芳香杂环化合物

芳香杂环化合物第1页，共19页，2023年，2月20日，星期四四、咪唑的结构第四节稠杂环化合物第三节芳香五元杂环一、吡咯、呋喃和噻吩的结构二、吡咯、呋喃和噻吩的性质三、吡咯衍生物第2页，共19页，2023年，2月20日，星期四前几章所学的内酰胺、内酯、环醚等，它们易发生开环反应，其理化性质与链状化合物相似，不列入杂环化合物。本章主要讨论的是环较为稳定，且具有芳香性的杂环化合物。前言：在环状有机化合物中，成环的原子除了碳原子之外，还含有杂原子的化合物称为杂环化合物(heterocycliccompounds)。第3页，共19页，2023年，2月20日，星期四第一节芳香杂环化合物的分类与命名1、杂环化合物的分类按杂原子数目分为一个、两个或多个杂原子的杂环；按环的形式分为单环和稠环两类，单环又可分为五元杂环和六元杂环。五元单杂环六元单杂环稠环第4页，共19页，2023年，2月20日，星期四2、杂环化合物的命名（1）命名较复杂，常采用音译法：

在同音汉字左边+口字。吲哚pyranpyridinepyrimidineindolepurine吡喃吡啶嘧啶嘌呤furanpyrrolethiopheneimidazole呋喃吡咯噻吩thiazole咪唑噻唑第5页，共19页，2023年，2月20日，星期四（2）杂环及环上取代基的编号：A、母体杂环的编号：杂原子的编号为“1”。杂原子邻位的碳原子也可依次用α、β、γ…编号。第6页，共19页，2023年，2月20日，星期四B、当环上有两个或两个以上相同杂原子，要使杂原子编号最小；含不同杂原子时，按O→S→N的次序编号。从含有氢的杂原子开始编号。第7页，共19页，2023年，2月20日，星期四稠杂环的编号一般与稠环芳烃相同，但有例外，如命名下列化合物异喹啉嘌呤吖啶第8页，共19页，2023年，2月20日，星期四第二节芳香六元杂环一、吡啶的结构环中的五个碳原子和一个氮原子均以sp2杂化轨道相互重叠形成σ键，每个原子提供一个p轨道相互平行形成大π键。符合Hückel规则，具有芳香性。由于N的电负性较强，电子云密度分布不均匀。第9页，共19页，2023年，2月20日，星期四二、吡啶的性质1、水溶性

与水互溶，引入的羟基或氨基的数目越多水溶性越低。（氢键缔合）2、碱性

较苯胺强，比氨和脂肪氨弱，与无机酸生成盐。3、亲电取代与亲核取代反应吡啶环上碳原子的电子云密度较苯低，亲电取代反应较难，主要进入β位。第10页，共19页，2023年，2月20日，星期四较易进行亲核取代反应，主要生成α位取代产物。环上有较易离去的基团，弱亲核试剂就能反应。第11页，共19页，2023年，2月20日，星期四4、吡啶类化合物侧链氧化反应环上连有烷基侧链时，侧链可被氧化成羧酸。5、还原反应（六氢吡啶）六氢吡啶又称哌啶，性质与脂肪族伯胺相似，碱性较吡啶强，与水互溶。第12页，共19页，2023年，2月20日，星期四三、嘧啶及其衍生物嘧啶是无色固体，熔点22℃，易溶于水，具有弱碱性（比苯胺还弱）。环上电子云密度比吡啶还低，亲电取代反应更困难。结构：pKb=11.30衍生物：胞嘧啶(cytosine)尿嘧啶(uracil)胸腺嘧啶(thymine)酮烯醇第13页，共19页，2023年，2月20日，星期四第三节芳香五元杂环一、吡咯、呋喃和噻吩的结构每个原子都是sp2杂化，杂原子提供两个电子形成六电子大π键，符合Hückel规则，具有芳香性，但比苯弱。（由于杂原子N、O、S电负性比碳大，环上电子云密度不均匀）杂环上的电子密度比苯环大，容易进行亲电取代。第14页，共19页，2023年，2月20日，星期四二、吡咯、呋喃和噻吩的性质1、吡咯的酸碱性吡咯氮上的孤电子对参与共轭，故碱性极弱，表现出弱酸性。2、亲电取代反应是吡咯、呋喃和噻吩的典型反应，主要发生在α位。第15页，共19页，2023年，2月20日，星期四吡咯和呋喃遇强酸时，杂原子质子化，使大π键破坏，因此硝化和磺化时需用较温和的非质子型试剂。三、吡咯衍生物(生物活性)卟吩血红素第16页，共19页，2023年，2月20日，星期四三、咪唑的结构咪唑1位氮提供两个电子，3位氮提供一个电子，形成形成六电子大π键，符合Hückel规则，具有芳香性。

碱性比吡咯强（3位氮的孤电子对未参加共轭），水溶度也较吡咯大。咪唑存在互变异构。5-甲基咪唑4-甲基咪唑既是质子供体又是受体第17页，共19页，2023年，2月20日，星期四第四节稠杂环化合物嘌呤为白色固体，熔点216～217℃，易溶于水，水溶液呈中性，能分别与酸或碱生成盐。9H-嘌呤7H-嘌呤存在互变异构现象。衍生物腺嘌呤(adenine)鸟嘌呤(guanine)