啶能与水以任意比例混溶,又能溶解大多数极性或非极性有机化合物,甚至许多无机盐类,是一个良好的溶剂。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2物理性质氮原子的电负性较大,使吡啶有较大极性,其偶极距数233化学反应(1)氮原子上的反应——碱性和成盐吡啶N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭，可以与质子结合或给出电子，显弱碱性。利用它的碱性，可从混合物中分离吡啶类化合物，在化学反应中还可用作催化剂和除酸剂。相对电子云密度杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名3化学反应(1)氮原子上的反应——碱性和成盐吡啶N是sp24比较三甲基胺、吡啶、苯胺和吡咯的碱性大小脂肪胺（2°>1°>3°）>氨>芳香胺杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名比较三甲基胺、吡啶、苯胺和吡咯的碱性大小脂肪胺（2°>1°>25(A)吡啶N的亲核性：与亲电试剂生成吡啶鎓盐或络合物（2）吡啶的亲电取代反应NO2+BF4-

乙醚室温CH3IRCOClH+SO3Br2CCl4石油醚杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(A)吡啶N的亲核性：与亲电试剂生成吡啶鎓盐或络合物（2）26吡啶盐的两个十分重要的用途：*1可用来做温和的磺化、硝化、卤化、烷基化、酰基化的试剂*2利用吡啶N的烷基化反应制备醛杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名吡啶盐的两个十分重要的用途：*1可用来做温和的磺化、硝化、27良好的酰化剂杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名良好的酰化剂杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和28(B)在C上发生亲电取代反应

N吸电子，类似硝基苯，环上碳反应活性低，在位上即3-位碳上反应。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(B)在C上发生亲电取代反应杂环化合物杂环化合物内容第29杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名30反应特点*1不能发生傅氏烷基化、酰基化反应。*2硝化、磺化、卤化必须在强烈条件下才能发生；*3吡啶环上有给电子基团时，亲电反应活性增高；*4吡啶N可以看作是一个间位定位基。进攻2位进攻3位进攻4位更稳定正电荷在电负性大的原子上不稳定正电荷在电负性大的原子上不稳定杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名反应特点*1不能发生傅氏烷基化、酰基化反应。31由吡啶的共振式分析:结论:1.环上带正电,不利于亲电取代2.b位的正电荷密相对较低解释原因:杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名由吡啶的共振式分析:结论:1.环上带正电,不利于亲321.取代在a

位由取代反应的中间体稳定性分析杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名1.取代在a位由取代反应的中间体稳定性分析杂环化合物杂332.取代在b

位3.取代在g

位中间体较为稳定杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2.取代在b位3.取代在g位中间体较为稳定杂环化34实验事实：钝化和b取代杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名实验事实：钝化和b取代杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化35其它反应现象环上有给电子基时反应相对较易进行杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名其它反应现象环上有给电子基时反应相对较易进行杂环化合物杂环化36（A）置换易离去基团的亲核取代反应

如在,γ位有好的离去基团，如Cl、-NO2、Br，可以与氨（或胺）、烷氧化物、水等亲核试剂发生亲核取代反应（在亲核取代反应中，吡啶N对邻、对位活化）。（3）吡啶的亲核取代反应4-吡啶酮杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（A）置换易离去基团的亲核取代反应如在,γ位37杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名38（B）置换氢的亲核取代反应一般机制：*1负氢不易离去，亲核试剂要是强碱，一般需要一个氧化剂作为负氢的接受体；*2亲核取代优先在α位上发生，如果α位上有取代基，则反应在γ位上发生。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（B）置换氢的亲核取代反应一般机制：*1负氢不易离去，39实例：齐齐巴宾(Chichibabin,A.E.)反应——氨化

定义：吡啶与氨基钠作用生成2-氨基吡啶的反应称为齐齐巴宾反应。H2O+NaNH2100oCC6H5N(CH3)2杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名实例：齐齐巴宾(Chichibabin,A.E.)反应——40吡啶环本身不易被氧化，但它的侧链很容易被氧化成醛或羧酸。(吡啶氧化物)还原反应(4)氧化和还原反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名吡啶环本身不易被氧化，但它的侧链很容易被氧化成醛或羧酸。(吡41氧化在侧链上杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名氧化在侧链上杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类42氧化在N上复习：叔胺的氧化吡啶的类似反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名氧化在N上复习：叔胺的氧化吡啶的类似反应杂环化合物杂环化43

N-氧化吡啶的性质：比吡啶易与亲电试剂或亲核试剂反应(a)与亲电试剂的亲电取代(b)与亲核试剂的亲核加成杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名N-氧化吡啶的性质：比吡啶易与亲电试剂或亲核试剂反应(a)44由反应过程分析（中间体的稳定性分析）亲电取代及进一步的反应过程杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名由反应过程分析（中间体的稳定性分析）亲电取代及进一步的反应过45(二）喹啉和异喹啉喹啉和异喹啉：1结构与物理性质：结构：*杂环部分性质象吡啶(碱性和亲核性、亲电取代、亲核取代、氧化反应、还原反应、支链上的反应)*碳环部分性质象萘(亲电取代及其取代定位作用)碱性强弱：喹啉＜吡啶＜异喹啉杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(二）喹啉和异喹啉喹啉和异喹啉：1结构与物理性质：结构：46喹啉在常温时是无色油状液体，有类似吡啶的恶臭，沸点238℃，异喹啉为低熔点的固体，气味类似于苯甲醛，熔点26℃，沸点243℃。物理性质：杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名喹啉在常温时是无色油状液体，有类似吡啶的恶臭，物理性质：杂环47（1）亲电取代反应:反应产物受介质的影响。若反应在酸性介质中进行，取代主要在苯环上发生。喹啉主要发生在C-5与C-8位，而异喹啉以C-5产物为主。2化学反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（1）亲电取代反应:反应产物受介质的影响。若反应在酸性48（2）亲核取代反应亲核取代反应主要在吡啶环上发生，喹啉的反应位置在2位和4位(2位为主)，异喹啉在1位；杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（2）亲核取代反应亲核取代反应主要在吡啶环上49实例：杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名实例：杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名50杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名51（3）氧化反应*1喹啉和异喹啉与绝大多数氧化剂不发生反应；*2与高锰酸钾能发生反应：杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（3）氧化反应*1喹啉和异喹啉与绝大多数氧化剂不发生52*3喹啉与异喹啉在过酸的作用下均可形成N-氧化物。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名*3喹啉与异喹啉在过酸的作用下均可形成N-氧化物。杂环53（4）还原反应反十氢喹啉顺十氢喹啉杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（4）还原反应反十氢喹啉顺十氢喹啉杂环化合物杂环化合物内543喹啉及其衍生物的合成1斯克劳普(Skraup,Z.H.)反应：苯胺、甘油、硫酸和硝基苯等氧化剂一起作用，生成喹啉的反应称为斯克劳普反应。实例eg2eg1杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名3喹啉及其衍生物的合成155eg4eg3杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名eg4eg3杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分56

2弗里德伦德(Friedlander)反应：eg1eg2芳香族邻氨基羰基化合物发生缩合反应，得到喹啉或它的衍生物，这称为弗里德伦德反应。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2弗里德伦德(Friedla57喹啉的衍生物在自然界存在很多，如奎宁、氯喹、罂粟碱、吗啡等。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名喹啉的衍生物在自然界存在很多，如奎宁、氯喹、罂粟碱、吗啡等。58杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名59(三）含二个氮原子的六元杂环含有两个氮原子的六元杂环体系称作二嗪类，因氮原子在环中的相对位置不同，二嗪类有三种异构体：哒嗪、嘧啶、吡嗪。哒嗪(pyridazine)嘧啶(pyrimidine)吡嗪(pyrazine)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(三）含二个氮原子的六元杂环含有两个氮原子的六元杂环体系称60尿嘧啶(U)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名尿嘧啶(U)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)杂环化合物杂环化合物内611结构与物理性质二嗪类环上的两个氮原子，其电子构形与吡啶中的氮原子相同，各有一对未共用电子对，位于sp2杂化轨道上，能与水经氢键缔合。哒嗪与嘧啶因结构的不对称性，分子有一定的极性，可与水混溶，吡嗪因分子极性小而水溶性略小。二嗪类化合物都是一元碱,而且碱性都比吡啶弱.杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名1结构与物理性质二嗪类环上的两个氮原子，其电子构形622化学反应（1）.亲电取代反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2化学反应（1）.亲电取代反应杂环化合物杂环化合物63NH2︱杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名NH2︱杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名64反应最易在2位发生，其次是4,6位取代卤素要比取代负氢更容易（2）.亲核取代反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名反应最易在2位发生，其次是4,6位取代卤素要比取代负氢更容易65利用亲核取代反应可制取烃基取代的二嗪。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名利用亲核取代反应可制取烃基取代的二嗪。杂环化合物杂环化合物内66二嗪不易被氧化。若用过酸氧化，得嘧啶单N-氧化物（3）氧化杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名二嗪不易被氧化。若用过酸氧化，得嘧啶单N-氧化物（3）672,4,6-位烷基的

-H与羰基

-H相似羟醛缩合型（4）侧链α-H反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2,4,6-位烷基的-H与羰基-H相似羟醛缩合型（468N-烷基吡啶盐的侧链

-H更活泼羟醛缩合型杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名N-烷基吡啶盐的侧链-H更活泼羟醛缩合型杂环化合物杂环化69由-二羰基化合物（或类似物）与1,1-二胺类化合物合成常用的1,1-二胺类化合物：尿素硫脲胍脒甲脒乙脒5嘧啶的合成杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名由-二羰基化合物（或类似物）与1,1-二胺类化合物合成常用70实例一实例二杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名实例一实例二杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和71实例三杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名实例三杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名72

吡喃环系吡喃及其衍生物无芳香特性吡喃酮的钅羊盐是芳香体系。(四)含氧原子的六元杂环杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名吡喃环系吡喃及其衍生物无芳香特性吡喃酮的钅羊盐是芳香体系73(一)呋喃、噻吩、吡咯的结构(二)吲哚

(三)含两个杂原子的五元杂环第三节五元杂环化合物杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(一)呋喃、噻吩、吡咯的结构第三节五元杂环化合物74呋喃、噻吩和吡咯组成环的五个原子都位于同一平面上，四个碳原子和一个杂原子都为sp2杂化状态，彼此以σ键相连接；每个碳原子还有一个电子在p轨道上，杂原子的未共用电子对也是在p轨道上，这五个p轨道垂直于环所在的平面并相互重叠形成闭合共轭体系。这个共轭体系是由五个原子上的六个p电子组成的，其p电子数符合休克尔4n＋2规则。因此具有芳香性。(一)呋喃、噻吩、吡咯的结构1电子结构及芳香性杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名呋喃、噻吩和吡咯组成环的五个原子都位于同一平面上，四个碳原子75呋喃、噻吩和吡咯的原子轨道示意图：杂原子为sp2杂化芳香性大小：苯>噻吩>吡咯>呋喃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。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名呋喃、噻吩和吡咯的原子轨道示意图：杂原子为sp2杂化芳香性大76环上电子云密度2、5(α位)的电子云密度大于3、4位(β位)：O的电负性最大,故O对π电子云吸引力最大，削弱了电子的离域化，故芳香性最小，并表现出共轭二烯的性质。O的电负性最大,S对π电子云吸引力最小，噻吩环中电子云密度较均匀，故有较强的芳香性。离域能/kJ·mol-16788117150>N的电负性介于O与S之间，故吡咯的芳香性也介于呋喃与噻吩之间。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名环上电子云密度2、5(α位)的电子云密度大于3、4位(β位77呋喃、噻吩和吡咯的结构动画杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名呋喃、噻吩和吡咯的结构动画杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环78吡啶和吡咯的结构比较孤对电子在sp2杂化轨道上孤对电子在p轨道上杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名吡啶和吡咯的结构比较孤对电子在sp2杂化轨道上孤对电子在p轨792物理性质都能溶于有机溶剂,水溶解度都小于六元杂环吡啶溶解度顺序为：吡咯﹥呋喃﹥噻吩

吡咯几乎不显碱性,相反具有弱酸性杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2物理性质都能溶于有机溶剂,水溶解度都小于六元杂环吡啶杂环803呋喃、噻吩、吡咯化学反应分子接受一个质子的反应称为质子化反应.（1）呋喃、噻吩、吡咯在酸的作用下可质子化；（2）质子化反应主要发生在C-2上；α-C质子化β-C质子化N-质子化质子化反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名3呋喃、噻吩、吡咯化学反应分子接受一个质子的反应称为质81（3）由于α-C的质子化反应，吡咯在强酸作用下会因聚合而被破坏；（4）在稀的酸性水溶液中，呋喃的质子化在氧上发生并导致水解开环。三种杂环化合物对碱是稳定的，但对酸的稳定性则不同，噻吩对酸较稳定，吡咯与浓酸作用可聚合成树脂状物。呋喃对酸很不稳定，稀酸就可使其破坏生成不稳定的二醛，然后聚合成树脂状物。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（3）由于α-C的质子化反应，吡咯在强酸作用（4）在稀的82

呋喃、噻吩、吡咯的亲电取代反应*1亲电取代反应的活性顺序为：吸电子诱导：O(3.5)>N(3.0)>S(2.6)给电子共轭：N>O>S综合：N贡献电子最多，O其次，S最少①电子密度

②σ-络合物八隅体结构最稳定（1）概述*2取代反应主要发生在α-C上；杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名呋喃、噻吩、吡咯的亲电取代反应*1亲电取代反应的活性顺83*3吡咯、呋喃对酸及氧化剂比较敏感，选择试剂时需要注意；*4噻吩、吡咯的芳香性较强，所以易取代而不易加成；呋喃的芳香性较弱，虽然也能与大多数亲电试剂发生亲电取代，但在强亲核试剂存在下，能发生亲核加成。离域能：噻吩：121.3kJ·mol-1

吡咯：87.8kJ·mol-1

呋喃：66.9kJ·mol-1杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名*3吡咯、呋喃对酸及氧化剂比较敏感，选择试剂时需要注意；84（1）呋喃、噻吩、吡咯的卤化反应反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤代(Cl,Br)产物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。碘不活泼，要用催化剂才能发生一元取代杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（1）呋喃、噻吩、吡咯的卤化反应反应85（2）呋喃、噻吩、吡咯的硝化反应呋喃,噻吩和吡咯易氧化,一般不用硝酸直接硝化;通常用比较温和的非质子硝化试剂，如：硝酸乙酰酯。反应在低温下进行。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（2）呋喃、噻吩、吡咯的硝化反应呋喃86呋喃比较特殊,先生成稳定的或不稳定的2,5加成产物,然后加热或用吡啶除去乙酸,得到硝化产物。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名呋喃比较特殊,先生成稳定的或不稳定的2,587（3）呋喃、噻吩、吡咯的磺化反应吡咯、呋喃不太稳定，所以须用温和的磺化试剂磺化。常用的温和的非质子的磺化试剂有：吡啶与三氧化硫的加合化合物。噻吩比较稳定，既可以直接磺化（产率稍低），也可以用温和的磺化试剂磺化。(固体，含量90%)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（3）呋喃、噻吩、吡咯的磺化反应吡咯、88S+

NSO3ClCH2CH2Clr.

t.SSO3-Ba(OH)22Ba2+杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名S+NSO3ClCH2CH2Clr.t.SSO3-Ba(89（4）呋喃、噻吩、吡咯的傅氏酰基化反应Eg1Eg4Eg3Eg2杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（4）呋喃、噻吩、吡咯的傅氏酰基化反应Eg1Eg490Nsp2杂化Nsp3杂化碳上酰化，正电荷处在离域范围内，较稳定。氮上酰化，正电荷不处在离域范围内。呋喃、噻吩的酰化反应在-C上发生，而吡咯的酰化反应（不用催化剂）既能在-C上发生，又能在N上发生。在-C上发生比在N上发生容易。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名Nsp2杂化Nsp3杂化碳上酰化，正电荷处在离域范围内，91定位效应：对取代位置的解释（对反应中间体的相对稳定性的分析）取代在a位杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名定位效应：对取代位置的解释（对反应中间体的相对稳定性的分析）92取代在b位杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名取代在b位杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和93（5）吡咯的特殊反应吡咯的性质与苯酚类似，都具有酸性，但吡咯的酸性比苯酚小。吡咯与苯胺也有类似性质。吡咯成盐后，使环上电荷密度增高，亲电取代反应更易进行。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（5）吡咯的特殊反应吡咯的性质与苯酚类94HCON(CH3)2

POCl3CHCl325%NaOH(NH4)2CO3

130oCC6H5N2+X-

C2H5OH-H2OAcONaRMgX1CO22H2OCO2

加热加压RCOClRX杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名HCON(CH3)2CHCl3(NH4)2CO3C6H95

(6)呋喃、吡咯、噻吩的加成反应（1）加氢反应（2）Diels-Alder反应呋喃最易发生Diels-Alder反应AlCl3NHCCH3H3CCOOCH3COOCH3OCH3杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(6)呋喃、吡咯、噻吩的加成反应（1）加氢反应（296噻吩基本上不发生双烯加成，即使在个别情况下生成也是一个不稳定的中间体，直接失硫转化为别的产物。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名噻吩基本上不发生双烯加成，即使在个别情况下生97(二)吲哚三种五员杂环苯并体系亲电取代反应：杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(二)吲哚三种五员杂环苯并体系亲电取代反应：杂环化合物杂98从反应的中间体分析：进攻3-位,反应易于进行杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名从反应的中间体分析：进攻3-位,反应易于进行杂环化合物杂环99吲哚的合成

苯肼与醛、酮类化合物在酸性条件下加热生成吲哚衍生物的反应称为费歇尔(Fischer,E.)合成法。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名吲哚的合成苯肼与醛、酮类化合物在酸性条件下加热生成吲哚衍生100杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名101（1）互变异构N-N(单键)N=N(双键)5-甲基咪唑4-甲基咪唑4(5)-甲基咪唑(因为4-甲基咪唑和5-甲基咪唑不可分离)1唑的结构(三)含有两个杂原子的五元杂环体系杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（1）互变异构N-N(单键)N=N(双键)5-甲基咪唑4-甲102（2）结构吡咯N(孤电子对参与共轭，所以碱性较弱)吡啶N(孤电子对不参与共轭，所以碱性较强)吡咯N的孤电子对处于p轨道一般胺中的N是sp3杂化。N的孤电子对处于sp3杂化轨道sp3轨道碱性：N的孤电子对处于sp2杂化轨道吡啶N与吡咯N均为sp2杂化。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（2）结构吡咯N(孤电子对参与共轭，所以碱性较弱)吡啶N(孤103（2）碱性1.1,2-唑与1,3-唑都有吡啶N，所以都有碱性。2.1,3-唑的碱性比1,2-唑强。

因为两个杂原子互相影响大。3.咪唑的碱性＞噻唑的碱性＞噁唑的碱性由综合电子效应决定。2物理性质(1)熔沸点杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（2）碱性1.1,2-唑与1,3-唑都有吡啶N，所以都104唑的反应

:主要讨论亲电取代反应1反应性唑的反应性比呋喃、噻吩、吡咯差，这是因为分子中多了一个吡啶N，使共轭体系的电子云密度降低，所以亲电试剂不易进攻。21,2-、1,3-唑的硝化、磺化、卤化（1）进入环的位置:主要进入不饱和N的间位（2）反应试剂：一般的硝化、磺化、卤化试剂即可。eg1杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名唑的反应:主要讨论亲电取代反应1反应性唑的反应性105eg25-硝基咪唑4-硝基咪唑eg3杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名eg25-硝基咪唑4-硝基咪唑eg3杂环化合物杂环化合物106eg4磺化须强烈条件eg5硝化、卤化须有给电子取代基杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名eg4磺化须强烈条件eg5硝化、卤化须有给电子取代基杂环107血红素和血球蛋白质结合而成血红蛋白质，血红蛋白质是高等动物血液输送氧及二氧化碳的主要物质。1853年首次拿到结晶，1929年由等人人工合成。血红素血红素杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名血红素和血球蛋白质结合而成血红蛋白质，血红蛋白质是高等动物血108叶绿素叶绿素是植物进行光合作用时所必需的催化剂，存在于绿色细胞叶绿体中，和蛋白质结合成为一个复合体。自然界的叶绿素由叶绿素a和叶绿素b组合而成。叶绿素a(红色的甲基换成醛基即为叶绿素b)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名叶绿素叶绿素是植物进行光合作用时所必需的催化剂，存在于绿色细109青霉素青霉素FR=CH2CH=CHCH2CH3青霉素GR=CH2C6H5青霉素XR=CH2C6H5OH(对)青霉素KR=CH2(CH2)5CH3青霉素VR=CH2OH2C6H5

(人工合成)青霉素内含有四氢噻唑与β-内酰胺环系，是最常用的抗生素之一，毒性小，药效远胜过磺胺药。工业生产的青霉素是青霉素G，青霉素G只能注射，不能口服。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名青霉素青霉素FR=CH2CH=CHCH2CH3青霉素内含110一结构9H-嘌呤7H-嘌呤嘌呤是一对互变异构体的平衡体系尿嘧啶(U)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)(四)嘌呤杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名一结构9H-嘌呤7H-嘌呤嘌呤是一对互变异构体的平衡体111二嘌呤的两个重要衍生物腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)(6-氨基嘌呤)(2-氨基-6-羟基嘌呤)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名二嘌呤的两个重要衍生物腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)(6-氨112

第十五章

杂环化合物杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名第十五章杂环化合物杂环化合物内容第一节杂113

主要内容第一节杂环化合物的分类和命名第二节六元杂环化合物第三节五元杂环化合物

杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名主要内容第一节杂环化合物的分类114第一节杂环化合物的分类和命名1、脂杂环

没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。三元杂环四元杂环五元杂环七元杂环(氮杂环丙烷)(β-丙内酯)(β-丙内酰胺)(顺丁烯二酸酐)(氧杂)(1H-氮杂)(环氧乙烷)（一）分类杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名第一节杂环化合物的分类和命名1、脂杂环没有1152、芳杂环具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环苯并杂环杂环并杂环五元杂环六元杂环呋喃噻吩吡咯噁唑噻唑咪唑吡唑吡啶嘧啶吡喃(无芳香性)吲哚喹啉异喹啉嘌呤杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2、芳杂环具有芳香特征的杂环化合物称为芳116(二)命名命名原则:杂环的命名常用音译法，是按外文名词音译成带“口”字旁的同音汉字。

当环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起依次用1,2,3,…(或α,β,γ…)编号。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(二)命名命名原则:杂环的命名常用音译117

编号从杂原子开始。遇两相同杂原子,则由带取代基(或H)的杂原子开始。含多个不同杂原子,则按O、S、-NH-,-N=顺序依次编号。编号时杂原子的位次数字之和应最小。咪唑噻唑噁唑嘧啶杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名编号从杂原子开始。遇两相同杂原子,则由带取代基(或H)的118五元杂环呋喃(furan)噻吩(thiophene)吡咯(pyrrole)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名五元杂环呋喃(furan)噻吩(thiophene)吡咯(p119六元杂环吡啶(pyridine)吡喃(pyran)γ-吡喃酮(γ-pyrone)α-吡喃酮(α-pyrone)哒嗪(pyridazine)嘧啶(pyrimidine)吡嗪(pyrazine)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名六元杂环吡啶(pyridine)吡喃(pyran)γ-吡喃酮1205-硝基-2-呋喃甲醛N,N-二乙基-3-吡啶甲酰胺1,3,7-三甲基嘌呤-2,6-二酮将取代基名称连同位号置杂环名前或名后。

[环上有取代基的杂环]N,N-二乙基烟酰胺咖啡因12345123123456789杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名5-硝基-2-呋喃甲醛N,N-二乙基-3121喹啉(quinoline)异喹啉(isoquinoline)苯并吡喃(benzopyran)苯并--吡喃酮(benzo--pyrone)六元杂环苯并环系五元杂环苯并环系苯并呋喃(benzofuran)苯并噻吩(benzothiophene)苯并吡咯吲哚(indole)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名喹啉异喹啉苯并吡喃(benzopyran)苯并--吡喃酮六122咔唑carbazole吖啶acridine吩嗪phenazine吩噻嗪phenothiazine杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名咔唑carbazole吖啶acridine吩嗪phenazi123盐酸氯丙嗪结构和命名2-氯-10H-吩噻嗪-10-N，N-二甲基-丙胺-盐酸盐2-Chloro-10H-henothazine10-N,N-dimethyl-propanamine临床应用多方面的药理作用，安定作用较强治疗精神分裂症和狂躁症12345678910杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名盐酸氯丙嗪结构和命名临床应用12345678910杂环化124杂环并杂环嘌呤(purine)7H-嘌呤(purine)蝶啶pteridine杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名杂环并杂环嘌呤(purine)7H-嘌呤(purine)蝶啶125有特定名称稠杂环的编号吲哚嘌呤喹啉稠杂环编号原则杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名有特定名称稠杂环的编号吲哚126没有特定名称稠杂环母环命名规则噻吩并吡咯萘并呋喃5-苯基咪唑并噻唑1，基本环选择原则按N,O,S顺序；最大环；杂原子数目及种类最多环；都相同时稠合前编号最低的命名：附加环并基本环杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名没有特定名称稠杂环母环命名规则噻吩并吡1272，稠合边的表示方法按照单环时对每个环编号保证稠合原子序数较小，如下图黑色和红色编号。基本环1-2号称为a边;2-3号位为b….,附加环用1、2、3等表示原子位置4-甲基噻吩并[2,3-b]呋喃6-甲基噻吩并[3,2-b]呋喃3，周边编号方法将整个分子作为一个整体编号，从基本环1号开始将基本环编号完再到附加环;稠原子不是杂原子不编号，如上面紫红色编号杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2，稠合边的表示方法按照单环时对每个环编号保证稠合原子序数较1285-苯基咪唑并[2,1-b]噻唑噻吩并[3,2-b]吡咯萘并[1,2-b]呋喃

5-苯基咪唑并[2,1-b]噻唑噻吩并吡咯萘并呋喃5-苯基咪唑并噻唑杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名5-苯基咪唑并[2,1-b]噻唑噻吩并[3,2-b]吡咯129卡马西平Carbamazepine酰胺咪嗪结构和命名5H-二苯并[b，f]氮杂卓-5-甲酰胺5H-Dibenz[b，f]azepine-5-carboxamide抗癫痫药物12345678910111234567杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名卡马西平Carbamazepine结构和命名抗癫痫药物121305-乙基-5-（3-甲基丁基）-2，4，6-（1H，3H，5H）嘧啶三酮5-Ethyl-5-(3-methylbutyl)-2，4，6-（1H，3H，5H）-pyrimidinetrione镇静催眠药物——异戊巴比妥杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名5-乙基-5-（3-甲基丁基）-2，4，6-（1H，3H，5131sp2杂化未共用电子对占据sp2杂化轨道，与环共平面，不能参与环系的共轭p轨道与环平面垂直，相互重叠形成六个原子在内的闭合共轭体系第二节六元杂环化合物(一)吡啶共轭效应和诱导效应都是吸电子的杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名sp2杂化未共用电子对占据sp2杂化轨道，与环共平面，不能参132吡啶的结构动画杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名吡啶的结构动画杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类133结构：吡啶N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭。反应：碱性较强。环不易发生亲电取代反应但易发生亲核取代反应。发生亲电取代反应时，环上N起间位定位基的作用。发生亲核取代反应时，环上N起邻对位定位基的作用。N原子在环上——共轭效应和诱导效应都是吸电子的杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名结构：吡啶N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭。N原子在环上—1342物理性质氮原子的电负性较大,使吡啶有较大极性,其偶极距数值较大.吡啶能与水以任意比例混溶,又能溶解大多数极性或非极性有机化合物,甚至许多无机盐类,是一个良好的溶剂。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2物理性质氮原子的电负性较大,使吡啶有较大极性,其偶极距数1353化学反应(1)氮原子上的反应——碱性和成盐吡啶N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭，可以与质子结合或给出电子，显弱碱性。利用它的碱性，可从混合物中分离吡啶类化合物，在化学反应中还可用作催化剂和除酸剂。相对电子云密度杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名3化学反应(1)氮原子上的反应——碱性和成盐吡啶N是sp136比较三甲基胺、吡啶、苯胺和吡咯的碱性大小脂肪胺（2°>1°>3°）>氨>芳香胺杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名比较三甲基胺、吡啶、苯胺和吡咯的碱性大小脂肪胺（2°>1°>137(A)吡啶N的亲核性：与亲电试剂生成吡啶鎓盐或络合物（2）吡啶的亲电取代反应NO2+BF4-

乙醚室温CH3IRCOClH+SO3Br2CCl4石油醚杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(A)吡啶N的亲核性：与亲电试剂生成吡啶鎓盐或络合物（2）138吡啶盐的两个十分重要的用途：*1可用来做温和的磺化、硝化、卤化、烷基化、酰基化的试剂*2利用吡啶N的烷基化反应制备醛杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名吡啶盐的两个十分重要的用途：*1可用来做温和的磺化、硝化、139良好的酰化剂杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名良好的酰化剂杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和140(B)在C上发生亲电取代反应

N吸电子，类似硝基苯，环上碳反应活性低，在位上即3-位碳上反应。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(B)在C上发生亲电取代反应杂环化合物杂环化合物内容第141杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名142反应特点*1不能发生傅氏烷基化、酰基化反应。*2硝化、磺化、卤化必须在强烈条件下才能发生；*3吡啶环上有给电子基团时，亲电反应活性增高；*4吡啶N可以看作是一个间位定位基。进攻2位进攻3位进攻4位更稳定正电荷在电负性大的原子上不稳定正电荷在电负性大的原子上不稳定杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名反应特点*1不能发生傅氏烷基化、酰基化反应。143由吡啶的共振式分析:结论:1.环上带正电,不利于亲电取代2.b位的正电荷密相对较低解释原因:杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名由吡啶的共振式分析:结论:1.环上带正电,不利于亲1441.取代在a

位由取代反应的中间体稳定性分析杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名1.取代在a位由取代反应的中间体稳定性分析杂环化合物杂1452.取代在b

位3.取代在g

位中间体较为稳定杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2.取代在b位3.取代在g位中间体较为稳定杂环化146实验事实：钝化和b取代杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名实验事实：钝化和b取代杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化147其它反应现象环上有给电子基时反应相对较易进行杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名其它反应现象环上有给电子基时反应相对较易进行杂环化合物杂环化148（A）置换易离去基团的亲核取代反应

如在,γ位有好的离去基团，如Cl、-NO2、Br，可以与氨（或胺）、烷氧化物、水等亲核试剂发生亲核取代反应（在亲核取代反应中，吡啶N对邻、对位活化）。（3）吡啶的亲核取代反应4-吡啶酮杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（A）置换易离去基团的亲核取代反应如在,γ位149杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名150（B）置换氢的亲核取代反应一般机制：*1负氢不易离去，亲核试剂要是强碱，一般需要一个氧化剂作为负氢的接受体；*2亲核取代优先在α位上发生，如果α位上有取代基，则反应在γ位上发生。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（B）置换氢的亲核取代反应一般机制：*1负氢不易离去，151实例：齐齐巴宾(Chichibabin,A.E.)反应——氨化

定义：吡啶与氨基钠作用生成2-氨基吡啶的反应称为齐齐巴宾反应。H2O+NaNH2100oCC6H5N(CH3)2杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名实例：齐齐巴宾(Chichibabin,A.E.)反应——152吡啶环本身不易被氧化，但它的侧链很容易被氧化成醛或羧酸。(吡啶氧化物)还原反应(4)氧化和还原反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名吡啶环本身不易被氧化，但它的侧链很容易被氧化成醛或羧酸。(吡153氧化在侧链上杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名氧化在侧链上杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类154氧化在N上复习：叔胺的氧化吡啶的类似反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名氧化在N上复习：叔胺的氧化吡啶的类似反应杂环化合物杂环化155

N-氧化吡啶的性质：比吡啶易与亲电试剂或亲核试剂反应(a)与亲电试剂的亲电取代(b)与亲核试剂的亲核加成杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名N-氧化吡啶的性质：比吡啶易与亲电试剂或亲核试剂反应(a)156由反应过程分析（中间体的稳定性分析）亲电取代及进一步的反应过程杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名由反应过程分析（中间体的稳定性分析）亲电取代及进一步的反应过157(二）喹啉和异喹啉喹啉和异喹啉：1结构与物理性质：结构：*杂环部分性质象吡啶(碱性和亲核性、亲电取代、亲核取代、氧化反应、还原反应、支链上的反应)*碳环部分性质象萘(亲电取代及其取代定位作用)碱性强弱：喹啉＜吡啶＜异喹啉杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(二）喹啉和异喹啉喹啉和异喹啉：1结构与物理性质：结构：158喹啉在常温时是无色油状液体，有类似吡啶的恶臭，沸点238℃，异喹啉为低熔点的固体，气味类似于苯甲醛，熔点26℃，沸点243℃。物理性质：杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名喹啉在常温时是无色油状液体，有类似吡啶的恶臭，物理性质：杂环159（1）亲电取代反应:反应产物受介质的影响。若反应在酸性介质中进行，取代主要在苯环上发生。喹啉主要发生在C-5与C-8位，而异喹啉以C-5产物为主。2化学反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（1）亲电取代反应:反应产物受介质的影响。若反应在酸性160（2）亲核取代反应亲核取代反应主要在吡啶环上发生，喹啉的反应位置在2位和4位(2位为主)，异喹啉在1位；杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（2）亲核取代反应亲核取代反应主要在吡啶环上161实例：杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名实例：杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名162杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名163（3）氧化反应*1喹啉和异喹啉与绝大多数氧化剂不发生反应；*2与高锰酸钾能发生反应：杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（3）氧化反应*1喹啉和异喹啉与绝大多数氧化剂不发生164*3喹啉与异喹啉在过酸的作用下均可形成N-氧化物。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名*3喹啉与异喹啉在过酸的作用下均可形成N-氧化物。杂环165（4）还原反应反十氢喹啉顺十氢喹啉杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名（4）还原反应反十氢喹啉顺十氢喹啉杂环化合物杂环化合物内1663喹啉及其衍生物的合成1斯克劳普(Skraup,Z.H.)反应：苯胺、甘油、硫酸和硝基苯等氧化剂一起作用，生成喹啉的反应称为斯克劳普反应。实例eg2eg1杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名3喹啉及其衍生物的合成1167eg4eg3杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名eg4eg3杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分168

2弗里德伦德(Friedlander)反应：eg1eg2芳香族邻氨基羰基化合物发生缩合反应，得到喹啉或它的衍生物，这称为弗里德伦德反应。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2弗里德伦德(Friedla169喹啉的衍生物在自然界存在很多，如奎宁、氯喹、罂粟碱、吗啡等。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名喹啉的衍生物在自然界存在很多，如奎宁、氯喹、罂粟碱、吗啡等。170杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名171(三）含二个氮原子的六元杂环含有两个氮原子的六元杂环体系称作二嗪类，因氮原子在环中的相对位置不同，二嗪类有三种异构体：哒嗪、嘧啶、吡嗪。哒嗪(pyridazine)嘧啶(pyrimidine)吡嗪(pyrazine)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(三）含二个氮原子的六元杂环含有两个氮原子的六元杂环体系称172尿嘧啶(U)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名尿嘧啶(U)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)杂环化合物杂环化合物内1731结构与物理性质二嗪类环上的两个氮原子，其电子构形与吡啶中的氮原子相同，各有一对未共用电子对，位于sp2杂化轨道上，能与水经氢键缔合。哒嗪与嘧啶因结构的不对称性，分子有一定的极性，可与水混溶，吡嗪因分子极性小而水溶性略小。二嗪类化合物都是一元碱,而且碱性都比吡啶弱.杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名1结构与物理性质二嗪类环上的两个氮原子，其电子构形1742化学反应（1）.亲电取代反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2化学反应（1）.亲电取代反应杂环化合物杂环化合物175NH2︱杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名NH2︱杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名176反应最易在2位发生，其次是4,6位取代卤素要比取代负氢更容易（2）.亲核取代反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名反应最易在2位发生，其次是4,6位取代卤素要比取代负氢更容易177利用亲核取代反应可制取烃基取代的二嗪。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名利用亲核取代反应可制取烃基取代的二嗪。杂环化合物杂环化合物内178二嗪不易被氧化。若用过酸氧化，得嘧啶单N-氧化物（3）氧化杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名二嗪不易被氧化。若用过酸氧化，得嘧啶单N-氧化物（3）1792,4,6-位烷基的

-H与羰基

-H相似羟醛缩合型（4）侧链α-H反应杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2,4,6-位烷基的-H与羰基-H相似羟醛缩合型（4180N-烷基吡啶盐的侧链

-H更活泼羟醛缩合型杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名N-烷基吡啶盐的侧链-H更活泼羟醛缩合型杂环化合物杂环化181由-二羰基化合物（或类似物）与1,1-二胺类化合物合成常用的1,1-二胺类化合物：尿素硫脲胍脒甲脒乙脒5嘧啶的合成杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名由-二羰基化合物（或类似物）与1,1-二胺类化合物合成常用182实例一实例二杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名实例一实例二杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和183实例三杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名实例三杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名184

吡喃环系吡喃及其衍生物无芳香特性吡喃酮的钅羊盐是芳香体系。(四)含氧原子的六元杂环杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名吡喃环系吡喃及其衍生物无芳香特性吡喃酮的钅羊盐是芳香体系185(一)呋喃、噻吩、吡咯的结构(二)吲哚

(三)含两个杂原子的五元杂环第三节五元杂环化合物杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名(一)呋喃、噻吩、吡咯的结构第三节五元杂环化合物186呋喃、噻吩和吡咯组成环的五个原子都位于同一平面上，四个碳原子和一个杂原子都为sp2杂化状态，彼此以σ键相连接；每个碳原子还有一个电子在p轨道上，杂原子的未共用电子对也是在p轨道上，这五个p轨道垂直于环所在的平面并相互重叠形成闭合共轭体系。这个共轭体系是由五个原子上的六个p电子组成的，其p电子数符合休克尔4n＋2规则。因此具有芳香性。(一)呋喃、噻吩、吡咯的结构1电子结构及芳香性杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名呋喃、噻吩和吡咯组成环的五个原子都位于同一平面上，四个碳原子187呋喃、噻吩和吡咯的原子轨道示意图：杂原子为sp2杂化芳香性大小：苯>噻吩>吡咯>呋喃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。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名呋喃、噻吩和吡咯的原子轨道示意图：杂原子为sp2杂化芳香性大188环上电子云密度2、5(α位)的电子云密度大于3、4位(β位)：O的电负性最大,故O对π电子云吸引力最大，削弱了电子的离域化，故芳香性最小，并表现出共轭二烯的性质。O的电负性最大,S对π电子云吸引力最小，噻吩环中电子云密度较均匀，故有较强的芳香性。离域能/kJ·mol-16788117150>N的电负性介于O与S之间，故吡咯的芳香性也介于呋喃与噻吩之间。杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名环上电子云密度2、5(α位)的电子云密度大于3、4位(β位189呋喃、噻吩和吡咯的结构动画杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名呋喃、噻吩和吡咯的结构动画杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环190吡啶和吡咯的结构比较孤对电子在sp2杂化轨道上孤对电子在p轨道上杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名吡啶和吡咯的结构比较孤对电子在sp2杂化轨道上孤对电子在p轨1912物理性质都能溶于有机溶剂,水溶解度都小于六元杂环吡啶溶解度顺序为：吡咯﹥呋喃﹥噻吩

吡咯几乎不显碱性,相反具有弱酸性杂环化合物杂环化合物内容第一节杂环化合物的分类和命名2物理性质都能溶于有机溶剂,水溶解度都小于六元杂环吡啶杂环1923呋喃、噻吩、吡咯化学反应分子接受一个质子的反应称为质子化反应.（1）呋喃、噻吩、吡咯在酸的作用下可质子化；（2）质子化反应主要发生在C-2上；α-C质子化β-C质