最新有机化学杂环化合物
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有机化学---第17章 杂环化合物
、 内酯、环状酸酐等。
环为平面型共轭体系，环内π电子数符合4n+2规 则，具有一定芳香性的杂环化合物。
2
2、杂环化合物的分类
五元杂环, 如 单杂环 六元杂环, 如 杂环化合物 稠杂环 两个以上单杂环稠并
N N N H
O N
N H
S
苯环与单杂环稠并, 如 N H
N
N
3
3、杂环化合物的命名 （1）音译法 ——在同音汉字左边 + 口字旁
N ..
H2SO4,HgSO4 220℃
N
N
NO2
β-硝基吡啶
SO3H
β-吡啶磺酸
34
当吡啶环上连有供电子基团时，将有利于亲电取
代反应的发生；反之，就更难以进行亲电取代反应。
NO2
HNO3,H2SO4
H3 C N CH3
100℃
H3 C
N
CH3
吡啶环也象硝基苯一样，不能发生F―C烷基化和 酰基化反应。
吲哚具有芳香性，亲电取代反应发生在吡咯环上； 吲哚亲电取代反应的活性比苯高，但比吡咯低。 亲电取代反应的位置：
5 4 3 7
E+
1
苯 环
6
N H
2
吡咯环
26
进攻 C2 N H + E
+
进攻 C3
只有一个带有完 E N 2 H 整苯环的共振杂化体。 H 3 E 3 E H H + + N N H H
OH
6
S1
苯并呋喃
1
苯并吡咯 喹啉
N
9 7 8
苯并噻唑
N N
3
5 4
HO
N H
OH
12 杂环化合物《有机化学》
Br
（80%）
O
O Cl2
-40℃ ， CH3COOH
Cl
O
（64%）
Br2
CH3COOH
Br
S
（78%）
S Cl2
50℃
Cl
S
（36%）
I2,HgO C6H6, 0℃
I
S
（70%）
吡咯极易卤化生成四卤吡咯。
（2）硝化
呋喃和吡咯很易被氧化，遇无机酸容易发生聚合， 因而不能用硝酸硝化。通常用比较温和的非质子硝化试 剂，如用硝酸乙酰酯
离域能 呋喃、吡咯和噻吩的离域能分别为： 67 kJ·mol-1、 88 kJ·mol-1和117 kJ·mol-1 比苯的离域能（150.5 kJ·mol-1 ）低，但比大多数共 轭二烯烃的离域能（约12～28 kJ·mol-1 ）要大得多。
芳香性：苯>噻吩>吡咯>呋喃
2、 呋喃、噻吩和吡咯化学性质
有机化学 第12章 杂环化合物
基本要求：
• 1.掌握呋喃、吡咯、噻吩、吡啶、嘧啶、 喹啉、吲哚、嘌呤及其衍生物的命名。
• 2.掌握呋喃、吡咯、噻吩、吡啶的结构 与芳香性的关系，结构与亲电取代反应 活性的关系。
• 3.掌握吡咯和吡啶的酸碱性，呋喃、吡 咯、噻吩、吡啶的亲电取代反应(卤代、 磺化)，还原反应，吡啶侧链的氧化反应。
COOH
(烟酸 )
N
HNO3
COOH
COOH
N
△
COOH △
N
N
吡啶可被催化加氢或用乙醇和钠还原而成为六氢吡啶。
Na + C2H5OH
N
或 H2/Pt ,0.3MPa,25℃
N H
常见吡啶衍生物
有机化学中的杂环化合物的合成
有机化学中的杂环化合物的合成在有机化学中，杂环化合物是一类含有杂原子（即非碳原子）的环状分子，如含氮、氧、硫等的杂环化合物。
这些化合物在医药、材料科学等领域具有重要的应用价值。
本文将介绍有机化合物中的杂环化合物的合成方法及其在不同领域的应用。
一、含氮杂环化合物的合成方法含氮杂环化合物是一类常见的杂环化合物，其合成方法多样。
其中，常见的合成方法包括：1. 氨基化合物与醛酮缩合：通过氨基化合物（如胺）与醛酮反应，可以得到含氮杂环化合物。
这种方法简单直接，适用于合成各种类型的含氮杂环化合物。
2. 亲核取代反应：利用亲核取代反应，将亲核试剂与含氮化合物反应，可以有效合成含氮杂环化合物。
常用的亲核试剂包括氢化试剂、碱性试剂等。
3. 吸电子取代反应：吸电子取代反应是一种有效的合成方法，可以将含氮基团引入分子中，从而得到含氮杂环化合物。
这种方法适用于含氮基团的合成。
二、含氮杂环化合物在医药领域的应用含氮杂环化合物在医药领域具有广泛的应用价值。
其中，许多抗生素、抗癌药物等都是含氮杂环化合物。
这些化合物通过与生物体内的特定目标结合，发挥治疗作用。
因此，含氮杂环化合物在药物研发中扮演着重要的角色。
三、含氧杂环化合物的合成方法含氧杂环化合物是另一类常见的杂环化合物，其合成方法也多样。
常见的合成方法包括：1. 醛酮与羟基化合物缩合：通过醛酮与羟基化合物缩合反应，可以得到含氧杂环化合物。
这种方法具有广泛的适用性，适用于合成各种类型的含氧杂环化合物。
2. 氧化反应：氧化反应是一种有效的合成方法，可以将含氧基团引入分子中，从而得到含氧杂环化合物。
这种方法适用于含氧基团的合成。
四、含氧杂环化合物在材料科学领域的应用含氧杂环化合物在材料科学领域也具有重要的应用价值。
例如，一些聚合物中含有氧杂环化合物，可以提高聚合物的性能，如耐热性、耐腐蚀性等。
因此，含氧杂环化合物在材料科学领域也扮演着重要的角色。
综上所述，有机化学中的杂环化合物是一类重要的化合物，其合成方法多样，应用广泛。
有机化学-第十七章 杂环化合物
Br
Br
N H
Br2
N H
乙 醇
Br
Br
噻吩对氧化剂稳定，可用一般的硝化剂和磺化剂
H2SO4 , 25℃
S
SO3H S
α-噻吩磺酸
呋喃和吡咯对及氧化剂都比较敏感，应使用特殊的试
剂乙酰硝酸酯进行硝化，使用吡啶三氧化硫进行磺化。
+
N
SO3
－
SO3H O
O CH3 C ONO2 (CH3CO)2O,－10 ℃
O
α-呋喃磺酸
N H
N H
α-硝基吡咯
NO2
吡啶比苯难发生亲电取代反应，反应条件要求和硝基
苯差不多；在发生反应时取代基主要进入β-位。
HNO3 , H2SO4
NO2 N
β（3）-硝基吡啶
N
300 ℃
吡啶的氯代要用AlCl3催化且要加热； 吡啶的磺化要用发烟H2SO4并要加热；
(2) 氧化反应 吡啶环对氧化剂稳定，比苯环难氧化。
杂环化合物，是指环状化合物中构成环的原子除碳原
子外，还有其他原子的化合物。
常见的杂原子：O、N、S。 非芳香杂环：
O O O N H
芳香杂环：
O
S
N
17-1 分类和命名
一、杂环化合物的分类
单杂环：
{
五元杂环 六元杂环
O
呋喃
N H
吡咯
S
噻吩
N S
噻唑
N N H
咪唑
N
N
吡啶
N
嘧啶
稠杂环：
{
N
1 6 5
N N
3 4
N7
8
N2
2
N9 H
有机化学精品课件——杂环化合物
理学、毒理学和临床研究等方面的内容。
05
有机化学与绿色化学
有机化学的发展趋势
1 2 3
新的合成方法
例如，定向合成、组合合成和高选择性催化等 新技术的开发和应用，极大地推动了有机化学 的发展。
新的反应性和反应机制
例如，电化学和光化学反应以及超分子和纳米 反应器等新技术的应用，为有机化学提供了新 的反应性和反应机制。
总结词
杂环化合物在分子生物学领域具有广泛的应用，涉及多种生物学实验技术。
详细描述
杂环化合物可以作为药物分子、基因治疗剂、分子探针等应用于分子生物学研究中。生物学实验技术包括细胞 培养、基因克隆和表达、蛋白质分离和分析等。这些技术可以用来研究杂环化合物在生物体内的吸收、分布、 代谢和排泄等特性。
杂环化合物的应用研究实验
合成方法
通过取代反应
杂环化合物可以通过取代反应合成，如卤代烃、醇、羧酸等 中的杂原子被其他原子取代。
通过成环反应
某些杂环化合物可以通过成环反应合成，如氨基酸、腺苷等 。
02
杂环化合物的种类与性质
含氮杂环化合物
吡啶
弱碱，碱性来自于氮原子上的孤对电子，可参与多种有机反应。
咪唑
碱性较弱，作为配体参与有机反应。
抗疟活性
青蒿素及其衍生物是具有抗疟活性的重要杂环化合物，通过干扰疟原虫的细胞膜 结构和功能，导致疟原虫死亡。
04
有机化学实验技术
杂环化合物的合成实验
总结词
有机化学实验技术中，杂环化合物的合成 实验是掌握杂环化合物性质的重要环节。
VS
详细描述
杂环化合物的合成实验涉及到多种反应类 型，如缩合反应、取代反应、加成反应等 。在实验过程中需要用到各种不同的试剂 和溶剂，如酸、碱、氧化剂、还原剂等。 实验操作也有一定难度，需要掌握一定的 实验技能和操作技巧。
05
有机化学与绿色化学
有机化学的发展趋势
1 2 3
新的合成方法
例如，定向合成、组合合成和高选择性催化等 新技术的开发和应用，极大地推动了有机化学 的发展。
新的反应性和反应机制
例如，电化学和光化学反应以及超分子和纳米 反应器等新技术的应用，为有机化学提供了新 的反应性和反应机制。
总结词
杂环化合物在分子生物学领域具有广泛的应用，涉及多种生物学实验技术。
详细描述
杂环化合物可以作为药物分子、基因治疗剂、分子探针等应用于分子生物学研究中。生物学实验技术包括细胞 培养、基因克隆和表达、蛋白质分离和分析等。这些技术可以用来研究杂环化合物在生物体内的吸收、分布、 代谢和排泄等特性。
杂环化合物的应用研究实验
合成方法
通过取代反应
杂环化合物可以通过取代反应合成，如卤代烃、醇、羧酸等 中的杂原子被其他原子取代。
通过成环反应
某些杂环化合物可以通过成环反应合成，如氨基酸、腺苷等 。
02
杂环化合物的种类与性质
含氮杂环化合物
吡啶
弱碱，碱性来自于氮原子上的孤对电子，可参与多种有机反应。
咪唑
碱性较弱，作为配体参与有机反应。
抗疟活性
青蒿素及其衍生物是具有抗疟活性的重要杂环化合物，通过干扰疟原虫的细胞膜 结构和功能，导致疟原虫死亡。
04
有机化学实验技术
杂环化合物的合成实验
总结词
有机化学实验技术中，杂环化合物的合成 实验是掌握杂环化合物性质的重要环节。
VS
详细描述
杂环化合物的合成实验涉及到多种反应类 型，如缩合反应、取代反应、加成反应等 。在实验过程中需要用到各种不同的试剂 和溶剂，如酸、碱、氧化剂、还原剂等。 实验操作也有一定难度，需要掌握一定的 实验技能和操作技巧。
有机化学第12章 杂环化合物
生物碱
存在于植物体内的一类碱性含氮有机化合物称为生物碱。
HO O
CH3 N H O-C-CH 952年确定结构。）
H O-C H
C H3O
颠茄碱（阿托品）
CH=C H2
N N CH3
N 金鸡纳碱（奎宁）
烟碱（尼古丁）
有芳香性
有芳香性
12.3 五元杂环化合物
12.3.1 呋喃
存在于松木焦油中，为无色液体，难溶于水，易溶于有机溶剂。其蒸汽遇 有被盐酸浸过的松木时，即呈绿色（叫松木反应，鉴别呋喃的存在）。
工业上用糠醛（-呋喃甲醛）制备：
（1）呋喃的制备
• 实验室采用糠酸加热脱羧制得：
（2）化学性质
呋喃具有芳香性，较苯活泼，容易发生取代反应；还有一定程度的不饱和 化合物的性质(发生加成反应)。
芳香性强弱的次序
苯 > 噻吩 呋喃 112 离域能：152
取代反应活性的次序
>
吡咯
>
88
62 KJ/mol
位电子 云密度 -0.10
• 吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯 -0.03 -0.06 0 (不一致)
（2）六元杂环化合物——吡啶
氮原子与碳原子处在同一平面。 吡啶的结构与苯相似，符合休克尔规则，具有芳香性。
第12章 杂环化合物
一般把除碳以外的成环原子叫杂原子，常见的杂原子有氧、硫和氮：
• 环系中可含一个、两个或多个相同或不同的杂原子。
•环可以有三元环、四元环、五元环、六元环或更大，可以 是稠合的环。
• 杂环化合物种类繁多，约占全部已知有机化合物的 三分之一。
• 已经学过的杂环化合物：
• 本章介绍的是具有不同芳香性的杂环化合物（简称芳杂 化合物）。
有机化学 第二十章杂环化合物
2.加成反应 呋喃、吡咯催化氢化，失去芳香性，得到饱和 的杂环化合物:
四氢吡咯为有机碱，广泛存在于自然界中的某 些生物碱中。
四氢呋喃是重要的有机溶剂。
噻吩中含硫，会使一般的催化剂中毒，氢化时必 须采用特殊催化剂。
工业上通常用开链化合物合成四氢噻吩。四氢噻 吩氧化成四亚甲基砜（或环丁砜），它是一个重要的 溶剂。
(6 )取代呋喃、噻吩、吡咯的定位效应
一取代呋喃、噻吩及吡咯进一步取代，定位效 应应由环上杂原子的α定位效应及取代基共同决定。 例如，3位上有取代基，第二个基团进入环的1位或5 位（即α位），是1位还是5位又由环上原有取代基 的性质决定◦例如，噻吩-3-甲酸溴代，生成5-溴噻 吩-3-甲酸。羧基是间位定位基，因此第二个基团进 入5位即羧基的间位。
一、五元杂环
五元环中含两个或两个（至少有一个氮原子） 以上的杂原子的体系称唑（azole)。如果杂原子不 同，则按氧、硫、氮的顺序编号。
二、六元杂环 三、稠杂环
20.2 五元单杂环化合物
一、呋喃、噻吩、吡咯的物理性质和结构
呋喃、噻吩、吡咯是最重要的含一个杂原子的 五元杂环化合物。它们的重要性不在于它们的单体， 而是它们的衍生物。它们的衍生物不但种类繁多， 而且有些是重要的工业原料，有些具有重要的生理 作用。
叶绿素与蛋白质结合，存在于植物的叶和绿色 的茎中，叶绿素利用卟啉环的多共辗体系易吸收紫 外光，成为激发态，促进光合作用，使光能转变为 化学能。
血红素存在于哺乳动物的红血球中，它与蛋白 质结合成血红蛋白，血红素中的Fe2+具有空的d轨道， 可以可逆地络合氧，在动物体内起到输送氧气的作 用。一氧化碳会使人中毒，其原因之一是因为它与 血红蛋白结合的能力强于氧，从而阻止了血红蛋白 与氧的结合。
有机化学第十五章 杂环化合物
+
N
N
NO 2
N
N S O 3H
Br
B r2/H 2 S O 4
H+
+
N
N
B r 2 /CCl 4
OH -
Br Br
N
K MnO 4 /H +
CO 2 H
N
CO 2 H
H 2/P t N H
易发生亲电取代和氧化
5
8
N
易发生亲核取代和还原3
N +C3 H I
N
+ N C3 H I N
N
Br
+Br2 NH 2 N
1、亲电取代——困难：发生在β 位
混 酸 P hH室 温 P hN2O
混 酸
N2O
3 0 0 ℃ /1 天
N
N
H2SO4/H+g
220℃
N
N
SO3H
C3H N
H 2SO 4/K N3 O
100℃
C3H
C3H N
N2 O C3H
Br2/HcA Br NH 2 N
N—氧化物 δ+
NH 2 N
δ+
N
N+
吡唑和咪唑的分子聚合和互变异构：
b.p
水溶性
N
188
N
H N 263
N H
11 易溶
N
N
H
H
N
N
二聚体
N HN
N HN
N N
H
多聚体
嘌呤
N
N
N
NH
N
N
H 9—H
NH2
N
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❖吡咯、呋喃对酸及氧化剂比较敏感； ❖由于这些五元杂环容易被破坏，稳定性差，因而对试 剂及反应条件应有所控制。
❖卤代： N H O
Br2 0℃
Br
Br
Br
Br
N
H
Br2 0℃
Br O
B r2
S
25℃
B r S
❖硝化： 由于环的稳定性差，在强酸或强氧化剂的作用下环
被破坏，不能用混酸硝化。因此，应在较低的温度下， 使用温和的硝化剂乙酰硝酸酯。
杂环为母体；当环上连有羰基、羧基、磺酸基时，杂环做
取代基。
命名或写出结构式
１N CH3
N-甲基吡咯
２
CH3
N H
３-甲基吡咯
３
CHO
O
2-呋喃甲醛
４
COOH
N
３-吡啶甲酸
５ β-羟基吡啶
OH N
６ 2-噻吩磺酸 S SO3H
１ 呋喃、吡咯、噻吩的结构
sp2杂化
六元环结构
❖结构特点： ①杂原子共轭效应是供电子的，诱导效应是吸电子的。
H
H吡 啶
N O 2
C H 3C O O ON O 2
O
❖磺化： N H O
+_ NSO 3
+_ N S O 3
N SO 3H H OS O 3 H
+RM gBr N H
+ RH N M gBr
❖酰化：
+(C H 3C O )2O150～ 200 ℃
C O C H 3
N
N
H
H
O+ (C H 3 C O )2 O－ 1 B 0 F ℃ 3
C O C H 3 O
O
H 2 N i o r P d
O
(4) 加成反应
❖催化加氢：
H2
N
Ni or Pd
N
H
H
H2 , Ni
H2 , Ni
S
S
S
O+
C O
30℃
O
C O
O
C O O
C O
❖双烯合成： 呋喃与顺丁烯二酸酐很容易加成，噻吩较难，吡咯一
般不发生双烯合成。
3 硝化
O2N
S
CH3
(5) 吡咯的弱酸性和弱碱性
呋喃
150.3 117
87.8 66.9
❖具有共轭二烯烃结构，呋喃可以进行双烯合成反应。
２ 呋喃、吡咯、噻吩的性质
(1) 主要物理性质和鉴别 ❖呋喃：与盐酸浸过的松木片反应，显绿色。 ❖吡咯：与盐酸浸过的松木片反应，显红色。 ❖噻吩：在硫酸存在下和吲哚醌作用，显蓝色。
O NO H
吲哚醌
(3) 亲电取代反应 ❖π电子云密度比苯环大。
❖碱性：苯胺>吡咯
酸性：苯酚>吡咯>醇
4
溴
化
NO 2
S
Δ
+K O H （ 固 ） N
－
N
+H 2O
H
K +
60转吡啶
３ 糠醛及其衍生物
(1) 制法
H O C H C H O H
H C H C H C H O
O H O H
H 2 S O 4
Δ
C H O O
CHOKM nO 4 , OH－
COOH
O
O
4 N3
5
N2
O
1
1,2,3-噁二唑 1,2,3-oxadiazole
N
CH3
N H
4-甲基咪唑 4-methylimidazole
❖有些稠杂环化合物的原子编号是固定的。
5 6
7 8
4 3
N2
1
6
异喹啉
1N
2
isoquinoline
N
3
5 N7
8
4 N9 H
(3) 取代基与母体
嘌呤 purine
当环上连有烷基、硝基、卤素、羟基、氨基等基团时，以
O
O
O
N H
❖芳香杂环：
O
S
N
１ 分类
❖单杂环：
N
O
呋喃 furan
N
S
噻唑 thiazole
N H
咪唑
imidazole
N H
吡咯 pyrrole
N
吡啶 pyridine
S
噻吩 thiophene
N
N
嘧啶 pyrimidine
❖稠杂环：
N
喹啉 quinoline
N H
吲哚 indole
N
N
NN H
❖含有一个杂原子的单杂环，让杂原子的位号尽可能小， 其次考虑取代基；编号也可使用希腊字母。
CH3
N
3-甲基吡啶 β 3-methylpyridine
CHO O
2-呋喃甲醛 α 2-furaldehyde
❖含有两种以上杂原子时：
①让杂原子的位号尽可能小；
②当两个杂原子不相同时，按O,S,NH(NR),N顺序 依次编号
(2) 主要性质
C u O ,C r2 O 3
OC H O1 5 0 ℃ ,1 0 M P a
C H 2O H O
浓 N a O H
C H O
C H 2 O H + C O O H
O
O
O
O 2
C H O
O
V 2 O 5 , M o 2 O 3
C O O+C O 2
C O
O
(3) 应用 ❖良好的溶剂； ❖许多药物和工业产品的原料。
N
CH 3COONO2
(CH3CO)2O,－ 10℃ N
NO2
H
H
S
C H 3C O O N O 2
(C H 3C O )2 O ,－ 1 0℃ S
N O 2
❖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。
C H 3C O O N O 2
H
O － 30～ － 5℃ O N O 2 +
②杂原子是sp2杂化，未成键电子对在2p轨道上，参 与共轭。
❖由于6个π电子分布于5个原子上，整个环的π电子几 率密度比苯大，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： 噻吩 > 吡咯 > 呋喃 电负性： S 2.6 N 3.0 O 3.5 离域能/kJ·mol-1： 苯 噻吩 吡咯
５ 卟啉化合物
CH CH2 CH3
CH3 NN
Fe
CH3
N
N
CH CH2 CH3
CH2CH2COOH CH2CH2COOH
吸电子诱导-I：O(3.5) > N(3.0) > S(2.6)， 供电子共轭+C：N > O > S， 综合：贡献电子N最多，O其次，S最少。 ❖亲电取代反应的活性为：吡咯>呋喃>噻吩>苯； ❖取代反应主要发在α-位上。
❖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；
嘌呤 purine
+
O
C l－
苯并吡喃盐 benzopyran
２ 命名
(1) 杂环母核 ❖音译法：按照IUPAC推荐的普通名称，用2~3个汉字音 译，使用带口字旁的同音汉字。
❖系统命名法：根据相应的碳环命名。
O
呋喃
氧杂-2,4-环戊二烯 （茂） oxacyclopent-2,4-diene
(2) 编号
有机化学杂环化合物
教学目标
杂环化合物的分类和命名； 五元、六元杂环化合物的结构和芳香性及化学性质； 了解生物碱、毒品的种类与危害。
教学重点
杂环化合物的命名原则； 呋喃、吡咯、噻吩、吡啶。
教学难点
杂环化合物的命名原则； 五元、六元杂环化合物的结构与芳香性。
❖常见的杂原子：O、N、S。 ❖非芳香杂环：
❖卤代： N H O
Br2 0℃
Br
Br
Br
Br
N
H
Br2 0℃
Br O
B r2
S
25℃
B r S
❖硝化： 由于环的稳定性差，在强酸或强氧化剂的作用下环
被破坏，不能用混酸硝化。因此，应在较低的温度下， 使用温和的硝化剂乙酰硝酸酯。
杂环为母体；当环上连有羰基、羧基、磺酸基时，杂环做
取代基。
命名或写出结构式
１N CH3
N-甲基吡咯
２
CH3
N H
３-甲基吡咯
３
CHO
O
2-呋喃甲醛
４
COOH
N
３-吡啶甲酸
５ β-羟基吡啶
OH N
６ 2-噻吩磺酸 S SO3H
１ 呋喃、吡咯、噻吩的结构
sp2杂化
六元环结构
❖结构特点： ①杂原子共轭效应是供电子的，诱导效应是吸电子的。
H
H吡 啶
N O 2
C H 3C O O ON O 2
O
❖磺化： N H O
+_ NSO 3
+_ N S O 3
N SO 3H H OS O 3 H
+RM gBr N H
+ RH N M gBr
❖酰化：
+(C H 3C O )2O150～ 200 ℃
C O C H 3
N
N
H
H
O+ (C H 3 C O )2 O－ 1 B 0 F ℃ 3
C O C H 3 O
O
H 2 N i o r P d
O
(4) 加成反应
❖催化加氢：
H2
N
Ni or Pd
N
H
H
H2 , Ni
H2 , Ni
S
S
S
O+
C O
30℃
O
C O
O
C O O
C O
❖双烯合成： 呋喃与顺丁烯二酸酐很容易加成，噻吩较难，吡咯一
般不发生双烯合成。
3 硝化
O2N
S
CH3
(5) 吡咯的弱酸性和弱碱性
呋喃
150.3 117
87.8 66.9
❖具有共轭二烯烃结构，呋喃可以进行双烯合成反应。
２ 呋喃、吡咯、噻吩的性质
(1) 主要物理性质和鉴别 ❖呋喃：与盐酸浸过的松木片反应，显绿色。 ❖吡咯：与盐酸浸过的松木片反应，显红色。 ❖噻吩：在硫酸存在下和吲哚醌作用，显蓝色。
O NO H
吲哚醌
(3) 亲电取代反应 ❖π电子云密度比苯环大。
❖碱性：苯胺>吡咯
酸性：苯酚>吡咯>醇
4
溴
化
NO 2
S
Δ
+K O H （ 固 ） N
－
N
+H 2O
H
K +
60转吡啶
３ 糠醛及其衍生物
(1) 制法
H O C H C H O H
H C H C H C H O
O H O H
H 2 S O 4
Δ
C H O O
CHOKM nO 4 , OH－
COOH
O
O
4 N3
5
N2
O
1
1,2,3-噁二唑 1,2,3-oxadiazole
N
CH3
N H
4-甲基咪唑 4-methylimidazole
❖有些稠杂环化合物的原子编号是固定的。
5 6
7 8
4 3
N2
1
6
异喹啉
1N
2
isoquinoline
N
3
5 N7
8
4 N9 H
(3) 取代基与母体
嘌呤 purine
当环上连有烷基、硝基、卤素、羟基、氨基等基团时，以
O
O
O
N H
❖芳香杂环：
O
S
N
１ 分类
❖单杂环：
N
O
呋喃 furan
N
S
噻唑 thiazole
N H
咪唑
imidazole
N H
吡咯 pyrrole
N
吡啶 pyridine
S
噻吩 thiophene
N
N
嘧啶 pyrimidine
❖稠杂环：
N
喹啉 quinoline
N H
吲哚 indole
N
N
NN H
❖含有一个杂原子的单杂环，让杂原子的位号尽可能小， 其次考虑取代基；编号也可使用希腊字母。
CH3
N
3-甲基吡啶 β 3-methylpyridine
CHO O
2-呋喃甲醛 α 2-furaldehyde
❖含有两种以上杂原子时：
①让杂原子的位号尽可能小；
②当两个杂原子不相同时，按O,S,NH(NR),N顺序 依次编号
(2) 主要性质
C u O ,C r2 O 3
OC H O1 5 0 ℃ ,1 0 M P a
C H 2O H O
浓 N a O H
C H O
C H 2 O H + C O O H
O
O
O
O 2
C H O
O
V 2 O 5 , M o 2 O 3
C O O+C O 2
C O
O
(3) 应用 ❖良好的溶剂； ❖许多药物和工业产品的原料。
N
CH 3COONO2
(CH3CO)2O,－ 10℃ N
NO2
H
H
S
C H 3C O O N O 2
(C H 3C O )2 O ,－ 1 0℃ S
N O 2
❖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。
C H 3C O O N O 2
H
O － 30～ － 5℃ O N O 2 +
②杂原子是sp2杂化，未成键电子对在2p轨道上，参 与共轭。
❖由于6个π电子分布于5个原子上，整个环的π电子几 率密度比苯大，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： 噻吩 > 吡咯 > 呋喃 电负性： S 2.6 N 3.0 O 3.5 离域能/kJ·mol-1： 苯 噻吩 吡咯
５ 卟啉化合物
CH CH2 CH3
CH3 NN
Fe
CH3
N
N
CH CH2 CH3
CH2CH2COOH CH2CH2COOH
吸电子诱导-I：O(3.5) > N(3.0) > S(2.6)， 供电子共轭+C：N > O > S， 综合：贡献电子N最多，O其次，S最少。 ❖亲电取代反应的活性为：吡咯>呋喃>噻吩>苯； ❖取代反应主要发在α-位上。
❖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；
嘌呤 purine
+
O
C l－
苯并吡喃盐 benzopyran
２ 命名
(1) 杂环母核 ❖音译法：按照IUPAC推荐的普通名称，用2~3个汉字音 译，使用带口字旁的同音汉字。
❖系统命名法：根据相应的碳环命名。
O
呋喃
氧杂-2,4-环戊二烯 （茂） oxacyclopent-2,4-diene
(2) 编号
有机化学杂环化合物
教学目标
杂环化合物的分类和命名； 五元、六元杂环化合物的结构和芳香性及化学性质； 了解生物碱、毒品的种类与危害。
教学重点
杂环化合物的命名原则； 呋喃、吡咯、噻吩、吡啶。
教学难点
杂环化合物的命名原则； 五元、六元杂环化合物的结构与芳香性。
❖常见的杂原子：O、N、S。 ❖非芳香杂环：