第10章 杂环化合物
第1０章杂环化合物
§１0、1 杂环化合物得分类与命名
10、1、１分类
１、按照环得多少分类
?单杂环:常见得就是五元杂环与六元杂环，环上得杂原子有一个或两个．
?五元杂环:
?六元杂环:
?吡喃没有芳香性，生成盐后则具有芳香性。
?稠杂环:由苯环与单杂环或两个以上单杂环稠合而成得。
1０、1、2 命名
常见得基础杂环多数就是具有芳香性得，命名时作为杂环化合物得母核。
１、音译法
中文名称采用音译法,用带口字旁得同音汉字表示。
对于无特定名称得杂环化合物,中国化学会19８０年颁布得有机化学命名原则规定:
采用“杂＂字作介词,把杂环瞧作就是相应得碳环母核中碳原子被杂原子置换后得衍生物来命名。
?国外现在采用得Haｎtzscｈ—Widman系统,规范了１0元以下一般杂环得词尾词干得书写格
式。
?为了正确表明取代基位置,需将杂环母核编号,编号规则主要有:
（1)含一个杂环原子得单杂环,从杂原子开始编号．
有时也使用希腊字母,把靠近杂原子得位置叫做α位，其次就是β位,再其次就是γ位。
（２）含两个及以上相同杂环原子得单杂环,编号从连有氢原子得杂原子开始,并使另一杂原子所在位次保持最小。
(3)含两个及以上不同杂环原子得单杂环,编号从价数小杂原子开始,价数相同时则从原子序数小得开始。
?因此，常见杂原子编号优先顺序为O、S、N。
?一般常见得稠杂环有特定得编号,或就是沿用习惯。
§10、2 五元杂环化合物
１0、2、1 结构与物理性质
1、结构
这三种杂环上得原子都就是sp２杂化，为平面结构.
?每个碳原子垂直于环平面得p轨道有一个电子,杂原子垂直于环平面得p轨道有二个电子。
?三种杂环π电子数都就是6个,符合休克尔规则,都具有一定得芳香性。
?结构特点：杂原子sp2杂化,未成键电子对在2p轨道上,参与共轭。
?杂原子共轭效应就是推电子得，诱导效应就是吸电子得。
?由于６个π电子分布于５个原子上，整个环得π电子几率密度比苯大,就是富电子芳环。
因而比苯环活泼,亲电取代反应比苯快得多。
?芳香性顺序：苯＞噻吩＞吡咯>呋喃，这与杂原子电负性顺序相反,从离域能数据也得出这一结论。
?三种杂环都具有共轭二烯烃结构,芳香性最弱得呋喃可以顺利地进行双烯合成反应。
2、物理性质
?呋喃：无色液体,难溶于水,有氯仿得气味。与盐酸浸过得松木片反应，显绿色.
?吡咯：无色液体，有苯胺得气味,难溶于水.与盐酸浸过得松木片反应,显红色.
?噻吩：无色液体，不溶于水。在硫酸存在下与吲哚醌作用,显蓝色。
10、2、2 质子化反应
呋喃、噻吩、吡咯在酸得作用下可质子化，反应主要发生在α—C上。
?由于α—C得质子化反应,吡咯在强酸作用下会因聚合而被破坏。
在稀得酸性水溶液中，呋喃得质子化在氧上发生并导致水解开环。
10、２、3 亲电取代反应
１、亲电取代得活性
a、杂原子对环上电子得贡献为：Ｎ最多，O其次,S最少;
b、亲电取代反应得活性为：吡咯>呋喃＞噻吩>苯＞吡啶．
ｃ、由于呋喃、吡咯、噻吩环上得π电子云分布不匀，亲电取代反应主要发生在α－位上。(1）芳香性对亲电取代得影响
?噻吩、吡咯得芳香性较强,所以易取代而不易加成;
?呋喃得芳香性较弱，更像二烯醚,亲电取代往往就是通过加成－消除得方式进行得.
(2)环得稳定性对亲电取代得影响
?吡咯在强酸性溶液中容易聚合或开环，因此亲电取代反应不能在强酸性溶液中进行。
?噻吩对酸不如吡咯与呋喃敏感，可以用硫酸磺化,用混酸硝化.
2、卤化反应①低温；②溶剂稀释等温与条件
3、硝化反应①乙酰基硝酸酯作催化剂；②低温
?应在较低得温度下,使用温与得硝化剂乙酰硝酸酯.
?呋喃比较特殊,先生成稳定得或不稳定得2,5—加成产物,然后加热或用吡啶除去乙酸,得到硝
化产物.
原因:呋喃芳香性较弱。
4、磺化反应①吡咯、呋喃:吡啶与三氧化硫得加合物作磺化剂;
②噻吩:R、Ｔ、下硫酸直接磺化
吡咯、呋喃不太稳定,所以须用温与得磺化试剂磺化,常用吡啶与三氧化硫得加合化合物作磺化试剂。
噻吩与硫酸在室温下就能顺利地进行磺化，生成得噻吩磺酸能溶于硫酸中.
?常用这个反应除去苯中得噻吩，苯与噻吩得沸点接近,不能用蒸馏得方法分离。
5、Ｆrieｄel—Ｃraｆts酰基化反应
呋喃、噻吩得酰化反应在α-Ｃ上发生,呋喃要用较温与得催化剂SｎＣl4、BＦ3等．
噻吩得酰化反应可以用酸催化．
吡咯得酰化反应,不用催化剂就顺利进行，既能在α－C上发生,又能在Ｎ上发生。但在α－C上发生比在N上发生容易。
10、2、4 亲电取代反应中得基团定位效应
1、β位有取代基
(1)β位有第二类定位基,后续基团进入不相邻得α位；
（2）β位有第一类定位基，后续基团进入相邻得ａ位。
2、α位有取代基
(1)当Ｚ＝Ｏ时,不论呋喃得α位就是何种类型定位基,则后续基团均进入另一α位。
（2）当Ｚ=N、Ｓ时,α位有第二类定位基，后续基团进入不相邻得ｂ位;
α位有第一类定位基,则后续基团进入另一α位。
1０、2、5 加成反应
1、催化加氢
反应活性与芳香顺序相反：呋喃〉吡咯>噻吩。
噻吩可以停留在二氢化物阶段,也不能用钯催化,因为噻吩能使钯催化剂中毒.
2、双烯合成
呋喃、吡咯、噻吩都含有共轭二烯结构，理论上都应该能发生Dｉels-Alder反应。
芳香性最弱得呋喃很容易进行双烯合成反应，与顺丁烯二酸酐加成,主要生成内式异构体。
吡咯一般不发生双烯合成。
噻吩基本上不发生双烯加成,即使在个别情况下生成也就是一个不稳定得中间体,直接失硫转化为别得产物。
10、2、6 吡咯得特殊性质
1、酸碱性
（1)弱碱性
吡咯得碱性极弱，原因就是氮上得未共用电子对参与了环得共轭体系,减弱了与H＋得结合能力.
碱性:吡咯<苯胺.
（２）弱酸性
吡咯氮原子上得氢有微弱得酸性。
?酸性：乙醇＜吡咯＜苯酚
?酸碱性应用:
A、吡咯能与固体氢氧化钾加热成为钾盐:
Ｂ、吡咯与格氏试剂作用生成吡咯卤化镁与烷烃:
2、活泼芳环得性质
(1)与重氮盐偶联
(２)Reimer-Ｔiemann反应
(３）Kolbｅ反应
１０、２、７呋喃、吡咯、噻吩得制法
1、呋喃得制备
呋喃很容易由呋喃甲醛脱羰基制得
2、吡咯得制备
吡咯可用呋喃与氨在高温下反应得到。
吡咯还可以用乙炔与甲醛经丁炔二醇合成。
3、噻吩
噻吩可用丁烷与硫、丁烯与二氧化硫在高温下反应得到．
§10、3 六元杂环化合物
六元杂环化合物中重要得有吡啶、嘧啶与吡喃等。
其中吡啶就是重要得有机碱，嘧啶就是组成核糖核酸得重要生物碱母体．
10、３、1 吡啶得结构与物理性质 1、结构
吡啶就是含有一个氮原子得六元杂环化合物,分子中得成键情况与苯相似:
由于环上氮原子得吸电子作用,使吡啶成为缺电子芳环。 2、物理性质
? 吡啶为有特殊臭味得无色液体;
? 熔点-4２℃，沸点115、５℃,相对密度0、９82； ? 可以与水混溶，能溶解许多有机物与无机物;
? 由于吡啶得性质比较稳定,在有机合成中常用作溶剂与反应介质。
10、3、２ 吡啶得化学性质 ? 吡啶碱性较强，可瞧作３°胺;
? 环不易发生亲电取代反应但易发生亲核取代反应。 １、亲电取代反应
吡啶环上氮原子为吸电子基,故吡啶环属于缺电子得芳杂环。 ? 吡啶亲电取代反应得特点:
a 、吡啶环上杂原子N 得定位效应与硝基相似,可以瞧作就是一个间位定位基，亲电取代反应主要在β-位上。
ｂ、反应比苯难,条件要求很高；不能发生傅－克烷基化、酰基化反应。 c 、硝化、磺化、卤化必须在强烈条件下才能发生: (1)卤化反应
吡啶氯代要用AlCl 3催化且要加热,苯氯代用ＦeCl 3催化不用加热；
（2)磺化反应
吡啶磺化要用发烟H 2SO 4并要加热，苯磺化用浓H 2S Ｏ4即可顺利进行；
(3)硝化反应
? 吡啶环上有推电子基团时,反应活性增高.
杂原子得共轭效应与诱导效应都就是吸电子得;未成键电子对在sp 2杂化轨道上,不参与共轭。
2、氧化与还原
(1)吡啶环对氧化剂稳定，一般不被酸性高锰酸钾或重铬酸钾氧化.
(2）与氧化剂作用时,通常就是侧链烃基被氧化成羧基.
（３)用过氧化氢氧化,可得N—氧化吡啶,N—氧化吡啶较容易发生亲电取代,取代基主要进入γ—位。
（４)吡啶比苯容易还原，用钠加乙醇、催化加氢均使吡啶还原为六氢吡啶.
3、亲核取代反应
亲核取代反应就是吡啶环特有得反应，取代基进入α－位。
原因:吡啶环电子几率密度低(与苯相比）.
吡啶与固体氨基钠一起加热,生成2-氨基吡啶。
4、吡啶得碱性
吡啶分子中氮原子上有一对未共用电子没有参加共轭，可以与质子结合,碱性比苯胺稍强，但比氨弱。
①
②
因此，吡啶可以与无机酸生成盐．
吡啶在结构上属于环状叔胺,因此可以与卤代烃作用生成季铵盐,加热到29０~3０0℃后，可发生重排反应。
有时,Ｎ-烷基化可用活泼亚甲基化合物与I
来完成。
２
氮上得未共用电子对还可以结合SO3，生成吡啶三氧化硫。
§10、４喹啉与异喹啉
１0、4、1 结构及其物理性质
１、结构
喹啉与异喹啉都就是由一个苯环与一个吡啶环稠与而成得。
分子中所有原子都在同一平面内,具有芳香性。
２、物理性质
喹啉为无色油状液体，沸点238℃，常用作高沸点溶剂；异喹啉为低熔点固体,熔点26℃。
10、4、2 化学性质
喹啉分子中吡啶环上碳原子得电子云密度,低于与之并联得苯环,异喹啉也存在类似情况。
?喹啉得亲电取代反应发生在电子云密度较大得苯环上,取代基主要进入５—或8—位.
?亲核取代则主要发生在吡啶环得2－或4—位。
?受到并联得苯环影响，喹啉得碱性比吡啶稍弱．
1、亲电取代反应：反应比吡啶容易,取代基进入5,8-位。
2、亲核取代反应：取代基进入α－位
3、氧化反应:用强氧化剂氧化喹啉时,苯环破裂
４、还原反应:发生在吡啶环上
10、４、3 喹啉与异喹啉得合成 1
、
Skraup 法
原料为苯胺与甘油，将原料与脱水剂浓硫酸、氧化剂硝基苯共热制得.
【反应历程】
选择不同得苯胺衍生物为原料,可以合成不同得喹啉衍生物。
2、Do ｅbner —Mille ｒ反应
用不同得α,β—不饱与醛、酮代替甘油,也能合成不同得喹啉衍生物,这一反应称为Ｄo ｅbn ｅr －Ｍiller 反应。
实际操作为一次投料,但反应就是分步进行得
有机化学-第12章 习题解答
第12章 杂环化合物 1．解： (1) α-呋喃甲醛 (2) N -甲基-2-乙基吡咯 (3) 2-噻吩磺酸 (4) 3-吡啶甲酸 (5) 2-氨基嘧啶 (6) N -甲基-2-羟基咪唑 (7) 3-硝基-5-羟基吲哚 (8) 8-羟基-5-喹啉磺酸 (9) 4-乙基吡啶-N -氧化物 (10) 咪唑并[4,5-d]噁唑 (11) 咪唑并[2,1-b]噻唑 (12) 6-巯基嘌呤 N N NH 2 CH 3N S O 2N (13) N N H 2N (14) (15)(16) H S (20) (19) H (18) (17)N Br N H 3C CH 3 Br N SO 3 N 2．解： O NO 2 (1) (2) (3) (4) H N SO 3H S Br H N COCH 3 (5) (6) (7) (8) NH 2 N N COOH N Cl OCH 3 N CH 3 H (9)(11) (10) N N C 2H 5 NH 2 3 3 3N N N H 3C CH 3 H 3．解： (2)、(5)和(7)有芳香性。 4．解： (1) 4-甲基吡啶 > 吡啶 > 吡咯 (2) 四氢吡咯 > 氨 > 苯胺 > 吡咯 5．解： (1) 吡啶的未共用电子对在sp 2杂化轨道上，s 成分多，受到核的束缚强，不易给出电子，所以碱性弱。六氢吡啶是仲胺，未共用电子对在sp 3杂化轨道上，s 成分少，离原子核远，受核束缚力小，易给出电子，因而碱性强。 (2) 吡啶氮原子上处于sp 2杂化轨道的未共用电子对不参与形成大π键，能结合氢质子而显碱性。吡咯氮上的孤对电子参与了环的共轭体系，使氮上的电子云密度降低，因而难以与质子结合，碱性极弱，不能与酸形成稳定的盐。相反，由于这种共轭作用，吡咯的N-H 键极
第十六章杂环化合物
第十八章杂环化合物 第一节杂环化合物的分类和命名 杂环大体可分为：单杂环和稠杂环两类。 1. 分类： 稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。 2．命名：杂环的命名常用音译法，是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。如杂环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起用1，2，3，4，5……（或可将杂原子旁的碳原子依次编为α ,β, γ, δ …）来编号。
如杂环上不止一个杂原子时，则从O,S,N 顺序依次编号，编号时杂原子的位次数字之和应最小： 五元杂环中含有两个杂原子的体系叫唑（azole） 第二节五元杂环化合物 一.含有一个杂原子的五元杂环单环体系:呋喃，噻吩，吡咯。 （1）呋喃，噻分，吡咯的电子结构和光谱性质。 电子结构：这三个杂环化合物中，碳原子和杂原子均以sp2杂化轨道互相连接成σ健，并且在一个平面上，每个碳原子及杂原子上均有一个p轨道互相平行，在碳原子的p轨道中有一个p电子，在杂原子的p轨道中有两个p电子，形成一个环形的封闭的π电子的共轭体系。这与休克尔的4n+2规则相符，因此这些杂环或多或少的具有与苯类似的性质，故称之为芳香杂环化合物。 芳香性大小,试验结果表明: 光谱性质：IR: νc-H = 3077~3003cm-1,νN-H = 3500~3200 cm-1 (在非极性溶剂的稀溶液中，在3495 cm-1，有一尖峰。在浓溶液中则于3400 cm-1,有一尖峰。
在浓和淡的中间浓度时，两种谱带都有),杂环C＝C伸缩振动:1600~1300 cm-1（有二至四个谱带）。 NMR：这些杂环化合物形成封闭的芳香封闭体系，与苯环类似，在核磁共振谱上，由于外磁场的作用而诱导出一个绕环转的环电流，此环电流可产生一个和外界磁场方向相反的感应磁场，在环外的质子，处在感应磁场回来的磁力线上，和外界磁场方向一致，在去屏蔽区域，故环上氢吸收峰移向低场。化学位移一般在7ppm左右。 呋喃：α－H δ=7.42ppm β－H δ=6.37ppm 噻吩：α－H δ=7.30ppm β－H δ=7.10ppm 吡咯：α－H δ=6.68ppm β－H δ=6.22ppm 二．呋喃，噻吩，吡咯的制备。 1.玉米心，稻糠，花生壳，大麦壳，高粱秆等用稀硫酸处理得戊糖，戊糖失 水得糠醛，再在400℃下加热，同时在催化剂ZnO,Cr 2O 3 存在下，失去一氧化碳 而得呋喃。 2.工业上制备噻吩是用丁烷，丁烯或丁二烯与硫磺混合，在600℃反应得到： 3.噻吩也可用琥珀酸钠盐与五硫化二磷一起加热反应制得：
第十二章杂环化合物
第十二章杂环化合物 【学习目标】 1、说出杂环化合物的概念； 2、能按照IUPAC（1979）原则对杂环化合物进行命名； 3、掌握简单杂环化合物的结构特点，了解其性质和应用； 4、认识常见的杂环化合物的衍生物，了解它们的应用。 在有机化合物中，除碳、氢以外的其他元素的原子通常被称为杂原子，而在环状化合物中，如果其环中除碳原子外，还含有杂原子，则该环即为杂环，该化合物称为杂环化合物，杂环中所含杂原子一般为氮、氧、硫等。 杂环化合物在自然界中分布广泛，例如，植物中的叶绿素和动物血红蛋白中的血红素同属卟啉类的杂环化合物，由于其结构中心的金属离子不同而显不同颜色，叶绿素为镁卟啉显绿色，血红素为铁卟啉显红色；此外，其他如核酸中含嘌呤、嘧啶等杂环化合物等等。 在现代药物体系中，含杂环结构的药物也占了相当大的比例，例如增强胃动力的多潘立酮（又称吗丁啉）结构中含有两个苯并咪唑杂环，再如人类发现的第一个抗生素——青霉素也含有杂环结构，还有常用于治疗肠道感染的氟哌酸结构中含有喹啉杂环结构，诸如此类含有杂环结构的药物数不胜数。 因此，杂环化合物在有机化合物中占有非常重要的地位，学好本章内容是我们步入药学学科领域的关键一步。 内酯、内酰胺和环醚等化合物都属于杂环化合物，但这些化合物的性质与其同类的开环化合物基本相同，因此，本章不再对其重点介绍，本章着重讨论芳香性杂环化合物，亦称其为芳（香）杂环化合物（aromatic heterocycles）。 第一节分类和命名 一、分类 杂环化合物有多种分类方法，按含杂原子数目分为含一个、两个或多个杂原子的杂环；按环的形式可分为单杂环和稠杂环；还可以按照环的大小分为五元杂环和六元杂环。 二、命名 杂环结构纷繁复杂，其命名亦如是。按照IUPAC（1979）（国际纯粹应用化学联合会）原则的规定，保留45个杂环化合物的俗名并以此作为命名的基础。我国则对这45个俗名进
第十二章 杂环化合物
第十二章 杂环化合物 一、定义和分类 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。本章讨论的是环系比较稳定，并且在性质上具有一定芳香性的杂环化合物。 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数的多少分为五元杂环及六元杂环等；多杂环稠杂环、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。 音译法：是用外文谐音汉字加“口”偏旁表示杂环母环的名称。如呋喃等。 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-氮（杂）萘。 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。 杂环的命名如下： 2-硝基吡咯 4-甲基吡啶 2-甲基-5-苯基噻唑 α-硝基吡咯 γ-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 α-呋喃甲醛 α-噻吩磺酸 β-吡啶甲酰胺 N H NO 2N CH 3N S C 6H 5CH 3N CH 3CH 3N Cl N CH 3N SH O CHO S SO 3H N CONH 2
有机化学第十八章 杂环化合物
第十八章杂环化合物 1.命名下列化合物： 答案：解：（1）4-甲基-2-乙基噻唑（2）2-呋喃-甲酸或糠酸（3）N-甲基吡咯（4）4-甲基咪唑 （5）α，β-吡啶二羧酸（6）3-乙基喹啉 （7）5-磺酸基异喹啉（8）β-吲哚乙酸 （9）腺嘌呤（10）6-羟基嘌呤 ２.为什么呋喃能与顺丁烯二酸酐进行双烯合成反应，而噻吩及吡咯则不能？试解释之。． 答案： 解：五元杂环的芳香性比较是：苯>噻吩>吡咯>呋喃。 由于杂原子的电负性不同，呋喃分子中氧原子的电负性（3，
5）较大，π电子共扼减弱，而显现出共扼二烯的性质，易发生双烯合成反应，而噻吩和吡咯中由于硫和氮原子的电负性较小（分别为2.5和3），芳香性较强，是闭合共扼体系，难显现共扼二烯的性质，不能发生双烯合成反应。 ３. 为什么呋喃、噻吩及吡咯容易进行亲电取代反应，试解释之。 答案： 解：呋喃、噻吩和吡咯的环状结构，是闭合共扼体系，同时在杂原子的P轨道上有一对电子参加共扼，属富电子芳环，使整个环的π电子密度比苯大，因此，它们比苯容易进行亲电取代反应。 ４. 吡咯可发生一系列与苯酚相似的反应，例如可与重氮盐偶合，试写出反应式。 答案： 解： ５. 比较吡咯与吡啶两种杂环。从酸碱性、环对氧化剂的稳定性、取代反应及受酸聚合性等角度加以讨论。 答案： 解：吡咯与吡啶性质有所不同，与环上电荷密度差异有关。它们与苯的相对密度比较如下：
吡咯和吡啶的性质比较：
与环上电荷密度有关， 性有关。与环上电荷密度及稳定 ６. 写出斯克劳普合成喹啉的反应。如要合成6-甲氧基喹啉，需用哪些原料？ 答案： 解：Skramp法合成喹啉的反应： ７. 写出下列反应的主要产物：
有机化学课后答案第十七章 杂环化合物
第十七章杂环化合物 一、写出下列化合物的构造式： 1，3－甲基吡咯 2，碘化N,N－二甲基四氢吡咯 3，四氢呋喃 4，β－氯代呋喃 5，α－噻吩磺酸 6，糠醛，糠醇，糠酸 7，γ－吡啶甲酸 8，六氢吡啶 9，β－吲哚乙酸 10，8－羟基喹啉 二、用化学方法区别下列各组化合物： 1，苯，噻吩和苯酚 解：加入三氯化铁水溶液，有显色反应的是苯酚。在浓硫酸存在下，与靛红一同加热显示蓝色的位噻吩。 2，吡咯和四氢吡咯 解：吡咯的醇溶液使浸过浓盐酸的松木片变成红色，而四氢吡咯不能。 3，苯甲醛和糠醛 解：糠醛在醋酸存在下与苯胺作用显红色。 三、用化学方法，将下列混合物中的少量杂质除去。 1，苯中混有少量噻吩 解：在室温下用浓硫酸处理，噻吩在室温与浓硫酸反应生成α－噻吩磺酸而溶于浓硫酸，苯不反应。 2，甲苯中混有少量吡啶 解：用浓盐酸处理，吡啶具有碱性而与盐酸生成盐溶于水相，分离出吡啶。 3，吡啶中有少量六氢吡啶。 解：六氢吡啶是仲胺，在氢氧化钠水溶液中与对甲基苯磺酰氯反应生成固体，过滤除去六氢吡啶。 四、试解释为什么噻吩，吡咯，呋喃比苯容易发生亲电取代反
应而吡啶比苯难发生？ 解：噻吩，吡咯，呋喃是五元杂环化合物，属于多л－电子杂环化合物，芳环上电子云密度比苯大，所以易于发生亲电取代。而吡啶是六元杂环化合物，是缺л－电子杂环化合物，芳环上电子云密度小于苯环，所以难于发生亲电取代反应。 五、完成下列反应式： 六、用箭头表示下列化合物起反应时的位置。 过量CH 3I 溴化 浓 稀 己二酸 己二胺
七、将苯胺，苄胺，吡咯，吡啶，氨按其碱性由强至弱的次序排列：解：苯胺，苄胺，吡咯，吡啶，氨的碱性强度顺序： 八、下列化合物那些具有芳香性？ 的溴化的碘化的硝化的溴化的硝化的硝化的硝化
第十七章杂环化合物
第十七章 杂环化合物 （heterocyclic Ring compounds ） 一、教学目的和要求 1．掌握杂环化合物的分类和命名。 2．掌握五元单杂环、六元单杂环化合物的化学性质。 3．理解杂环化合物的结构与芳香性。 4．理解吡咯、吡啶的结构与性质的关系。 二、教学重点与重点 重点：杂环化合物、甾体化合物结构特征与命名（俗名）。 难点：杂环化合物的结构。 三、教学方法和教学学时 （1）教学方法：以课堂讲授为主，结合必要的课堂讨论。教学手段以板书和多媒体相结合。 （2）教学学时：4学时 四、教学内容 1、杂环化合物 （1）杂环化合物概述 （2）吡咯及其衍生物 （3）吡啶及其衍生物 （4）吲哚及其衍生物 （5）苯并吡喃及其衍生物 （6）嘧啶和嘌呤及其衍生物 2、生物碱 （1）生物碱概述 （2）生物碱举例 五、总结、布置作业 17.1 几种基本杂环 (分类和命名) 杂环化合物定义 ：杂环化合物是指环比较稳定、含杂原子的环状化合物，包括芳香性杂环和非芳香杂环。 杂环化合物的种类很多，有单环，也有与芳香环或其他杂环并联成的稠杂环。环上的杂原子可以是一个、两个或更多个，而且可以是相同的或是不同的。一般最常见的杂环是五元或六元环。 根据1980年中国化学会颁布的有机化学命名原则，杂环化合物的命名按外文名称音译，并以一口字旁表示是环状化合物。以下是几种常见的杂环化合物的结构与名称。 O S N S N N N H H 呋喃 噻吩 吡咯 噻唑 咪唑 Furan Thiophene Pyrrole Thiazole Imidazole N O N N N N N N
吡啶 吡喃 哒嗪 嘧啶 吡嗪 Pyridine Pyran Pyridazine Pyrimidine Pyrazine H N O N N N N 吲哚 苯并呋喃 嘌呤 N N N 喹啉 异喹啉 吖啶 17.2 几种重要杂环化合物的结构 吡咯、吡啶 、呋喃、噻吩 ----C 、N 、O 、S 皆为 SP2 杂化 ，符合休克尔规则，有芳香性。但根据具体情况的不同，有的是富电子芳杂环，有的是缺电子芳杂环。 1. 1. 五元杂环 吡咯的共轭体系及比例模型如下： 吡咯是富电子芳杂环。 2. 2. 六元杂环 吡啶的共轭体系及比例模型如下： 吡啶是缺电子芳杂环。 富电子芳杂环与缺电子芳杂环因为结构特点的不同而表现出不同的化学 性质，其中亲电取代反应的差异尤为明显。
有机化学答案(高占先版)—第13章 杂环化合物
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 有机化学答案（高占先版）—第13章杂环化合物第 13 章杂环化合物 13-1 命名下列化合物或写出结构式。 （1） 4-甲基-2-乙基噻唑（2） 2-呋喃甲酸（3） N-甲基吡咯（4） 2,3-吡啶二甲酸（5） 3-乙基喹啉（6） 5-异喹啉磺酸（7） 3-吲哚乙酸（8） 6-氨基嘌呤（9） 4-甲基-2-乙基咪唑知识点： 杂环化合物的命名。 13-2 下列化合物是否是极性分子？若是，请标出分子偶极矩的方向。 它们都是极性分子，偶极矩方向如下： NHONHONH2N芳香结构知识点： 偶极矩的判断。 13-3 下列化合物有无芳香性？（1）、（2）、（4）、（5）和（6）有芳香性；（3）无芳香性。 知识点： 杂环化合物的芳香性判据。 13-4 指出下列各组化合物的碱性中心，按碱性由强到弱排列成序。 （1）氮原子为碱性中心， C＞B＞D＞A。 （2） A 的两性氮均为碱性中心； B 氮原子为碱性中心； C 中双键氮为碱性中心。 1 / 7
A＞C＞B， B 由于孤对电子参与芳香性大键，故碱性极弱。 知识点： 含氮化合物碱性比较。 13-5 判断下列化合物中每个氮原子的杂化状态并比较氮原子的碱性强弱。 NClNH CH2CH2CH2CH2N(CH3)2NNCH2CH2NH2HNNCH3CH3CH3OCOH3CHNABCABCABC (1)(2)(3) （1） A． sp3杂化 B. sp2 杂化 C.sp3杂化；碱性： C＞B＞A。 （2） A． sp2杂化 B. sp2 杂化 C.sp3杂化；碱性： C＞A＞B。 （3） A． sp2杂化 B. sp3 杂化 C.sp3杂化；碱性： C＞B＞A。 知识点： 杂化类型判断，碱性判断。 13-6 用简便合理的方法除去下列化合物中的少量杂质。 （1）苯中少量的噻吩（2）甲苯中少量的吡啶（3）吡啶中少量的六氢吡啶解： （1）向混合物中加入浓 H2SO4，振摇、静止，使生成的 2-噻吩磺酸溶于下层的硫酸中得以分离。 （2）用稀 HCl 洗涤，吡啶成盐溶于盐酸中，与甲苯分层得
第十八章杂环化合物
第十八章 杂环化合物 教学目的： 掌握杂环化合物的分类和命名及掌握五元单杂环、六元单杂环化合物的化学性质；理解杂环化合物的结构与芳香性，理解吡咯、吡啶的结构与性质的关系；了解嘧啶、喹啉、嘌呤及吲哚，了解几种重要生物碱（麻黄素、烟碱、阿托品、咖啡碱和茶碱）。 教学重点： 杂环化合物的结构与芳香性、亲电取代反应的活性及所用试剂的选择性。 教学难点： 杂环化合物的结构与芳香性、化学性质。 引言 杂环化合物是指组成环的原子中含有除碳以外的原子(杂原子——常见的是N 、O 、S 等)的环状化合物。 杂环化合物 非芳香杂环芳杂环（符合休克尔规则的杂环）如 如 O O NH N N H O , ………… ,, 杂环化合物不包括极易开环的含杂原子的环状化合物，例如： NH O , , , O O O O O O 本章我们只讨论芳香族杂环化合物。 在具有生物活性的天然化合物中，大多数是杂环化合物。例如，中草药的有效成分生物碱大多是杂环化合物；动植物体内起重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基都是含氮杂环；一些维生素、抗菌素、植物色素、植物染料、合成染料都含有杂环。
一、杂环化合物的分类 1.分类 杂环从结构上大体分为：单杂环和稠杂环两类。 二、命名 杂环化合物的命名比较复杂，现在一般通用的有两种类型的命名方法。一种是按照化合物的西文名称音译，另一种是根据相应的碳环化合物名称类比命名。杂环的命名常用音译法，是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。 1. 单杂环的命名方法 ①写出杂环化合物的基本名称，如下： thiophene imidazole oxazole
第十八章杂环化合物
第十八章杂环化合物 一、教学目的和要求 （1）掌握杂环化合物的分类和命名。 掌握呋喃、噻吩、吡咯、咪唑、噻唑、吲哚、吡啶、嘧啶、喹啉、嘌呤等母体结构及性质特征（芳香性、环稳定性、碱性） （2）掌握糠醛的制法、性质及用途。 （1）掌握Skraup合成法。 （4）了解生物碱的含义、存在、结构、提取方法及生理作用。 二、教学重点与难点 （1）杂环化合物的命名及性质。 （2）Skraup合成法。 三、教学方法和教学学时 1、教学方法：以课堂讲授为主，结合必要的课堂讨论。教学手段以板书和多媒体相结合。 2、教学学时：6学时 四、教学内容 第一节杂环化合物的分类和命名 第二节五元杂环化合物 一、呋喃、噻吩、吡咯的结构 二、呋喃、噻吩、吡咯的性质 三、α-呋喃甲醛 四、呋喃、噻吩、吡咯的制法 五、咪唑、噻唑 六、吲哚 七、卟啉环化合物叶绿素，血红素，维生素B12. 第三节六元杂环化合物 一、吡啶的结构、性质和制备方法 二、嘧啶 三、喹啉的结构和性质，Skraup合成法；异喹啉 四、嘌呤 第四节生物碱 第五节改变人行为的药物 一、兴奋剂 二、幻觉剂 三、抑制剂
五、课后作业、思考题 习题：1、7、8、9、10。 杂环化合物是指组成环的原子中含有除碳以外的原子(杂原子——常见的是N 、O 、S 等)的环状化合物。 杂环化合物不包括极易开环的含杂原子的环状化合物，例如： 本章我们只讨论芳香族杂环化合物。 杂环化合物是一大类有机物，占已知有机物的三分之一。杂环化合物在自然界分布很广、功用很多。例如，中草药的有效成分生物碱大多是杂环化合物；动植物体内起重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基都是含氮杂环；部分维生素，抗菌素；一些植物色素、植物染料、合成染料都含有杂环。 §18~1 杂环化合物的分类和命名 一、分类 （略） 二、命名 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。 NH O , , , O O O O O O 杂环化合物非芳香杂环芳杂环（符合休克尔规则的杂环）如 如 O O NH N N H O ,…… …… ,, N H O S N N N (pyrrole)(furan)(thiophene) (pyridine)(pyrimidine) N N N N H N N H (quinoline)(indole)(purine)吡咯 呋喃 噻吩 吡啶 嘧啶喹啉 吲哚 嘌呤
有机化学B教材第二版课后习题解析第十二章 杂环化合物和生物碱课后习题参考答案
杂环化合物和生物碱课后习题参考答案 习题1，各化合物名称或结构式如下： 胞嘧啶；α-噻吩磺酸；β-吲哚乙酸；腺嘌啉；8-羟基喹啉；烟碱（N-甲基-α-吡啶四氢吡咯）； O N H O Br Br N H COOH N N OH N H2 N N N H N H2 OH 习题2，碱性强弱： 六氢吡啶〉甲胺〉氨〉吡啶〉苯胺〉吡咯习题3， 苯苯酚噻吩三氯化铁 紫色 无紫色 苯酚 苯 噻吩 浓硫酸 溶解 不溶解 r.T.苯 噻吩 吡咯四氢吡咯 紫色 蓝色 紫色石蕊 吡咯 四氢吡咯 蓝色 苯甲醛 糠醛 浓盐酸 松木片 无色 糠醛 苯甲醛 习题4，各反应产物如下： （1）N Br N Br NO2 （2） O OH O O OH + （3） N H N 3 （4）N H SO3H (5) S Br S Br O2N 习题6， O O C H3CHO O H- O C H3 CHO Ag+ NH3 O C H3 COOH N CH3KM nO4 N O OH SOCl2 N O Cl AC l3 N O 习题7，喹啉硝化发生在苯环，因为吡啶环的氮原子用一个P-电子共轭，相当于硝基的钝化
吡啶环；吲哚硝化发生在吡咯环，因为氮原子用一对孤对电子共轭，相当于氨基活化吡咯环。 习题8，各杂环互变异构形式如下; N N H N N H NH N N N H NH 2 N N OH N H 2N N H O N H 2 N N OH O H N N H O O H N N OH O H C H 3N N H O O H 习题9，六氢吡啶典型仲胺，N-原子SP 3杂化；而吡啶虽然类似有3个C-C 键的叔胺。但是N-原子SP 2杂化，孤对电子S 成分多，更靠近原子核。且环中的C-C 单键都是SP 2杂化，共用电子对向N-原子偏移程度小，故碱性减弱。 习题10，依分子式知道有4个不饱和度，2个氧原子，可能是五元芳杂环。经氧化成酸后任然为4 个不饱和度，可能换外有醛基，脱羧后成呋喃环，故原物质为呋喃甲醛。
第十八章 杂环化合物答案
第十八章杂环化合物 1命名下列化合物： 解：(1) 4-甲基-2-乙基噻唑(2) 糠酸（α-呋喃甲酸） (3) N-甲基吡咯(4) 4-甲基咪唑(5) α,β-吡啶二甲酸（2,3-吡啶二甲酸）(6)β-乙基喹啉（3-乙基喹啉）(7) 5-异喹啉磺酸 (8)β-吲哚乙（3-吲哚乙酸）(9) 6-氨基嘌呤(10) 6-羟基嘌呤 2、为什么呋喃能与顺丁烯二酸酐进行双烯合成反应，而噻吩及吡咯则不能？试解释之。 解：在呋喃、吡啶和噻吩中，杂原子分别是O、N和S。电负性是O＞N＞＞S ,提供电子对构成具有芳香性的芳环的能力与此电负性的关系相反。因此芳香性：呋喃＞吡啶＞噻吩。另一方面，反应出来的共轭二烯性：呋喃＞吡啶＞噻吩。因此，呋喃易与顺—丁烯二酸酐发生环加成反应而吡啶、噻吩则需反应性更强的双烯体，如苯炔、丁炔二酸脂等。 3、为什么呋喃、噻吩及吡咯容易进行亲电取代反应，试解释之。 解：在呋喃、噻吩和吡咯中，具有五原子环六个π电子芳香共轭体系，符合[4n+2]休克尔规则，都具有芳香性。因此芳香性大小是：呋喃＞吡啶＞噻吩。这些芳环又是富电子的芳香共轭体系，易发生亲电取代。
4、吡咯可发生一系列与苯酚相似的反应，例如可与重氮盐偶合，试写出反应式。 N H C6H5N2 X N N N C6H5 2—吡咯偶氮苯 5、比较吡咯与吡啶两种杂环。从酸碱性、环对氧化剂的稳定性、取代反应及受酸聚合性等角度加以讨论。 解: 吡咯和吡啶分子中的氮原子都是sp2杂化的。在吡啶中，有一对未共用电子对处在未参与共轭的sp2杂化轨道上，因此吡啶的碱性很强；另外吡啶氮上的未共用电子对能与水分子形成氢键，吡啶易溶于水，吡咯不具备与水形成氢键的结构特征，因此难溶于水。在吡咯中，氮原子提供一对未参与杂化的p轨道上电子参与芳香体系的形成，因此其碱性很弱；氮原子上的氢电离后形成的负离子未破坏其芳香性，因此，吡啶的性质类似于硝基苯；为一缺电子芳香性分子，对氧化剂较不稳定，亲电取代反应活性也较高。吡啶和强酸作用可生成盐，不破坏其芳香性；吡咯和酸作用时，氮原子提供一对p轨道上的电子和酸结合，破坏了其芳香性，生成聚合产物。 6、写出斯克劳普合成喹啉的反应。如要合成6-甲氧基喹啉，需用哪些原料？解： HC OH CH2OH CH2OH 24CH CH2 NO 2CHO N H CH2 CH2 CHO N H 2 CH2 CHOH 烯醇化
第13章 杂环化合物
第13章 杂环化合物 13.1 基本要求 ● 掌握杂环化合物的命名。 ● 掌握五元杂环、六元杂环和稠杂环的结构和性质。 13.2 基本知识点 13.2.1 杂环化合物的概念 由碳原子和非碳原子所构成的环状有机化合物称为杂环化合物，环中的非碳原子称为杂原子，最常见的杂原子有氧、硫、氮等。通常将环系比较稳定，具有一定程度的芳香性，且符合H ückel 规则的杂环化合物称为芳杂环。杂环化合物按环的数目不同，可分为单杂环和稠杂环两大类。单杂环按环的大小不同又可分为五元杂环和六元杂环。稠杂环通常由苯与单杂环或单杂环与单杂环稠合而成。 13.2.2 杂环化合物的命名 杂环化合物的命名比较复杂，目前我国常使用“音译法”，即按英文的读音，用同音汉字加上“口”字旁命名。下面是一些常见杂环化合物的名称及编号： （1） 五元杂环: （2） 六元杂环 （3） 稠杂环 环上有取代基的杂环化合物的名称是以杂环为母体，并注明取代基的位置、数目和名称，杂环编号，除个别稠杂环外，一般从杂原子开始，顺环编号，环上有不同杂原子时，按O ，S ， O 5 2 34S 5 2 34N 52 3411 1S 5 2 341 N N 52 341N N 52 341 噻吩thiaphene 吡咯pyrrole 噻吩thiazole 吡咯pyrrole 咪唑imidazole 呋喃furan N 123 456 N N 23 4 56 1N N 23 4 56 1N N 23 456 1O 12 34 56 吡啶pyridine 哒嗪pyridazine 嘧啶pyrimidine 吡嗪pyrazine 吡喃pyran N 1 2 34 567 8 喹啉quinoline N 2 34 5 67 8 异喹啉isoquinoline （编号特殊） 14 7 吲哚indole N N 1 23105 6 78 吖啶 acridine （编号特殊） N N 12 3 456 7 嘌呤 purine （编号特殊） N N 8 99 4
第17章 杂环化合物
第17章 杂环化合物 班级 姓名 本章需掌握知识： 一．掌握常见杂环化合物的命名(呋喃、吡咯、噻吩、吡啶、四氢呋喃、四氢吡咯、四氢噻吩、哌啶 -六氢吡啶、喹啉)； 二．呋喃、噻吩、吡咯都具有芳香性，亲电反应活性比苯更高；注意单取代和双取代时的定位规则； 呋喃可以发生[4+2]反应； 三．吡啶同样具有芳香性，亲电反应活性比苯弱；注意亲电取代反应的位置；要知道吡啶、哌啶是 常用的有机碱； 四．吡啶的特殊反应-齐齐巴宾(Chichibabin)反应；侧链氧化；知道喹啉的斯克洛浦(Skraup)合成法。 1．命名或写出结构式。 呋喃 噻吩 吡咯 吡啶 哌啶 喹啉 四氢呋喃 4-二甲基氨基吡啶 O H 3C CH 3 O CH=O N COOH N HO N H O N CH 3 2．完成反应 (1) O CHO NaOH + (2) O O (3) N (4) N Cl NaOH (5) S OCH 3 CH 3CONO 2 O S OCH 3 CH 3CONO 2 O (6) S NO 2 S NO 2 Br 2 Br 2 (7) N CH 3 CH 3 (8) O I(CH 2)4I 己二酸 己二胺 3．比较下列化合物亲电取代反应活性顺序(按活性由高到低排列)。 S N N H (A) (B) (C) (D) 4．下面化合物N 原子上的孤对电子是在整个分子所在的面上，还是垂直于分子所在面并解释原因。 N H N (1) (2) 5．如何除去苯中少量的噻吩？ 6．环己烷中少量的吡啶？ 7．二酸乙酯与吡啶作用生成不饱和的反丁烯二酸乙酯。吡啶在这里起什么作用?它比通常使用的氢氧化钾乙醇溶液有什么优点? Br O O EtO O OEt O EtO 8．比较下列化合物碱性的强弱(按照碱性由强到弱排列)。 N H N NH 2 (A) (B) (C) (D) NH 2 O
第13章--杂环化合物
第13章 13.1 基本要求 ● 掌握杂环化合物の ● 掌握五元杂环、六元杂环和稠杂环の 13.2 基本知识点 13.2.1 杂环化合物の 由碳原子和非碳原子所构成の环状有机化合物称为杂环化合物，环中の非碳原子称为杂原子，最常见の杂原子有氧、硫、氮等。通常将环系比较稳定，具有一定程度の芳香性，且符合H ückel 规则の杂环化合物称为芳杂环。杂环化合物按环の数目不同，可分为单杂环和稠杂环两 大类。单杂环按环の大小不同又可分为五元杂环和六元杂环。稠杂环通常由苯与单杂环或单杂 13.2.2 杂环化合物の 杂环化合物の命名比较复杂，目前我国常使用“音译法”，即按英文の读音，用同音汉字加上“口”字旁命名。下面是一些常见杂环化合物の （1） 五元杂环: （2） 六元杂环 （3） 稠杂环 环上有取代基の杂环化合物の名称是以杂环为母体，并注明取代基の位置、数目和名称，杂环编号，除个别稠杂环外，一般从杂原子开始，顺环编号，环上有不同杂原子时，按O ，S ， O 5 2 34S 5 2 34N 52 3411 1S 5 2 341 N N 52 341N N 52 34H 1 噻吩thiaphene 吡咯pyrrole 噻吩thiazole 吡咯pyrrole 咪唑imidazole 呋喃furan N 123 4 56 N N 23 4 56 1N N 23 4 56 1N N 23 456 1O 12 34 56 吡啶pyridine 哒嗪pyridazine 嘧啶pyrimidine 吡嗪pyrazine 吡喃pyran N 12 34 567 8 喹啉quinoline N 2 34 5 67 异喹啉isoquinoline （编号特殊） 吲哚indole N N 1 23105 6 78 吖啶 acridine （编号特殊） N N 12 3 456 7 嘌呤 purine （编号特殊） N N 8 99 4
第12章杂环化合物
第12章 杂环化合物 一、问题参考答案 问题12．1 命名下列各化合物： 答：1,4-甲基-2-氨基嘧啶； 2,4-吡啶甲酸甲酯； 3,8-羟基-7-碘-5-喹啉磺酸。 问题12．2 为什么嘧啶分子中含有两个碱性的氮原子,却为一元碱，且其碱性比吡啶弱得多? 答：嘧啶环上有两个氮原子，一个氮原子质子化后，第二个氮原子对质子化的氮正离子的吸电子诱导效应与共轭效应，使质子化的氮正离子不稳定，质子易于离去，所以碱性较吡啶低；当一个氮原子质子化后，它的吸电性大为增强，使另一个氮原子的电子云密度大为降低，以致不能再接受质子，因此嘧啶为一元碱。 问题12．3 吡啶卤代不使用FeX 3等Lewis 催化剂 , 原因何在? 答：因为吡啶分子中的氮原子上有一对末共用电子对，能与缺电子分子FeX 3等Lewis 催化剂反应，使催化剂失去活性。 问题12-4 写出胞嘧啶和胸腺嘧啶的酮型和烯醇型互变平衡式。 答： 胞嘧啶 胸腺嘧啶 问题12．5 为什么吡咯比苯容易进行亲电取代反应？ 答：因为在吡咯的分子中，五个原子共享6个 电子，环上的电子云密度 比苯大，故它的亲电取代反应比苯容易进行。 问题12．6 试写出喹啉与碘甲烷反应产物的结构式。 答： N I OH SO 3H N COOCH 3 N N NH 2 CH 3 3. 2. 1. I N + CH 3 NH 2 HO NH 2 O N N H N N CH 3 OH HO H O O CH 3 N N N N
问题12．7 试说明嘌呤的酸性比咪唑强，碱性却比咪唑弱的原因？ 答： 嘌呤和咪唑的酸性应表现在=NH 上的氢离解能力，碱性应表现在=N 氮接受质子的能力。由于嘌呤分子中有3个不饱和氮，咪唑分子中只有一个不饱和氮，因此氮原子吸电子作用使嘌呤=NH 电子云密度小于咪唑=NH ，故嘌呤氮上氢比咪唑上的氢易离解，酸性就强。同理可知嘌呤氮接受质子的能力比咪唑弱，故其碱性比咪唑弱。 二、习题参考答案 1．命名下列各杂环化合物： 答： （1）2，3，4，5-四溴呋喃； （2）N-乙基-4-巯基咪唑； （3）2-噻唑甲醛； （4）吡啶乙酸 （5）5-羟基-6-氯嘧啶； （6）7-氨基吲哚； （7）4-喹啉磺酸； （8）9-甲基-2-羟基嘌呤 2．写出下列化合物的结构式： (1) 8-羟基喹啉 (2) 4-羟基-5-氟嘧啶 (3) 噻唑-5-磺酸 (4) 6-巯基嘌呤 (5) β-吡啶甲酰胺 (6) 3-吲哚甲酸乙酯 答： 3．写出下列反应的主要产物： O Br Br Br Br N N C 2H 5 HS S N CHO N CH 2COOH N N Cl HO N 2 N SO 3H N N N N CH 3 HO (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)(8) N N N OH F S N HO 3S N N N N SH N CONH 2 N H COOCH 2CH 3 (1) (2) (3) (4) (5) (6)
第13章 杂环化合物
1 第13章 杂环化合物 13.1 基本要求 ● 掌握杂环化合物的命名。 ● 掌握五元杂环、六元杂环和稠杂环的结构和性质。 13.2 基本知识点 13.2.1 杂环化合物的概念 由碳原子和非碳原子所构成的环状有机化合物称为杂环化合物，环中的非碳原子称为杂原子，最常见的杂原子有氧、硫、氮等。通常将环系比较稳定，具有一定程度的芳香性，且符合H ückel 规则的杂环化合物称为芳杂环。杂环化合物按环的数目不同，可分为单杂环和稠杂环两大类。单杂环按环的大小不同又可分为五元杂环和六元杂环。稠杂环通常由苯与单杂环或单杂环与单杂环稠合而成。 13.2.2 杂环化合物的命名 杂环化合物的命名比较复杂，目前我国常使用“音译法”，即按英文的读音，用同音汉字加上“口”字旁命名。下面是一些常见杂环化合物的名称及编号： （1） 五元杂环: （2） 六元杂环 （3） 稠杂环 环上有取代基的杂环化合物的名称是以杂环为母体，并注明取代基的位置、数目和名称，杂环编号，除个别稠杂环外，一般从杂原子开始，顺环编号，环上有不同杂原子时，按O ，S ， O 5 2 34S 5 2 34N 52 3411 1S 5 2 341 N N 52 341N N 52 341 噻吩thiaphene 吡咯pyrrole 噻吩thiazole 吡咯pyrrole 咪唑imidazole 呋喃furan N 123 456 N N 23 4 56 1N N 23 4 56 1N N 23 456 1O 12 34 56 吡啶pyridine 哒嗪pyridazine 嘧啶pyrimidine 吡嗪pyrazine 吡喃pyran N 1 2 34 567 8 喹啉quinoline N 2 34 5 67 8 异喹啉isoquinoline （编号特殊） 14 7 吲哚indole N N 1 23105 6 78 吖啶 acridine （编号特殊） N N 12 3 456 7 嘌呤 purine （编号特殊） N N 8 99 4
第十二章杂环化合物
第十七章杂环化合物 基本内容和重点要求 ?杂环化合物的分类和命名； ?杂环化合物的结构和芳香性； ?五元杂环化合物的化学性质； ?六元杂环化合物的化学性质； ?生物碱 重点要求掌握芳香性；五元、六元杂环化合物的化学性质，杂环化合物的亲电取代反应的活性及规律；酸碱性规律。 12.1 杂环化合物的分类和命名 1、分类：杂环大体可分为：单杂环和稠杂环两类。 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。本章讨论的是环系比较稳定，并且在性质上具有一定芳香性的杂环化合物。 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数的多少分为五元杂环及六元杂环等；多杂环稠杂环、桥杂环及螺杂环，其中以稠杂环较为常见。 稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。 2、命名 （1）用音译法 是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。如杂环上有取代基时，取代基的位次从杂原子算起用1，2，3，4，5……（或可将杂原子旁的碳原子依次编为α ,β, γ, δ …）来编号。 如杂环上不止一个杂原子时，则从O,S,N 顺序依次编号，编号时杂原子的位次数字之和应最小： （2）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-氮（杂）萘。 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。 杂环的命名如下： 2-硝基吡咯 4-甲基吡啶 2-甲基-5-苯基噻唑 α-硝基吡咯 γ-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 α-呋喃甲醛 α-噻吩磺酸 β-吡啶甲酰胺 12.2五元杂环化合物 12.2.1 呋喃、噻吩和吡咯的结构 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 N H NO 2 N CH 3N S C 6H 5 CH 3 N CH 3 CH 3N Cl N 3N SH O CHO S SO 3H N CONH 2
第十七章 杂环化合物 练习及答案
第十七章 杂环化合物 1.写出下列化合物的构造式： (1) 3－甲基吡咯 (2) 碘化N,N －二甲基四氢吡咯 (3) 四氢呋喃 H CH 3 N O N CH 3 CH 3 + I - (4) β－氯代呋喃 (5)α－噻吩磺酸 (6) 糠醛，糠醇，糠酸 Cl O S SO 3H O CHO (7)γ－吡啶甲酸 (8)六氢吡啶 COOH N N H (9)β－吲哚乙酸 (10) 8－羟基喹啉 N H CH 2COOH N OH 2.用化学方法区别下列各组化合物： 解：(1)苯，噻吩和苯酚 加入三氯化铁水溶液，有显色反应的是苯酚。在浓硫酸存在下，与靛红一同加热显示蓝色的位噻吩。 (2) 吡咯和四氢吡咯 吡咯的醇溶液使浸过浓盐酸的松木片变成红色，而四氢吡咯不能。 (3) 苯甲醛和糠醛 糠醛在醋酸存在下与苯胺作用显红色。 3. 用化学方法，将下列混合物中的少量杂质除去。 解：(1) 苯中混有少量噻吩 在室温下用浓硫酸处理，噻吩在室温与浓硫酸反应生成α－噻吩磺酸而
溶于浓硫酸，苯不反应。 (2) 甲苯中混有少量吡啶 用浓盐酸处理，吡啶具有碱性而与盐酸生成盐溶于水相，分离出吡啶。 (3) 吡啶中有少量六氢吡啶。 六氢吡啶是仲胺，在氢氧化钠水溶液中与对甲基苯磺酰氯反应生成固体，过滤除去六氢吡啶。 4. 试解释为什么噻吩，吡咯，呋喃比苯容易发生亲电取代反应而吡啶比苯难发生？ 解：噻吩，吡咯，呋喃是五元杂环化合物，属于多л－电子杂环化合物，芳环上电子云密度比苯大，所以易于发生亲电取代。而吡啶是六元杂环化合物，是缺л－电子杂环化合物，芳环上电子云密度小于苯环，所以难于发生亲电取代反应。 5. 完成下列反应式： 解： 1. O O CHO + CH 3CHO O CH=CHCHO 2. O CHO O CH 2OH + 3. N H /Pt N H 4. S C O C + O O AlCl 3 S C O HOOC 5.H 2/Pt O 2HCl Cl(CH 2)4Cl 2 NaCN NC(CH 2)4CN H 2O,H + - 3
第十七章杂环化合物
第十七章杂环化合物§17—1 杂环化合物的分类和命名 一、分类 杂环单杂环 五元环 六元环 苯环与单杂环的稠合杂环(苯并杂环) 两个或两个以上单杂环的稠合杂环 O S N H 稠杂环 N N N N N H N 二、命名 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。 N H O S N N N (pyrrole)(furan)(thiophene)(pyridine) (pyrimidine) N N N N H N N H (quinoline)(indole)(purine) 吡咯呋喃噻吩吡啶 嘧啶喹啉吲哚嘌呤 取代杂环的命名： ①杂环的编号从杂原子起依次1,2,3 ……（或：α,β,γ……）。 ②如环上不止一个杂原子时，则从O、S、N的顺序依次编号。 ③有两个相同杂原子的，应从连有H原子或取代基的开始编号。
④编号时注意杂原子或取代基的位次之和最小。 N S NH2 H3C 5 12 43 2-氨基-4-甲基噻唑 N H1 2 3 4 5 N N1 2 3 4 5 CH3 吡唑 1-甲基咪唑 §17—2 五元杂环化合物一、结构 1．分子结构 O S N H 5 6 π 为共轭体系 电子= 6符合4n + 2具有芳性 富电子芳环 π 据现代物理方法证明： ①呋喃、吡咯、噻吩是一个平面结构。 ②环上的C原子和杂原子都是以SP2杂化轨道成键的。 ③五个没有杂化的P轨道垂直于环平面，形成闭合共轭体系。 ④环形π电子分布于杂环平面的上、下两方。
⑤共轭能 噻吩、吡咯、呋喃共轭能分别为125.5、90.4、71.1kJ/mol。2．芳香性 ①符合休克尔规则，π电子数为6。 ②芳香性比较（易取代、难加成、难氧化）： 苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃 ③解释 环的稳定性：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃 二、化学性质 1．亲电取代反应 ①卤代 O O O O Cl Br Cl + Cl 80% N H H 80%