第十七章 杂环化合物89638
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------第十七章杂环化合物89638第十七章杂环化合物学习要求：1．掌握各类常见杂环化合物的结构和命名。
2．掌握呋喃、噻吩、吡咯、吡啶、吲哚、喹啉的化学性质。
3．认识核酸组成中的重要碱基嘧啶、嘌呤；了解叶绿素、血红素等卟啉环化合物；了解生物碱的有关知识。
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。
17.1 杂环化合物的分类和命名 17.1.1 分类（略）NHOO,,,OOOOO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OONHNNHO,,, 17.1.2 命名杂环的命名常用音译法，1 / 12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 , , )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。
例见 P552 17.2 五元杂环化合物含一个杂原子的典型五元杂环化合物是呋喃、噻吩和吡咯。
含两个杂原子的有噻唑、咪唑和吡唑。
本节重点讨论呋喃、噻吩和吡咯，简单介绍一下噻唑、咪唑和吡唑。
17.2.1 呋喃、噻吩、吡咯杂环的结构呋喃、噻吩、吡咯在结构上具有共同点，即构成环的五个原子都为 sp2杂化，故成环的五个原子处在同一平面，杂原子上的孤对电子参与共轭形成共轭体系，其电子数符合休克尔规则（电子数 = 4n+2），所以，它们都具有芳香性。
NHOSNNN(pyrrole)(furan)(thiophene)(pyridine)(pyrimidine)NNN NHNNH(quinoline)(indole)(purine)吡咯呋喃噻吩吡啶嘧啶喹啉吲哚嘌呤OSNHSONH 5电子= 66为共轭体系符合4n + 2具有芳性富电子芳环 17. 2. 2 呋喃、噻吩、吡咯的性质（一）存在与物理性质 P554 （二）光谱性质 P554 （三）化学性质 1．亲电取代反应从结构上分析，五元杂环为 56共轭体---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 系，电荷密度比苯大，如以苯环上碳原子的电荷密度为标准（作为 0），则五元杂环化合物的有效电荷分布为：五元杂环有芳香性，但其芳香性不如苯环，因环上的电子云密度比苯环大，且分布不匀，它们在亲电取代反应中的速率也比要苯快得多。
亲电取代反应的活性为：吡咯呋喃噻吩苯，主要进入 -位。
五元杂环吡咯、呋喃、噻吩的反应实例见 P555~556 说明：吡咯、呋喃、噻吩的亲电取代反应，对试剂及反应条件必须有所选择和控制。
卤代反应不需要催化剂，要在较低温度和进行。
硝化反应不能用混酸硝化，一般是用乙酰基硝酸酯(CH3COONO2)作硝化试剂， O+ 0.1SNH000000- 0.03- 0.02+ 0.20- 0.06- 0.04+ 0.32- 0.10- 0.06在低温下进行。
磺化反应呋喃、吡咯不能用浓硫酸磺化，要用特殊的磺化试剂吡啶三氧化硫的络合物，噻吩可直接用浓硫酸磺化。
2．加氢反应 3．呋喃、吡咯的特性反应（1）呋喃易起 D-A 反应吡咯、噻吩要在特定条件下才能发生 D-A 反应。
（2）吡咯的弱酸性和弱碱性吡咯虽然是一个仲胺，但3 / 12碱性很弱。
ONHSH2, Ni or PdH2, Ni or PdH2, NiONHS四氢呋喃四氢吡咯( THF )不能用催化Pd因噻吩能使中毒PdOOOO+30℃OOOOOOOO+内式外式(90%)NHNHNH2Kb3.8 10-102 10-42.5 10-14原因：上的未共用电子对N参与了环的共轭体系，减弱了与H的结合力。
吡咯具有弱酸性，（其酸性介与乙醇和苯酚之间。
故吡咯能与固体氢氧化钾加热成为钾盐，与格式试剂作用放出 RH 而生成吡咯卤化镁。
吡咯钾盐和吡咯卤化镁都可用来合成吡咯衍生物。
17. 2. 3 重要的五元杂环衍生物（一）糠醛（- 呋喃甲醛）NHOHKa =1.3 10-101 10-181 10-15CH3CH2OHNH+ KOHNK+ H2O固体热NH+ RMgXNMgX+ H2O干乙醚NH KOHNK（固体）热RCOClRINCORNRNHCORNHRNH RMgXNMgX干乙醚RCOClRINCORNRNHCORNHR 1．制备由农副产品如甘蔗杂渣、花生壳、高粱杆、棉子壳用稀酸加热蒸煮制取。
多聚戊糖 2．糠醛的性质同有 -H 的醛的一般性质。
（1）氧化还原反应（2）歧化反应（3）羟醛缩合反应（4）安息香缩合反应 (C5H8O4)n3~5%H2SO4HO---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ CHCH OHCH2OHCH CHOOHH2SO4稀CHO戊糖呋喃甲醛水蒸气OCHOOCH=CHCHO+稀碱CH3CHOOCHO KMnO4 弱碱性CuO, Cr2O31 501 0MPa℃,V2O5 - MoO320 ℃,O2,OCH2OHOCOOHOOO+ CO2 + H2OOCHOOCH2OHOCOOH+浓碱 3．糠醛的用途糠醛是良好的溶剂，常用作精练石油的溶剂，以溶解含硫物质及环烷烃等。
可用于精制松香，脱出色素，溶解硝酸纤维素等。
糠醛广泛用于油漆及树脂工业。
（二）吡咯的重要衍生物最重要的吡咯衍生物是含有四个吡咯环和四个次甲基(-CH= ) 交替相连组成的大环 ( ）化合物。
其取代物称为卟啉族化合物。
卟啉族化合物广泛分布与自然界。
血红素，叶绿素都是含环的卟啉族化合物。
在血红素中环络合的是 Fe，叶绿素环络合的是 Mg。
血红素的功能是运载输送氧气（P564）叶绿素是植物光合作用的能源。
1964 年， Woodward 用 55 步合成了叶绿素。
1965 年接着合成 VB12，用 11 年时间完成了全合成。
Woodward 一生人工合成了 20 多种结构复杂的有机化合物，是当之无愧的有机合成大师。
Woodward 20 岁获博士学位， 30 岁当教授， 48 岁时（1965 年）5 / 12获诺贝尔化学奖。
17.2.4 噻唑和咪唑 1．噻唑噻唑是含一个硫原子和一个氮原子的五元杂环，无色，有吡啶臭味的液体，沸点OCHOOCHOH醇溶液KOHCOO12345678NHNHNN117℃，与水互溶，有弱碱性。
是稳定的化合物。
一些重要的天然产物几合成药物含有噻唑结构，如青霉素、维生素 B1等。
青霉素是一类抗菌素的总称，已知的青霉素大一百多种，它们的结构很相似，均具有稠合在一起的四氢噻唑环和 - 内酰胺环。
R = CH2 R = R = 青霉素具有强酸性(pKa2.7) , 在游离状态下不稳定(青霉素 O 例外) ，故常将它们变成钠盐、钾盐或有机碱盐用于临床。
维生素 B1（VB1） 17.3 六元杂环化合物六元杂环化合物中最重要的有吡啶、嘧啶和吡喃等。
SNCHC ONH C ROHOOCCH3CH3CH2OCH CH CH2S CH3GVO常用青霉素为青霉素为青霉素为青霉素NNCH2 NSCH3CH2CH2OHNH3ClCH3Cl 噻唑环对糖类的新陈代谢有显著的影响，人体缺乏时可以引起脚气病NNNO吡啶嘧啶吡喃吡啶是重要的有机碱试剂，嘧啶是组成核糖核酸的重要生物碱母体。
17.3.1 吡啶 (一) 来源、制法和应用吡啶存在于煤---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 焦油页岩油和骨焦油中，吡啶衍生物广泛存在于自然界，例如，植物所含的生物碱不少都具有吡啶环结构，维生素 PP、维生素 B6、辅酶Ⅰ 及辅酶Ⅱ 也含有吡啶环。
吡啶是重要的有机合成原料（如合成药物）、良好的有机溶剂和有机合成催化剂。
吡啶的工业制法可由糠醇与氨共热（500℃）制得，也可从乙炔制备（P565）。
吡啶为有特殊臭味的无色液体，沸点115.5℃，相对密度0.982，可与水、乙醇、乙醚等任意混和。
（二）吡啶的结构 N 轨道上，参与环内共轭，为富电子芳环。
由于吡啶环的 N 上在环外有一孤对电子，故吡啶环上的电荷分布不均。
NNNH上的孤电子对在上的孤电子对在sp2 轨道上，在环外未参与环内共轭。
成环原子共平面体系C_ sp2N_ sp2 66NPN1.430.841.010.87电荷分布亲电取代亲核取代N ，位位（三）吡啶的性质 1．碱性与成盐吡啶的环外有一对未作用的孤对电子，具有碱性，易接受亲电试剂而成盐。
吡啶的碱性小于氨大于苯胺。
吡啶易与酸和活泼的卤代物成盐。
7 / 122．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的芳杂环，和硝基苯相似。
其亲电取代反应很不活泼，反应条件要求很高，不起傅-克烷基化和酰基化反应。
亲电取代CH3NH2NH3N8.80NH2pKb3.384.769.42N+ HClN HClNNH3N+ SO3CH2Cl2N SO3 (90%)此反应常用于在反应中吸收生成的气态酸室温吡啶三氧化硫络合物是常用的缓和磺化剂NNINRIR I300℃NI+RROHNNRROH制取烷基吡啶的一种方法反应主要在 -位上。
3．氧化还原反应（1）氧化反应吡啶环对氧化剂稳定，一般不被酸性高锰酸钾、酸性重铬酸钾氧化，通常是侧链烃基被氧化成羧酸。
吡啶易被过氧化物（过氧乙酸、过氧化氢等）氧化生成氧化吡啶。
氧化吡啶在有机合成中用于合成 4-取代吡啶化合物。
NNClNBrNNO2NSO3H℃Cl2, AlCl3Br2,H2SO4HgSO4100300℃浮石催化气相浓220℃混酸300 ℃催化，氯吡啶溴吡啶硝基吡啶吡啶磺酸3333NNNN吡啶甲酸（烟酸）CH3KMnO4 / HHNO3COOHCOOH吡啶甲酸NNOCH3C-OOHO （2）还原反应吡啶比苯易还原，用钠加乙醇、催化加氢均使吡啶还原为六氢吡啶（即胡椒啶） 4．亲核取代由于吡啶环上的电荷密度降低，且分布不均，故可发生亲核取代反应。
17 杂环化合物
3．还原：
O
Na，EtOH
25℃ 加压
O
H2/Pt
CH3CO O H
CH3CH2CH2OH
N H
N H
Zn，乙酸
S
H2/Pt
S
乙酸
+
S
N H
Sn + HCl
或 Na + EtOH
N
或 Na + EtOH
N
N
N H
4．吡咯的弱酸性和吡碇的弱碱性 弱酸性
N H
KOH △
N- K+
C6H5COCl 甲苯 110℃
1. 亲电取代反应
碘代
§17—2 呋喃、噻吩、吡咯、吡啶
I N H I
从偶极矩来看，N的供电性强，使吡咯上 C原子电子云密度增加的多。极易取代 。
I I
N H
95% H2SO4
25℃
亲电取代反应小结：
S 噻吩-2-磺酸
COCH3
300
SO3H
a.亲电取代反应的活性 吡咯 ＞呋喃＞噻吩＞＞苯 溴化相对速度3*1018 6*1011 5*1011 1
§17—3 重要杂环化合物
2. 叶酸
维生素B2
叶酸是水溶性的B族维生素 ， 体内缺乏叶酸，容 易导致生 理功能低下及某些疾病如巨 幼红细胞贫血症、胃肠功能 紊乱、智力退化及神经管畸 形新生儿的发生。
21
九、生物碱
§17—4 生物碱
存在于生物体内的结构复杂并具有很强生理作用的含氮碱性有 机物。由于它们主要存在于植物中，也常叫植物碱。
存在于米糠、麦麸、瘦肉、绿 叶、花生、豆类、酵母等，是 维持糖的正常代谢必需的物质， 体内缺乏维生素B1可引起多发 性神经炎、脚气病及食欲不振 等。
第十七章 杂环化合物
3 2
苯并呋喃 (benzofuran)
苯并吡咯 苯并噻吩 (benzothiophene) 吲哚 (indole)
六元杂环化合物的命名
γ 4 5 6 N 1 3β 2α 5 6 O 1 γ 4 3β 2α
5 6 O 1 O 4 3 2
5 6 O 1
4 3 2 O
吡啶(pyridine)
4 5 6 N 1 3 N2
1. 亲电取代反应-----概述（P562）
*1 呋喃、噻吩、吡咯都比苯容易发生亲电取代反
应，取代主要发生在α位。活性顺序为：
N H
>
O
>
E N H H
E H
S
>
E N H H
E H
E N H H
E H
八隅体结构 最稳定
无最稳定结构
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
第十七章 杂环化合物
杂环化合物是指由碳原子和氧、硫、氮等杂
原子共同组成的，具有环状结构的化合物。
本章所要讨论的杂环化合物主要是环系比较 稳定，具有一定芳香性的化合物。 环醚、内酯、内酐和内酰胺等，不属杂环化 合物。
第一节 杂环化合物的分类和命名 第二节 五元杂环化合物 第三节 六元杂环化合物
第一节 杂环化合物的分类和命名
偏旁的同音汉字来命名。
五元杂环
N O S N H N H S N
1.译音法
呋喃 噻吩 吡咯 (furan) (thiophene) (pyrrole) 五元杂环苯并体系
4 5 6 7 O 1 3 2 5 6 7 4
【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)
第十七章杂环化合物
取代
取代
取代
取代位置：哪个为主？
反应活性：比苯快? 还是比苯慢?
亲电取代反应主要进入3位或β 位
Friedel-Crafts 反应 无反应发生
SO3H N Br N
浓 H2SO4 / HgSO4
N
220oC Br2 / 浮石 300oC
有给电子基时反应较易进行
KNO3 / 浓 H2SO4
H3C N CH3 NO2 H3C Br N NH2 N CH3
110oC Br2 / HOAc
N
NH2
20oC
吡啶的亲核取代反应
（1） NaNH2与吡啶的亲核取代 —— Chichibabin 反应
NaNH2 + N NH3 或 PhNMe2 N NH2 H2
（2） PhLi 与吡啶的亲核取代
(C5H8O4)n + nH2O
稀 H2SO4
O
+
CHO
+ CO2 + H2
O
CHO
ZnO- Cr2O3-MnO2 H2O 400 - 415 o C
O
呋喃和糠醛的其它反应
顺丁烯二酸酐 O
O H H O O
O
Ag(NH3)2+ O COOH
CH3COONa O CHO (CH3CO)2O O CH=CHCOOH
(2)其它衍生物
青霉素
头孢霉素
疗效不到青霉素的1%
抗生素 活性与青霉素类似
17.3 六元杂环化合物
17.3.1 吡啶和嘧啶
吡啶的碱性
H C C C C
sp2轨道
H
..
N C
17第十七章 杂环化合物
N H
2、亲核取代反应：主要发生在α位 、亲核取代反应：主要发生在 位
KOH
NaNH2
齐齐巴宾反应
3、氧化反应（对氧化剂稳定） 、氧化反应（对氧化剂稳定）
CH3 │ COOH │
V2O5 [O] NH2NH2
CONHNH2 │
N
N
N
异烟肼
4—吡啶甲酸（异烟酸） 吡啶甲酸（异烟酸） 吡啶甲酸
雷米封（ 雷米封（Rimifon）可治结核病 ）
二 杂环化合物的命名
1、命名：英文音译再加“口”字旁，表示是杂环化合 命名：英文音译再加“ 字旁， 物 3β 3β 4 4 3β 4 五元杂环
5
O 1
2α
5
S 1
2α
5 1N H
2α
呋喃(furan) 呋喃
γ 4 5 6 N 1 3β 2α
噻吩(thiophene) 噻吩
吡咯(pyrrole) 吡咯
O
S
N H
茂（环戊二烯） 氧（杂）茂 环戊二烯）
硫（杂）茂
氮（杂）茂
N
N
苯
氮（杂）苯
萘
1─氮杂萘 氮杂萘
第二节 含有一个杂原子的五元杂环体系
吡 咯 的 结 构
N H
sp2杂 环 有一个
N
呋喃、噻吩、吡咯的结构P 一 呋喃、噻吩、吡咯的结构 412
子的 子的 子 子 环 p
吡咯N 结构 吡咯
二、五元环的化学性质
六元杂环
吡啶(pyridine) 吡啶
2、有取代基的杂环化合物的命名： 、有取代基的杂环化合物的命名： 以杂环为母体，从杂原子开始，顺着环编号。 以杂环为母体，从杂原子开始，顺着环编号。
4 5 3 O2 1
杂环化合物
(a)硝化
S
+ CH3COONO2
0oC
Ac2O
AcOH
(b)磺化
+
S NO2
66 %
NO2
S
10%
+
N H
(c)卤化
+
N
-
SO3
100 oC
N
SO3H
H 90%
1,4- 二氧六环
+ Br2
O
25oC
75 %
O Br
(d)Friedel-Crafts酰基化
+ Ac2O 150 200 oC
N H
O H
O H
O
Br2
CH3COOK CH3OH
H
H
CH3O O OCH3
H
H
Br O Br
1,4加成
CH3OH
（2）噻吩
Cl2 S Cl Cl S Cl
亲电加成 H2SO4
S SO3H
(CH3CO)2O
O
S
H3PO4
S CCH3
催H化2，加N氢i S
H
H
H
H
S
（3）吡咯
碱性
极弱
NH2
N H＜
＜ NH3
O
O
H H
O
O
H
O2N
O CH=N N
N
N
H O
呋喃唑酮（痢特灵）
H
H
O2N
H O
H H
N
O
O
H
O CH= CHCNHCH(CH3)2 O
H N
H H
H
H
H H
O H
有机化学精品课件——杂环化合物
杂环化合物在材料科学中具有广泛的应用，因为它们可以提供优良的物理和化学性能。例如，聚酰亚胺、聚醚醚酮等杂环高分子材料在航空航天、电子和汽车等领域广泛应用。
杂环化合物作为材料合成的关键组分，能够提高材料的耐热性、耐腐蚀性和机械性能等，同时降低生产成本和提高生产效率。
杂环化合物的研究进展与展望
05
在亲电反应机理中，试剂的性质和杂环化合物上的取代基的性质都会影响反应的进程和产物的生成。因此，在选择合适的试剂和反应条件时，需要考虑这些因素。
亲核反应机理是指反应过程中，试剂首先进攻杂环化合物上的电子云密度较高的部位，从而形成负碳离子中间体。然后，负碳离子中间体再与试剂发生反应，形成新的键，最终生成产物。
杂环化合物的应用
04
杂环化合物在药物合成中具有广泛的应用，因为它们具有独特的化学结构和生物活性。例如，嘧啶衍生物在抗肿瘤药物中发挥重要作用，喹啉衍生物具有抗菌和抗癌活性。
杂环化合物作为药物合成中的关键中间体，可用于合成多种类型的药物，如抗高血压药物、抗病毒药物和抗癌药物等。
VS
杂环化合物在农药合成中具有不可替代的地位，因为它们可以提供高效、低毒、低残留的农药。例如，吡啶衍生物可用于合成除草剂和杀虫剂，嘧啶衍生物可用于合成杀菌剂和杀虫剂。
杂环化合物作为农药合成的关键组分，能够提高农药的生物活性、选择性和稳定性，从而降低对环境和人体的危害。
杂环化合物在染料合成中具有重要作用，因为它们可以提供鲜艳的色彩和优良的染色性能。例如，偶氮染料和酞菁染料等杂环染料在纺织品、皮革和纸张等领域广泛应用。
杂环化合物作为染料合成的关键组分，能够提高染料的色牢度和稳定性，同时降低生产成本和对环境的污染。
杂环化合物的物理性质与其结构密切相关，如熔点、沸点、溶解度等。
17杂环化合物
N
N
CH3
二、亲电取代反应：发生在苯环上， ①与混酸反应生成5-硝基喹啉或8-硝基喹啉：
NO2 HNO3,H2SO4 N
0 oC
+
N NO2
N
②与发烟硫酸(90C)或浓硫酸(220C)反应，主要生成8-喹啉磺酸：
发烟H2SO 4
90
o
N
C SO 3H
N
三、亲核取代反应 发生在吡啶环，如与氨基钠反应生成2-氨基喹啉。
将糠醛蒸气与水气混合，在催化剂存在下加热：
ZnO- Cr2O3-MnO2 400 - 415 o C
+
H2O
+ CO2 + H2
O
CHO
O
二、 噻吩 亲电取代反应在较缓和的条件下进行.
1 噻吩的亲电取代反应
① 卤代
S
② 硝化
Br2 CH3COOH
Br S
CH3COONO2 S
经水解，又得到噻吩：
NO2 S
很好的溶剂，由于与氯化钙络合，常用氢氧化钾干燥。
亲电取代反应与硝基苯相似。 一、碱性(pKb = 8.8) 比苯胺(pKb = 9.3),吡咯(pKb = 13.4)强，但比脂肪胺及氨(甲胺 pKb = 3.36)弱：与盐酸生成吡啶盐酸盐，与硫酸生成吡啶硫酸盐， 碱化后生成吡啶：
+ + H2SO4 HSO4
Br Br2
300 o +
N
C
HBr
N
B： 磺化：硫酸，300 C,硫酸汞催化：
H2SO4,HgSO4 N
300 oC
SO3H
+
H2O
N
C：硝化：混酸，300 C：
17杂环化合物概要-PPT课件
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O O H2N 普鲁卡因 Procaine N
N
O O O H O 可卡因 Cocaine
H 3C H 3C N N
H
H H N
NH2 O O
O
O
HO
安 替 比 林 P henazone
奎宁 Q u in in e
Organic Chemistry
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苯佐卡因 B e n zoca in e
Organic Chemistry
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含环状结构的药物
Organic Chemistry
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N CH H
O
3
N
N O
OH
N
O H
HO
O 吗 啡 M o r p h in e
N 咖 啡 因 C a ffe in e
N
O O 阿 托 品 A tr o p in e
Organic Chemistry
杂环化合物
杂环化合物的分类与命名
一 、 分 类
单 杂 环 化 合 物
O
五 元 杂 环
六 元 杂 环 N 稠 杂 环 化 合 物 N
Organic Chemistry
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六、非苯系芳烃（略）
1、休克儿规则： 休克儿根据分子轨道法计算指出,某些环状共轭 体系具备以下特征时应该具有芳香性
A、共轭体系为环状不间断共轭体系 B、环的所有碳原子都在同一平面上 C、∏电子数符合4n+2规则
Organic Chemistry
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2、非苯芳烃
1)、环丙烯正离子
+
化工17杂环化合物
X = NH,O,S
杂原子的＋C 效应，增加了杂环的亲电 取代反应的活性。亲电取代反应活性顺序：
> N H O
> S
>
亲电取代 (1)硝化
一般采用硝酸乙酰脂 CH3COONO2作硝化剂
S NO2 Ac2O–AcOH + CH3COONO2 NO2 + －0℃ S S 2–硝基噻吩(66%) 3–硝基噻吩(10%)
烟碱(尼古丁)
17.3.1 吡啶和嘧啶
（1）吡啶
吡啶也是一种典型芳香性杂环化合物， 具有和苯非常相似的骨架结构和π电子结构。 因N的电负性大于C，吡啶为缺π芳杂环， 亲电取代活性小于苯。 . .
.
. .
.
N
..
0.1
4 0n
m
δ 7. 55 δ 7.16 N δ 8. 52
34 0.1
nm
N
N 2.22D N H 1.17D
N
吡啶的碱性：
> N NH2 > N H
+ HCl N N Cl H
+ SO3 N SO N· 3
还原：
Ni 180℃
+ H2 N
N H
六氢吡啶 (哌啶)
有机碱催化剂、环氧树脂的固化剂
氧化：
吡啶与过氧化氢作用生成吡啶–N–氧化物：
NO2
H2O2,AcOH 65℃ HNO3,H2SO4 90℃ PCl3,CHCl3 △
亲电取代反应
π电子密度大
N
亲核取代反应
π电子密度小
亲电取代反应发生在π电子密度大的苯环上
NO2
浓 HNO3 浓H2SO4，o 0C
+