20杂环化合物_245706419
杂环化合物-全
共用杂原子编号 共用C 不编号
Ph
5 6 3
4 1 2
N
b a
3 c
3 2
N
b a
4 c d 4 5 3
N
7
S
1
2
O
1
N6 H
1 2
N5
5-苯基咪唑并[2，1-b]噻唑
6H-吡唑并[4，5-d]噁唑
杂环化合物的结构与芳香性
1. 五元单杂环（呋喃、噻吩、吡咯）的结构
富电子芳环
N H
N
π电子数=6 符合4n+2规则
A
A
E
A
反应相对活性
>
N H O
>
S
>
5 109 1
3
1018
6
1011
含一个杂原子的五元单杂环----亲电取代
对取代位置的解释
分析反应中间体的相对稳定性 i. 取代在α位
E
A A H E A H E A H E
− H+
A E
哪个共振式贡献最大？ 中间体有三个主要共振式，较稳定
ii. 取代在β位
E H E H E −H A
吡咯和吡啶的比较 吡 咯 吡 啶
N H
N
N
结 构 性 质
N上的孤对电子 在p轨道上，参 与环内共轭 富电子芳杂环 弱酸性 易亲电取代
N上的孤对电子在sp2 轨道上，在环外，未 参与环内共轭 “缺电子芳杂环” 碱性 易亲核取代
杂环化合物的结构和芳香性
由于芳杂环中电子的离域作用，环中的单、双键与孤立的单、双键不 同， 因此，可用下列式子表示
含一个杂原子的单环杂环
主要内容 五元芳杂环的化学性质 亲电取代（活性比较，反应取向） 还原反应和DielsAlder反应 某些五元杂环的特殊性质 吡啶的化学性质 碱性、亲核性、吡啶的亲电及亲核取代、侧链反应 N-氧化吡啶的性质（亲电性和亲核性）
杂环化合物的命名
杂环化合物（hetero cyclic compounds）属于环状有机化合物的一种,是指由碳原子和非碳原子共同介入组成环的环状化合物.这种介入成环的非碳原子称为杂原子.杂原子年夜都属于周期表中Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ三族的主族元素,最罕见的是氮、氧、硫,其中以氮原子最为多见.依照这个界说,在前面一些章节中曾讨论过的内酯、交酯、环状酸酐和内酰胺等,也应属于杂环化合物.但这些化合物通常容易开环成原来的链状化合物,其性质又与相应的链状化合物相同,因此一般不把它们列入杂环化合物的范围.有机化学中所要讨论的杂环化合物,一般都比力稳定,不容易开环,有些杂环化合物的性质与苯、萘等相似,具有分歧水平的芳香性.杂环化合物的种类繁多,数目庞年夜.据统计,在已发现的几百万种有机化合物中,杂环化合物约占总数65％以上.这说明杂环化合物在有机化学的各个研究领域中都占有相当重要的位置.杂环化合物广泛地存在于自然界中,动植物体内所含的生物碱、苷类、色素等往往都含有杂环结构.许多药物,包括天然药物和人工合成药物,例如头孢菌素（抗生素）、羟基树碱（抗肿瘤药）、小檗碱（抗菌药）等也都含有杂环.与人类生命活动及各种代谢关系非常密切的物质──核酸,其碱基部份也含有杂环.近几十年来,在杂环化合物的理论和应用方面的研究不竭取得重年夜进展,许多天然杂环化合物,包括维生素B那样结构极其复杂的杂环分子,已经能够用人工方法进行全合成；同时,人类也合成了许多自然界不存在的杂环化合物.这些化合物作为药物,作为超导资料,作为工程资料,也都具有很重要的意义.之阿布丰王创作时间：二O二一年七月二十九日杂环化合物的分类杂环化合物的种类繁多,其罕见的分类方法按所依据的原则分歧,可分为按分子所含环系的几多及其连接方式分类和按分子中所含π电子的状态和数量几多分类两种.按分子所含环系的几多及其连接方式分类按分子中所含π电子的状态和数量几多分类依照这种方法可将杂环化合物年夜致分为四类,即：（1）多π-（π-excessive）杂环.以苯分子为参照标准,凡是环中π电子云密度年夜于苯,并像苯一样有一个闭合的环状共轭体系的杂环化合物属于此类,如：呋喃、吡咯、噻吩等.这类杂环的主要特征是亲电取代反应活性比苯高.（2）缺π-（π-deficient）杂环.这类杂环也同样具有闭合的环状共轭体系,但环中π电子云密度小于苯,其亲电取代反应活性比苯低.吡啶、嘧啶等属于此类.（3）烯型杂环.这类杂环不含有闭合的环状共轭体系,只具有孤立的π键或不连续的共轭π键.α-呋喃、γ-吡喃等属于此类.（4）烷型杂环.这类杂环不含不饱和键,是完全饱和的杂环.四氢呋喃、六氢吡啶等属于此类.另外,,实际分类时,可将分歧方法结合进行,一般分为五元杂环、六元杂环、稠杂环等几类.稠杂环化合物的结构较为复杂,可以是芳环和杂环相稠合,也可以是杂环和杂环相稠合,还可能是含有共用杂原子的稠杂环.杂环化合物的命名杂环化合物的命名比力复杂,其名称应包括基本母核名称和环上取代基的名称这两部份.取代基的命名原则基本上与前面各章所介绍的相同,本章主要介绍有特命名称的杂环母核以及无特命名称的稠杂环母核的命名.有特定译音名称杂环母核的命名许多杂环化合物都有英文俗名或半俗名,这些俗名习用已久,有些已作为特命名称为IUPAC的系统命名法所收载.对此类杂环,可采纳译音命名法命名,即依照该杂环的英文特命名称选用发音相同或相似的汉字,并在左边加“口”字偏旁,作为其名称.例如：这类杂环母核的编号都采纳固定的方法,其一般原则如下：（1）含一个杂原子的单杂环.编号用阿拉伯数字,以杂原子为起编点,同时应使取代基所在碳原子有最低位次.,再其次为γ位.（2.如果其中一个杂原子连有氢或取代基,则应从此杂原子开始编号,并使其他杂原子有最低位次.一般杂环母核都含有最多的非聚积双键,当杂环上某个不饱和碳原子再额外连接氢原子（即由＝CH酿成—CH）时,这个氢就叫“额外氢”或“指示氢”.指求氢位置分歧的异构体命名时,应以所在位次加“H”（用斜体年夜写）,放在母体名称之前.例如：（3）含有分歧杂原子的单杂环编号时,一般按O、S、N的顺序优先选择起编点,例如：（4）有特定译音名称的稠杂环一般按相应芳环的编号方式编号（嘌呤除外）.例如：嘌呤不按上述原则,则按自己的习惯方式编号..例如：无特定译音名称稠杂环化合物的命名对这类杂环化合物,可将其母核分解成两个有特命名称的环系,并将其中一个定为基本环,另一个定为附加环.命名时将附加环名称放在前,基本环名称放在后,两环名称间缀以方括号,方括号内分别用阿拉伯数字和小写英文字母暗示两环的稠合情况.现就其具体方法说明如下：基本环的选择方法稠合方式的暗示方法稠合方式的暗示方法关于基本环的选择,主要按以下几条规则依次考虑.①由杂环和芳环构成的稠杂环,优先选择杂环作基本环.如还有选择时,应优先选择环数较多,且有特命名称的杂环作基本环.例如：Ⅰ中噻唑为基本环,苯为附加环,称为苯并噻唑；Ⅱ称为苯并异喹啉（不称萘并吡啶）.②由杂环和杂环构成的稠杂环,环年夜小分歧时,优先选择年夜环作基本环；环年夜小相同时,按N、O、S的顺序优先选择基本环.例如：Ⅲ的基本环是吡喃,称呋喃并吡喃；Ⅳ的基本环是呋喃,称噻吩并呋喃.中杂原子数目分歧时,含杂原子数目多的环优先；数目相同时,则含杂原子种类多的环优先.例如：Ⅴ应称吡啶并哒嗪（杂原子数目多的优先）；Ⅵ应称咪唑并噻唑（杂原子种类多的优先）；但Ⅶ应称噻吩并吡咯（含氮杂环优先）.④环的年夜小、杂原子的数目、种类都相同时,优先选择稠合前杂原子编号较小的杂环为基本环.例如：Ⅷ应称吡嗪并哒嗪.⑤含有共用杂原子的稠杂环,应视为两环都含有该共用杂原子来进行选择.例如：Ⅸ应称为咪唑并噻唑（含杂原子种类多的优先）.为了将基本环与附加环的稠合方式表达清楚,应先将两部份各自按编号原则编号,再将基本环的每条边按编号方向依次用a、b、c、d……代表,然后将附加环稠合边原子序号写在前,基本环稠合边字母写在后,二者之间用“-”隔开,一起放到两环系名称之间的方括号内.附加环稠合边原子序号在书写时应与基本环字母次第的方向一致,两者顺序相同时小数字在前,年夜数字在后；反之则年夜数字在前,小数字在后.例如：该化合物两环稠合边编号方向相反,命名时应使其一致,所以应称为咪唑并［2,1-b］噻唑,而不称咪唑并［1,2-b］噻唑.又例如前面所见到的Ⅰ应称为苯并［d］唑（苯环的稠合边原子序号在此无需标出）,Ⅳ称为噻吩并［2,3-b］呋喃,Ⅵ称为咪唑并［5,4-d］噻唑,Ⅷ称为吡嗪并［2,3-d］哒嗪.当此类化合物分子中存在有其他取代基或官能团时,需要对整个化合物进行统一编号（此编号方式与暗示稠合方式的编号无关）,其编号方式应注意以下几点：①应尽可能使所有杂原子都有最低位次,其次按O、S、NH、N 的顺序选择优先编号的杂原子,例如：②共用碳原子一般不编号（个别例外）,但在满足上一条规则的前提下,应尽可能使其具有较低的序号（其编号方式是依整个分子的编号方向在其前一个原子的编号下加注“a”、“b”、“c”等）.例如：下面化合物可有三种分歧的编号方式,获得杂原子的编号均为1、4、5、8,但第一种共用碳原子的编号为4a,后两种则为8a,故正确的编号方式应为第一种.③氢原子和指示氢的编号应尽可能低.例如：命名实例：杂环化合物的命名杂环化合物的命名比力复杂,现在一般通用的有两种类型的命名方法.一种是依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.最经常使用的是音译法.18.1.1音译法音译法是根据每个杂环化合物的基本杂环母核的西文名称按读音译成汉字,原则上是 2～3 个汉字名词的结构尊重我国的习惯,在汉字上加上一个象形性的偏旁“口”字,作为杂环的标识表记标帜构成杂环化合物的基本名称.1．单杂环的命名方法第一步,写出杂环化合物的基本名称furan pyrrole thiophene imidazole oxazole呋喃吡咯噻吩咪唑噁唑thiazole pyran pyridine pyrimidine pyrazine 噻唑吡喃吡啶嘧啶吡嗪第二步, 是将杂环上每个"环节"原子编号,并使杂原子处在最小号数位置,如果一个环上有两个或多个分歧种类的杂原子时,则规定按O,S,N,…顺序使其位号由小到年夜.例如：第三步,当环上有取代基时,先将取代基的名称放在杂环基本名称（或称主体环名称）的前面,并把主体环的位号写在取代基名称的前面,以暗示取代基在主体环上的位置.如果杂环分子上有两个或两个以上取代基时,则依照最低系列原则编号.例如：3-甲基吡啶1,3-二甲基吡咯(不是1,4-二甲基吡咯）第四步,对分歧水平饱和的杂环化合物,命名时不单要标明氢化（饱和）的水平,而且要标示出氢化的位置,用中文数字标明其数目,用阿拉伯数字标明其位置,全氢化物可只标明数目.例如：四氢呋喃六氢吡啶2,3-二氢吡咯2,5-二氢吡咯2．稠杂环命名方法（1）对一些简单的稠杂环,可以直接采纳与单杂环相同的命名方法,例如：indole quinoline purine carbazole 吲哚喹啉嘌呤咔唑（2）对年夜大都稠杂环的命名方法,是确定稠杂环中的主体环（固然必需是分子中的杂环部份）,并以它的名字作为整个稠环分子的基本名称,其它与之骈合的环的名字都看成是这个专主体环的前缀而放在主体环名称的前面,如下式所示.benzothiazole 苯骈噻唑当稠环中的主体环和骈合环具有非专一位置时,则要标明用以骈合的主体环的边号.边序号是用a,b,c,d,…暗示的,并规定1-2位间的键（边）为a,2-3位间者为b等,按顺序标识表记标帜.最后把骈合边的边序号放在骈合环和主体环的名称之间,并以方括号括起来.例如：苯喹啉苯骈[g]喹啉(3) 在稠杂环分子中,若含有两个或多个有可能被选择作为主体环时（即在杂环骈杂环分子中）,通常是优先选择最年夜的含氮杂环作为主体环,其次是含氧的和含硫的杂环等等.但总体环（即整个稠环分子）的编号仍然是按O,S,N……的顺序优先选择起算点.在这样的分子中,骈合边位置的标示也比苯骈杂环的情形要复杂.首先要将主体环和所有骈合环分别各自编号,然后标明主体环的边序号 a,b,c,d,......骈合边的位置是用主体环上的边序号和骈合环的编号一起暗示的,而且都放在方括号内.可是在方括号列出的骈合环的骈合边的位置号码,必需要和主体环的边序号的走向顺序一致.18.1.2 碳环类比命名法这种命名方法的基本动身点是把所有的杂环化合物都看成是在碳环环节原子中搀杂进去一个或多个杂原子的结果.所以,各种杂环化合物的名称,只要在相应的碳环化合物的名字中加上某杂就行了.如吡啶又可以名之为氮杂苯,呋喃可以名之为氧杂茂等等.类别碳环化合物杂环化合物结构名称杂原子单杂原子化合物多杂原子化合物三员环环丙烷O氧杂环丙烷S硫杂环丙烷N氮杂环丙烷四员环环丁烷O氧杂环丁烷S硫杂环丁烷N氮杂环丁烷五员环茂O氧杂茂N氮杂茂S硫杂茂六员环苯芑O氧杂芑（吡喃）1,3-二氮杂苯N氮杂苯（吡啶）S硫杂芑（噻喃）稠环茚O氧杂茚N氮杂茚S硫杂茚18.2 杂环化合物的分类杂环化合物的数量十分庞年夜,种类非常复杂,通常是根据杂环化合物的结构特征进行分类,年夜致有三种分类方法.１.依照杂环分子中所含电子的状态和数量来分类；可以分为四种类型：（1）以苯分子为参比标准,凡是环中的电子密度比苯年夜,并像苯一样有一个连续封闭的共轭体系的杂环环系,称为超电子环系（-excessive）.例如呋喃环系、吡啶环系等.它们在性质上的主要特征是亲电取代反应的反应性比苯还年夜.（2）杂环分子中虽然存在一个像苯一样的连续封闭的共轭体系,但环中的电子密度比苯中的小,这类杂环环系称为缺电子环系（-deficient）.显然,这类杂环的亲电取代反应性要比苯小,例如吡啶等.（3）含有孤立的π键或者不连续的键的杂环环系,也称为烯型杂环环系.例如吡喃环系、二氢吡咯等等.（4）不含有键的杂环环系,即饱和杂环环系,也称为烷型杂环环系,例如四氢呋喃、二氧六环、六氢吡啶.２.将所有杂环化合物分为芳香型杂环环系和脂肪型杂环环系；３.依照分子中所含的成环原子数目（亦即按环的年夜小）分为三员杂环、四员杂环、五员杂环等.上述分类应包括单杂环系和稠杂环系,综合杂环化合物的性质和分子结构,可以将杂环化合物分为单杂环、稠杂环、巨杂环、螺杂环、和桥杂环与杂环多面体等五类.具体分类如下：单杂环类稠杂环类巨杂环类螺杂环类桥杂环和杂环多面体类时间：二O二一年七月二十九日。
【全文】杂环化合物
噻吩(thiophene)
4
3β
5
1
N H
2α
吡咯(pyrrole)
4
5
3
6
2
7
N H
1
苯并吡咯 吲哚 (indole)
43
5
N H
N 1
2
吡唑(pyrazole)
4 N3
5
2
N H
1
咪唑(inidazole)
4 N3
5
2
S1
噻唑(thiazole)
六元杂环化合物
γ 4
5
3β
6 N 2α 1
吡啶(pyridine)
吡
咯
的
结 构
N H
共轭效应是给电子的。 诱导效应是吸电子的。
N
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、噻吩的结构与吡咯类似。
三. 呋喃、噻吩、吡咯的反应
1. 呋喃、噻吩、吡咯的亲电取代反应
（1）概述 *1 亲电取代反应的活性顺序为：
O NH
NO H
NH2 N
NO H
O
H3C
NH
NO H
尿嘧啶(U) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T)
二 嘌呤的两个重要衍生物
NH2
6 1N
5N
2
N 3
4
N H
腺嘌呤(A)
(6-氨基嘌呤)
OH
6 1N
5N
H2N
2
N 3
4
N H
鸟嘌呤(G)
(2-氨基-6-羟基嘌呤)
杂环化合物的命名
附加环 基本环 并 [稠合原子的编号-稠合边的编号] 名 称 名 称
附加环用阿拉伯数字 1、2、…标注各原子； 当有选择时，应使稠 合边位号尽可能较小。
3 e N d a c b
基本环各边用英文 字母表示。1，2原 子之间为a，2，3原 子之间为b …
N 2 N
1
吡啶并[2,3-d] 嘧啶
35
CH2 N H H C COOH NH2
色氨酸，构成蛋白 质的重要成分
分解
N H 20
CH3 β-甲基吲哚(粪臭素),
很稀时有茉莉香味
HO NH2 N H
5-羟基色胺,动物激素 参与神经思维的物质
H3CO N H NHCOCH3 脑白金
CH2COOH N H
21
β-吲哚乙酸,植物激素,少 量调节植物生长,量大则 杀伤植物。
NO2
α
特例：
COOH
β β
COOH
N H 3-硝基吡咯 (b-硝基吡咯)
O
CHO
S 3 - 噻吩甲酸 β - 噻吩甲酸
2 - 呋喃甲醛 α - 呋喃甲醛
25
N COOH 2, 3 - 吡啶二甲酸 α , β - 吡啶二甲酸
α
命名下列化合物：
1. N H CH3 2. N COCH3 3. NO2 N N CH3
N O
噁唑
S
噻唑
1,2-唑
S
N
N H
吡唑
16
N O
N
异噻唑
异噁唑
互变异构
N H 3C N H 5-甲基咪唑
H3C N N H
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)
杂环化合物大全
杂环化合物大全【药师学习百科】——第5期20090609杂环一概念与碳环相对，指的是成环的原子不仅包括碳，还包括氮、氧或硫等原子。
简单的杂环环系从3到10元不等；可以是脂环（如四氢呋喃），也可以是芳环（如吡啶）。
复杂的杂环系可以由2个或更多简单环并合而成（如吲哚）。
杂环化合物的系统命名法如下把杂环看作碳环中碳原子被杂原子替换而形成的环，称为“某杂（环的名称）”；给杂原子编号，使杂原子的位置号尽量小。
其他官能团视为取代基。
杂环化合物大全(部分学员对基本杂环方面知识还有所欠缺，本人特整理此表，志于全面，欢迎补充）环数名称分子式结构式衍生物单环三元环吖丙啶C2H5N环氧乙烷C2H4O环氧丙烷环硫乙烷C2H4S四元环吖丁啶C3H7N 恶丁烷C3H6O 噻丁环C3H6S五元环含一个杂原子呋喃C4H4O四氢呋喃呋喃甲醛吡咯C4H5N四氢吡咯噻吩C4H4S四氢噻吩含两个杂原子吡唑C3H4N2咪唑C3H4N2恶唑噻唑异恶唑异噻唑六元环含一个杂原子吡啶C5H5N六氢吡啶烟酸烟酸胺异烟肼吡喃C5H6O噻喃C5H6S含两个杂原子哒嗪嘧啶吡嗪哌嗪七元环及以上杂䓬䓬指环庚三烯正离子……稠环五元及六元稠杂环吲哚苯并咪唑咔唑喹啉异喹啉蝶啶7H-嘌呤吖啶吩嗪吩噻嗪非杂环环戊二C5H6烯或称茂萘蒽菲蒽醌……简易药化学习法一、大多数药物可根据药名提示联想其具有的结构（药名与结构）二、通过具有的结构认识化学名，即看见化学名，知道是什么药物。
三、根据结构分析得出理化性质。
由此，基本上就掌握了该药的主要性质。
有少部分药物的药名与结构之间找不出任何的联系，这种情况只好下工夫记忆了。
四、药物的用途，通常指的是它属于哪类药物，例如吲哚美辛为非甾体抗炎药，呋噻米为利尿药。
考题一般不要求知道更具体的用途。
另外，执业药师考题上，要求我们记药物的结构式，并不是要求我们默写出每个药物的结构式，而是看到结构式能够知道它是哪个药物，这比默写出结构式要容易了。
第二十章 杂环化合物
4). 侧链α-H的反应
吡啶环2, 4, 6位烷基的α-H具有一定的酸性，其 酸性与甲基酮的α-H相同。
36
+ 的作用： 吡啶成盐后，使吡啶环2, 4, 6位烷基的α-H酸性进
一步增强，可以发生羟醛缩合和迈克尔反应：
+
37
+
+
5). 吡啶的氧化和还原
a. 氧化
ห้องสมุดไป่ตู้
38
尼古丁（烟碱）
尼古丁酸（烟酸）
53
说明：碳氮正双键的吸电子能力大于碳氧双键的吸 电子能力。
54
pyrazine
吡啶
嘧啶
哒嗪
吡嗪
5
3. 稠杂环
quinoline 喹啉
isoquinoline 异喹啉
indole
purine
吲哚
嘌呤
6
二. 吡咯、呋喃和噻吩 1. 结构特点
呋喃 平面结构
噻吩 环上的原子均为sp2杂化
吡咯
闭环共轭体系
π电子数符合4m+2
具有方香性
体系
亲电取代反应活性： 吡咯、呋喃、噻吩大于苯
第二十章
杂环化合物
(Heterocyclic compounds)
第二十章
杂环化合物 (Heterocyclic compounds)
一. 分类和命名 二. 吡咯、呋喃和噻吩 三. 含两个以上杂原子的五元杂环 四. 吡 啶
五. 喹啉、异喹啉
2
杂环化合物 杂环 概述： 杂环化合物分类：
来源、用途
第一类：无芳香性的杂环化合物 例：
1. 五元杂环 β 4 3 β α 5
1 2 α
furan 呋喃
杂环化合物的命名（2）
杂环化合物（heterocycliccompoun ds）属于环状有机化合物的一种，是指由碳原子和非碳原子共同参与组成环的环状化合物。
这种参与成环的非碳原子称为杂原子。
杂原子大都属于周期表中Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ三族的主族元素，最常见的是氮、氧、硫，其中以氮原子最为多见。
按照这个定义，在前面一些章节中曾讨论过的内酯、交酯、环状酸酐和内酰胺等，也应属于杂环化合物。
但这些化合物通常容易开环成原来的链状化合物，其性质又与相应的链状化合物相同，因此一般不把它们列入杂环化合物的范围。
有机化学中所要讨论的杂环化合物，一般都比较稳定，不容易开环，有些杂环化合物的性质与苯、萘等相似，具有不同程度的芳香性。
杂环化合物的种类繁多，数目庞大。
据统计，在已发现的几百万种有机化合物中，杂环化合物约占总数65％以上。
这说明杂环化合物在有机化学的各个研究领域中都占有相当重要的地位。
杂环化合物广泛地存在于自然界中，动植物体内所含的生物碱、苷类、色素等往往都含有杂环结构。
许多药物，包括天然药物和人工合成药物，例如头孢菌素（抗生素）、羟基树碱（抗肿瘤药）、小檗碱（抗菌药）等也都含有杂环。
与人类生命活动及各种代谢关系非常密切的物质──核酸，其碱基部分也含有杂环。
近几十年来，在杂环化合物的理论和应用方面的研究不断取得重大进展，许多天然杂环化合物，包括维生素B那样结构极其复杂的杂环分子，已经能够用人工方法进行全合成；同时，人类也合成了许多自然界不存在的杂环化合物。
这些化合物作为药物，作为超导材料，作为工程材料，也都具有很重要的意义。
杂环化合物的分类杂环化合物的种类繁多，其常见的分类方法按所依据的原则不同，可分为按分子所含环系的多少及其连接方式分类和按分子中所含π电子的状态和数量多少分类两种。
杂环化合物大全
杂环化合物大全【药师学习百科】——第5期杂环一概念与碳环相对，指的是成环的原子不仅包括碳，还包括氮、氧或硫等原子。
简单的杂环环系从3到10元不等；可以是脂环（如四氢呋喃），也可以是芳环（如吡啶）。
复杂的杂环系可以由2个或更多简单环并合而成（如吲哚）。
杂环化合物的系统命名法如下把杂环看作碳环中碳原子被杂原子替换而形成的环，称为“某杂（环的名称）”；给杂原子编号，使杂原子的位置号尽量小。
其他官能团视为取代基。
，杂环化合物大全(部分学员对基本杂环方面知识还有所欠缺，本人特整理此表，志于全面，欢迎补充）环数名称分子式结构式衍生物单环)三元环吖丙啶C2H5N环氧乙烷C2H4O环氧丙烷,环硫乙烷C2H4S四元环吖丁啶C3H7N恶丁烷~C3H6O 噻丁环C3H6S五元环含一个杂原子呋喃—C4H4O四氢呋喃呋喃甲醛吡咯C4H5N四氢吡咯~噻吩C4H4S四氢噻吩含两个杂原子吡唑C3H4N2咪唑C3H4N2恶唑噻唑异恶唑: 异噻唑六元环含一个杂原子吡啶C5H5N`六氢吡啶烟酸烟酸胺异烟肼吡喃C5H6O噻喃。
C5H6S含两个杂原子哒嗪"嘧啶吡嗪哌嗪七元环及以上杂䓬䓬指环庚三烯正离子……：稠环五元及六元稠杂环吲哚苯并咪唑<咔唑喹啉` 异喹啉蝶啶7H-嘌呤吖啶<吩嗪吩噻嗪非杂环》C5H6环戊二烯或简易药化学习法一、大多数药物可根据药名提示联想其具有的结构（药名与结构）二、通过具有的结构认识化学名，即看见化学名，知道是什么药物。
三、根据结构分析得出理化性质。
>由此，基本上就掌握了该药的主要性质。
有少部分药物的药名与结构之间找不出任何的联系，这种情况只好下工夫记忆了。
四、药物的用途，通常指的是它属于哪类药物，例如吲哚美辛为非甾体抗炎药，呋噻米为利尿药。
考题一般不要求知道更具体的用途。
另外，执业药师考题上，要求我们记药物的结构式，并不是要求我们默写出每个药物的结构式，而是看到结构式能够知道它是哪个药物，这比默写出结构式要容易了。
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由C原子和至少一个其它原子（如: O、S、N等）所组成的环。
杂原子（Hetroatom）
杂环 （Hetrocycle）
通常具有芳香性
自然界中的杂环化合物
R = CH3 R N Mg N N O O O N O R= CHO CH3 O Chloropgyll a Chloropgyll b
Hemoglobin
3 days, r.t.
O
SO3
N H
HCl
O
SO3H
+
N H Cl
+
100oC
N H
N SO3
C2H4Cl2 r.t. Ba(OH)2
N H
SO3
N H Ba2+
2
N H
SO3H +
N H Cl
+
S
N SO3
S
SO3
噻吩较稳定，可以在室温 下直接磺化。
95% H2SO4
S
25oC
S
SO3H
3、傅-克酰基化反应
20.1.2 杂环化合物的命名
N N S H pyrrole thiophene 吡咯 噻吩 O furan 呋喃 S
“译音法”
N
N thiazole pyrimidine 噻唑 嘧啶 H N
N pyridine 吡啶
N N quinoline isoquinoline 异喹啉 喹啉
indole 吲哚
杂环具有芳香性、 缺电子
电荷分布的定量状态
以苯环碳原子的电荷密度为标准（定为0正值表示电荷密度（有效电 荷）比苯小，负值表示电荷密度比苯大 。
0 0 0 0 0 0
-0.04 S -0.06
-0.02 O -0.03
-0.06 N H -0.10
+0.12 +0.05 N +0.15
环碳上净电荷增加，有利于亲电；净电荷减少，有利于亲核。
N Fe N O HO
N N
β-subunit of hemoglobin
O OH
Vitamin B12
Studies on synthesis of Vitamin B12, please see attached files.
RO O R'O H H NCH3
R,R' = H O C
Morphine base
1.39Å
1.34Å
accessible by nucleophilic reagents, substitution occurs on β sites; 2.22 Debye 键长平均化
sp2杂化 每个杂原子给出1 个电子参与共轭
分子极性方向：指向杂原子
环上亲电反应性低 环上可亲核反应 吡啶的碱性
1.44Å 1.35Å 1.42Å 1.37Å 1.43Å 1.37Å 1.38Å
1.71Å 1.37Å 呋喃 Furan
噻吩 Thiophene
吡咯 Pyrrole
C=C
1.34Å
sp2杂化
键长平均化
C-O
C-N C-S
1.43Å
1.47Å 1.82Å
每个杂原子给出2 个电子参与共轭
杂环具有芳香性、 富含电子
分子极性方向：指向芳环
环上亲电反应性高 吡咯的碱性与弱酸性
1.40Å
less electrophilic reactivity, substitution occurs on β sites, if any; shows some baisicity, while pyrrol does not, basicity stronger than benzyl amine;
与碘的反应
I2, HgO S benzene,0oC S I
•
碘不活泼，需要催化剂
2、硝化和磺化
• Pyrrol and furan easily polymerizes in acidic solution. Ring breaking reaction may also take place under that condition. • So in nitration and sulfonation reactions, proper reagents should always be chose to avoid the reactions.
20.2.1 呋喃、噻吩、吡咯的物理性质与光谱性质
（Learn on your own）
20.2.2 呋喃、噻吩、吡咯的化学性质
1.44Å
1.35Å
-0.04 S -0.06
-0.02 O -0.03
-0.06 N H -0.10
1.37Å 呋喃 Furan
键长平均化 分子极性方向：指向芳环 环上亲电反应性高 吡咯的碱性与弱酸性
第一部分
五元杂环化合物
20.2 Five membered heterocyclic compounds with one heteroatom
含有一个杂原子的五元杂环化合物
20.2.1 Physical and spectroscopic properties of furan, thiophene, and pyrrole 20.2.2 Chemical properties of furan, thiophene, and pyrrole 20.2.3 Preparation of furan, thiophene, and pyrrole 20.2.4 α-furanformaldehyde
F-C acylation
(CH3CO2)2 150~200oC (CH3CO2)2
O
O
COCH3
N H
BF3, 0oC
N H
COCH3
(CH3CO2)2
S
H3PO4
S
COCH3
4、傅-克烷基化反应 F-C alkylation
很难得到一烷基取代产物，常常得到混合的多烷基取代物。
5、其它反应
ph-N2X
1、卤化
室温下，与Cl2、Br2反应，一般得到多卤代物。
Br Br2 N H 0oC Br N H
Br Br
Cl2 O - 40oC O Cl
+
Cl
O
Cl
Cl2 S 50 C
o
S
Cl
+
Cl
S
Cl
在温和的条件下，如溶剂稀释及低温，可以得到一取代物。
SO2Cl2 N H Br N H NBS O Br O Et2O, 0oC Br2, 0oC O O Br2 S Br S AcOH S Br O Br N H Cl
20.2.2.1 亲电取代反应
NH2 , OH ~ ~ > N H O
亲电性比较
> S
> >
室温下乙酸溶液中，噻吩与溴发生取代反应的速率为苯的109倍。 取代反应一般发生在α位，若α 、α’位已经有基团存在，则进入 β位。
Question 1:
Try to explain the sequence: pyrrole, furan, thiophene.
思考：解释呋喃、噻吩和吡咯的亲电取代反应活性顺序
Answer 1:
Electronegativie of N is smaller than that of oxygen; S atom in thiophene has a weaker conjugating effect with carbon, and contributes less electric density to the ring.
环上有取代基时的命名
4 5 6 O 3 OH
以杂环为母体 一般从杂原子开始，沿着环编号
4 5
3 O 2 1
2-methylfuran
2-甲基呋喃
N 2 1 nicotinic acid Pyridine-3-formic acid
吡啶-3-甲酸3 NFra bibliotek N1 当杂原子 上有取代 基时，从 含取代基 的原子开 始编号
N H
SO3H
N SO3
N H
H3C
C O
O
N O
O
N H
NO2
O
SO3H
吡啶三氧化硫
O
乙酰基硝酸酯
O
NO2
CH3COONO2
N H
5oC
N H
NO2
S
CH3COONO2 0 oC
S
NO2
CH3COONO2
O
-5~30 C
o
H H3COOC
O
H NO2
or N
O
NO2
O
+
C2H4Cl2
HCl
N SO3
r.t. , 3 days
Cl
O
Cl
40oC
O )2 O C oC 3 0 H , (C 3 F B
0oC
O
Br
N SO3
O O
HCl O SO3 N H O SO3H
+ N H
Cl
NO2 S Cl S + S + Cl Cl S Cl
CH3COONO2 Cl2 Br2 or NBS
NO2
+ S
Cl Cl Cl
Hetrocyclic compounds
第二十章 杂环化合物
Organic Chemistry A (2) By Prof. Li Yan-Mei Tsinghua University
Contents
20.1 杂环化合物的分类、命名和结构