第二十章 杂环化合物
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杂环化合物和生物碱学时讲课文档
(A)
第二十五页，共46页。
4. 氧化反应
CH3 HN3O
COOH
N
or KM4nO
N
β-吡啶甲酸
HN3O
COOH
or KM 4 nO
N
N COOH
2, 3-吡啶二甲酸
第二十六页，共46页。
完成下列合成:
CH3 N
KMnO4/H+
NH 2 N
NaOH Br 2
COOH NH3
N
CONH 2 N
第二十七页，共46页。
第二十九页，共46页。
红色
2. 吡咯及其衍生物
吡咯最重要的衍生物是卟啉化合物。
2
a
3
1
4
NH N
N HN
8
5
7
6
卟啉环
第三十页，共46页。
叶绿素:
CH
2
H 3C 1 Ⅰ N
3R
Ⅱ N
4 C H 2C H 3
Mg
N
H 3C
Ⅳ
H8 7 HH
H 2C O C
CH2
OC O
N Ⅲ
5
CH3
6
Ⅴ
O
OCH3
R = -C H 3 为 叶 绿 素 a R = -C H O 为 叶 绿 素 b
N
异烟酰肼又叫雷米封 具有抗结核作用
N
异丙烟肼
用于神经退行性疾病治疗
（老年痴呆等）
C2H OH
CHO
C2H N2H
H O
C2H OH H O
C2H OHH O
C2H OH
H 3C N
H 3C N
维生素B6
第三十六页，共46页。
有机化学课件--第二十章杂环化合物
N H
1
S
1
N
f u r a np y r r o l et h i o p h e n e p y r i d i n e
呋 喃 吡 咯噻 吩吡 啶
1
N H indole
吲哚
1
N
quinoline 喹啉
2019/8/23
课件
7
2. 杂环及环上取代基的编号 (1) 母体杂环的编号：杂原子的编号为“1”。
2019/8/23
课件
11
二、呋喃、噻吩、吡咯杂环的化学性质
1．亲电取代反应 从结构上分析，五元杂环为Π 56共轭体系，电
荷密度比苯大，发生亲电取代反应的速度也比苯快 得多。 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：
0
0
0
0
0
0
- 0.02
- 0.03
O
+0.1
DMF, POCl3
N H
20-30℃
吡啶 SO3 N H
NO2
N H CHO
N H SO3H
N H
3-硝基吲哚 3-吲哚甲醛 3-吲哚磺酸
含吲哚的生物碱广泛存在于植物中， 如麦角碱、马钱子碱、利血平等
2019/8/23
课件
34
C H 2C O O H
β -吲 哚 乙 酸 （ 植 物 生 长 调 节 剂 ） N H
CH3I O
△ N
CH3 N-甲 基 吡 咯
CH3CCl
△ N
COCH3 N-乙 酰 基 吡 咯
C H C l3/KO H
CHO N H α-吡 咯 甲 醛
课件
N
CH3
1
S
1
N
f u r a np y r r o l et h i o p h e n e p y r i d i n e
呋 喃 吡 咯噻 吩吡 啶
1
N H indole
吲哚
1
N
quinoline 喹啉
2019/8/23
课件
7
2. 杂环及环上取代基的编号 (1) 母体杂环的编号：杂原子的编号为“1”。
2019/8/23
课件
11
二、呋喃、噻吩、吡咯杂环的化学性质
1．亲电取代反应 从结构上分析，五元杂环为Π 56共轭体系，电
荷密度比苯大，发生亲电取代反应的速度也比苯快 得多。 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：
0
0
0
0
0
0
- 0.02
- 0.03
O
+0.1
DMF, POCl3
N H
20-30℃
吡啶 SO3 N H
NO2
N H CHO
N H SO3H
N H
3-硝基吲哚 3-吲哚甲醛 3-吲哚磺酸
含吲哚的生物碱广泛存在于植物中， 如麦角碱、马钱子碱、利血平等
2019/8/23
课件
34
C H 2C O O H
β -吲 哚 乙 酸 （ 植 物 生 长 调 节 剂 ） N H
CH3I O
△ N
CH3 N-甲 基 吡 咯
CH3CCl
△ N
COCH3 N-乙 酰 基 吡 咯
C H C l3/KO H
CHO N H α-吡 咯 甲 醛
课件
N
CH3
Chap20、21-杂环、脂类、氨基酸
第二十章杂环化合物1、命名下列化合物。
2、指出下列化合物的分子结构中各有哪些杂环。
3. 下列化合物发生亲电取代反应速度最快的是哪一个？
4. 比较下列化合物的酸碱性。
（1）乙胺、氨、苯胺、吡啶、吡咯
（2）六氢吡啶、吡啶、嘧啶、吡咯
5. 比较下列各化合物中不同氮原子的碱性强弱。
第二十一章脂类、氨基酸
1、选择题
1）组成蛋白质的氨基酸，除甘氨酸外，都是（）
A、D-构型
B、S-构型
C、L-构型
D、R-构型
2）水合茚三酮和下列哪个化合物显紫色（）
A、吡咯
B、3-氨基丙酸
C、氨基乙酸
D、葡萄糖
3）将点样端置于负极，在pH=7.6的缓冲溶液中通以直流电，在正极可能得到的是（）
A、丝氨酸（pI=5.68）
B、精氨酸（pI=10.76）
C、组氨酸（pI=7.59）
D、赖氨酸（pI=9.74）
4）天冬氨酸（pI=2.77）在pH=10.0的溶液中，其主要存在形式是（）
5）某氨基酸的pI是10.5，其水溶液呈（）
A、强酸性
B、碱性
C、中性
D、弱酸性
6）油脂的碘值大小可以判断油脂的（），
油脂的皂化值大小可以判断油脂的（）。
A、活泼性
B、平均相对分子质量
C、不饱和度
D、相对含量
7）油脂没有恒定的熔点是由于（）
A、油脂是混甘油酯
B、油脂是单甘油酯
C、油脂是混甘油酯的混合物
D、油脂易酸败
8）维生素A为动物生长发育所必须，人体缺乏它，会导致夜盲症。
它属于（）A、单萜B、倍半萜
C、双萜
D、三萜
9) 下列属于甾族化合物的是（）。
李艳梅有机化学-20 杂环化合物
SO
4
(CH
H
2
oC
CO)
3
H
25
95 %
PO
3
O
2
4
S SO3H
O S
CH3
20.2.2.2 加成反应
1、催化加氢
N2/Ni O
N2/Ni S
N2/Ni N H
N2/Ni
O
O
N2/Ni
S
S
N2/Ni
N
N
H
H
2、Diels-Alder反应
+ O
+ S
O
30oC
O
O
O
100oC
O
High pressure
氧(杂)茂
O
氮(杂)茂
N H
茂 硫(杂)茂
S
氮苯
N
N N
1,4-二氮苯
1,2-二氮苯
N N
N N
1,3-二氮苯
N 2-氮萘 萘 1-氮萘
N
环上只有一个杂原子时，有时也把靠近杂原子的位置叫α位，其 次是β位，再次为γ位。
β α O
β α
O
γ β α
N
γ β
Nα
20.1.3 杂环化合物的结构
1.44Å 1.35Å
N+ N
H
SO3
C2H4Cl2 3 days, r.t.
100oC
HCl
O SO3 N H
HCl
N SO3 N
H
H
+
C2H4Cl2
S
N
r.t.
SO3
Ba(OH)2
S SO3 Ba2+ 2
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 杂环化合物
2）五员芳杂环的加成反应
（1）催化加氢
H2 / Ni O O
THF（常用的有 机溶剂） 吡咯烷：一个仲胺
使用特殊催化剂（噻
H2 / Ni N H N H
N i/H 2 脱S
S
H2 / MoS2 S
吩能使常用氢化催 化剂中毒）
(2)Dields-Alder反应
O O + O O O O O O
3) 吡咯的弱酸性
H
N
N
H
A
§15.3 含一个杂原子六员芳杂环(吡啶）
H C H C C H C H C
孤对电子
H
N
I) 符合Hückel规则 II) 吡啶环电子云分布不如苯均匀,吡啶环上的碳原子电 子云密度较苯低,氮原子附近电子云密度较大诱导效应和共轭 效应一致 III)可以质子化,具有碱性,易溶于水
一、吡啶的碱性和亲核性
2
86%
N SO3
H+
+
O r. t. O S O 3H H O 3S O S O 3H
41%
15%
•噻吩活性大，较稳定：可直接用硫酸磺化
H 2S O 4 S r. t. S SO 3H
应用：从煤焦油中得到的苯含噻吩，利用 该反应将其除去
+
H 2S O 4 S （少量） 反应快 S S O 3H r. t.
N
吲哚 indole
5
N
7
N
3
4
N
8 9
H 嘌呤 purine
四、杂环命名的标氢
饱和原子为最低编号H 作字首
O
O
4H-吡 喃
2H-吡 喃
6 1N 2
5
第二十章杂环化合物
Sn + HCl
N
或 Na+C2H5OH
N H
三、合成
•命名：音译法（带“口”旁的同音汉字） 命名：音译法（ 命名 旁的同音汉字） •编号： （杂环上有取代基时），从杂原子算起 编号： 杂环上有取代基时）， ），从杂原子算起 编号 依次用1， ， ， ， 编号。（ 依次用 ，2，3，4，5…编号。（ ，β， 编号。（α， ， γ…则从杂原子相邻的碳原子依次编号） 则从杂原子相邻的碳原子依次编号） 则从杂原子相邻的碳原子依次编号 如杂环上不止一个杂原子时，则从O、 、 如杂环上不止一个杂原子时，则从 、S、 N顺序编号。编号时杂原子的位次数字之 顺序编号。 顺序编号 和应最小
20.6 喹啉和异喹啉
一、结构 二、化学性质 1. 弱碱性
7 2.亲电取代（类似于硝基萘 6 亲电取代（ 亲电取代 5 8
NO2 1 2 3 4
）
5 6 7 8 5 6 7 8
4 3 N 2 1 4 3 N2 1
亲电体进入5,8-位 位 亲电体进入
3. 亲核取代：主要发生在吡啶环（2或4位） 亲核取代：主要发生在吡啶环（ 或 位 4. 氧化反应： （苯环被氧化） 氧化反应： 苯环被氧化） 5. 还原反应： （吡啶环被还原） 还原反应： 吡啶环被还原）
+ CH3COOH
N
+ N O
或 N O
（3）还原反应：吡啶对还原剂比苯环活泼 ）还原反应：
N
+ 6[H]
H2
Na + C2H5OH
N H
N H
Pt 乙乙
N
0.1MPa,室室 室
4. 吡啶环上的亲核取代反应 吡啶环由于电子密度低，易与 发生亲核取代， 吡啶环由于电子密度低，易与Nu-发生亲核取代， 取代在α-位发生 取代在 位发生 若两个α-位已有基团，则发生在 位 若两个 位已有基团，则发生在γ-位 位已有基团
N
或 Na+C2H5OH
N H
三、合成
•命名：音译法（带“口”旁的同音汉字） 命名：音译法（ 命名 旁的同音汉字） •编号： （杂环上有取代基时），从杂原子算起 编号： 杂环上有取代基时）， ），从杂原子算起 编号 依次用1， ， ， ， 编号。（ 依次用 ，2，3，4，5…编号。（ ，β， 编号。（α， ， γ…则从杂原子相邻的碳原子依次编号） 则从杂原子相邻的碳原子依次编号） 则从杂原子相邻的碳原子依次编号 如杂环上不止一个杂原子时，则从O、 、 如杂环上不止一个杂原子时，则从 、S、 N顺序编号。编号时杂原子的位次数字之 顺序编号。 顺序编号 和应最小
20.6 喹啉和异喹啉
一、结构 二、化学性质 1. 弱碱性
7 2.亲电取代（类似于硝基萘 6 亲电取代（ 亲电取代 5 8
NO2 1 2 3 4
）
5 6 7 8 5 6 7 8
4 3 N 2 1 4 3 N2 1
亲电体进入5,8-位 位 亲电体进入
3. 亲核取代：主要发生在吡啶环（2或4位） 亲核取代：主要发生在吡啶环（ 或 位 4. 氧化反应： （苯环被氧化） 氧化反应： 苯环被氧化） 5. 还原反应： （吡啶环被还原） 还原反应： 吡啶环被还原）
+ CH3COOH
N
+ N O
或 N O
（3）还原反应：吡啶对还原剂比苯环活泼 ）还原反应：
N
+ 6[H]
H2
Na + C2H5OH
N H
N H
Pt 乙乙
N
0.1MPa,室室 室
4. 吡啶环上的亲核取代反应 吡啶环由于电子密度低，易与 发生亲核取代， 吡啶环由于电子密度低，易与Nu-发生亲核取代， 取代在α-位发生 取代在 位发生 若两个α-位已有基团，则发生在 位 若两个 位已有基团，则发生在γ-位 位已有基团
第二十章 杂环化合物
• 由取代反应的中间体稳定性分析
a. 取代在 位
E N 位 E N H N H E N
E H
-H+ N E
正电荷在电负性大的 原子上,不稳定
b. 取代在 位
中间体较为稳定
c. 取代在 位
E E N 位 N N N H E H E H
正电荷在电负性大的原子上,不稳定
环上有给电子基时反应相对较易进行
2位（6位）取代产 物为主，4位很少。
C、氧化、还原反应 吡啶抗氧化能力比苯强，氧化时只氧化环上侧链得到相应 的吡啶甲酸。
N KMnO4 HOOC N
N N CH3
HNO3 N
COOH
NH3 N
CONH2
过氧化氢或过氧酸氧化得到N－氧化物
CH3 N
30% H2O2 CH3COOH
CH3 N O
• N-氧化吡啶的性质：比吡啶易与亲电试剂或亲核试剂反应
5、重要的衍生物
（1）糠醛（2－呋喃甲醛）
[H] O NaOH O NaCN O
CHO (CH3CO)2O CH3COONa CH2OH
COONa O
+ O
CH2OH
OH CH
O
C
O
O
C C COOH H H
[O] O
COOH
O
CHO
Cl2
Cl
O
CHO
O
CHO
HNO3 H2SO4 + CH3COCH3
(a) 与亲电试剂的亲电取代，产物在γ位
NO2 发烟HNO3 N O 发烟H2SO4 90 C
o
NO2 PCl3 + N POCl3
N O
主要产物
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生侧链氧化，生成吡啶甲酸，而不是苯甲酸。
N
KMnO4 N
COOH
△
γ-吡啶甲酸
CH2CH3
HNO3
△
N
COOH N
β-吡啶甲酸
HNO3
COOH
△
COOH
N
N
α,β- 吡啶二甲酸
4．吡咯和吡啶的酸碱性 含氮化合物的碱性强弱主要取决于氮原子上未共用电子对与 H+的结合能力。在吡咯分 子中，由于氮原子上的未共用电子对参与环的共轭体系，使氮原子上电子云密度降低，吸 引 H+的能力减弱。另一方面，由于这种 p-π共轭效应使与氮原子相连的氢原子有离解成 H+的可能，所以吡咯不但不显碱性，反而呈弱酸性，可与碱金属、氢氧化钾或氢氧化钠作 用生成盐。
Ｎ ．．
．．
．N
吡啶的结构
在吡啶分子中，由于氮原子的电负性比碳大，表现出吸电子诱导效应，使吡啶环上碳 原子的电子云密度相对降低，因此环中碳原子的电子云密度相对地小于苯中碳原子的电子 云密度，所以此类杂环称为缺电子芳杂环或缺π电子芳杂环。
富电子芳杂环与缺电子芳杂环在化学性质上有较明显的差异。
第三节 杂环化合物的化学性质
＋ Ｂ ｒ２
浓H2SO4
Br ＋ Ｈ Ｂ ｒ
N
300℃
N
β-溴代吡啶
（2）硝化反应 在强酸作用下，呋喃与吡咯很容易开环形成聚合物，因此不能象苯 那样用一般的方法进行硝化。五元杂环的硝化，一般用比较温和的非质子硝化剂——乙酰 基硝酸酯（CH3COONO2）和在低温度下进行，硝基主要进入α-位。
O
+
CH3COONO2
要的溶剂。四氢吡咯具有二级胺的性质。
呋喃的芳香性最弱，显示出共轭双烯的性质，与顺丁烯二酸酐能发生双烯合成反应（狄
尔斯-阿尔德反应），产率较高。
O
O
＋
O
O
25℃
OO
O
O
3．氧化反应
呋喃和吡咯对氧化剂很敏感，在空气中就能被氧化，环被破坏。噻吩相对要稳定些。
吡啶对氧化剂相当稳定，比苯还难氧化。例如，吡啶的烃基衍生物在强氧化剂作用下只发
杂环化合物的命名在我国有两种方法：一种是译音命名法；另一种是系统命名法。 译音法是根据 IUPAC 推荐的通用名，按外文名称的译音来命名，并用带“口”旁的同 音汉字来表示环状化合物。例如：
N
N
N
O
呋喃 furan
N H
咪唑 imidazole
N
吡啶 pyridine
NN H
嘌呤
purine
杂环上有取代基时，以杂环为母体，将环编号以注明取代基的位次，编号一般从杂原子
开始。含有两个或两个以上相同杂原子的单杂环编号时，把连有氢原子的杂原子编为 1，并
使其余杂原子的位次尽可能小；如果环上有多个不同杂原子时，按氧、硫、氮的顺序编号。
例如：
４
３
Ｈ３Ｃ ５
２ ＣＨ３
Ｏ１
Ｈ３Ｃ ４
Ｎ３
５
２
Ｎ１
Ｈ
Ｈ３Ｃ
４
Ｎ３
Ｈ３Ｃ
５
Ｓ１
２
2,5-二甲基呋喃
4 –甲基咪唑
4,5–二甲基噻唑
当只有 1 个杂原子时，也可用希腊字母编号，靠近杂原子的第一个位置是α-位，其次
在同一平面上。与吡咯不同的是，氮原子的三个未成对电子，两个处于 sp2 轨道中，与相
邻碳原子形成σ键，另一个处在 p 轨道中，与 5 个碳原子的 p 轨道平行，侧面重叠形成一 个闭合的共轭体系。氮原子尚有一对未共用电子对，处． 在 sp2． 杂化轨道中与环共平面。如
图所示。吡啶符合休克尔规则，所以吡啶具有芳香． 性。
杂环化合物种类繁多，在自然界中分布很广。具有生物活性的天然杂环化合物对生物体 的生长、发育、遗传和衰亡过程都起着关键性的作用。例如：在动、植物体内起着重要生理 作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基、中草药的有效成分——生物碱等都是含氮杂环化合物。 一部分维生素、抗菌素、植物色素、许多人工合成的药物及合成染料也含有杂环。
＋ Ｂｒ２
O
＋ Ｂｒ２
S
1，4-二氧 六 环
＋ ＨＢｒ
室温
O
Br
α-溴代呋喃
HA c
＋ ＨＢｒ
Br
S
α-溴代噻唑
吡咯极易卤代，例如与碘-碘化钾溶液作用，生成的不是一元取代产物，而是四碘吡咯。
I
＋ ４ I2 KI
I
＋
ＨＩ
4
HN
I
N H
I
2,3,4,5-四碘吡咯
吡啶的卤代反应比苯难，不但需要催化剂，而且要在较高温度下进行。
为β-位、γ-位等。例如：
β
α CHO O
CH3
γ β
Nα
α-呋喃甲醛
γ-甲基吡啶
当环上连有不同取代基时，编号根据顺序规则及最低系列原则。结构复杂的杂环化合
物是将杂环当 做取代基来命名。例如：
C2H5
CH3
O
2-甲基-5-乙基呋喃
COOH
O2N
CHO
N
O
4-吡啶甲酸
5-硝基-2-呋喃甲醛
O C CH3 N
＋ （ Ｃ Ｈ３Ｃ Ｏ ）２Ｏ
BF3
O
＋
COCH3 O
CH3COOH
α-乙酰基呋喃
＋ （ Ｃ Ｈ ３ Ｃ Ｏ ）２ Ｏ ２００ ｃ
N H
︒
＋
COCH3 CH3COOH N H
α-乙酰基吡咯
2．加成反应
呋喃、噻吩、吡咯均可进行催化加氢反应，产物是失去芳香性的饱和杂环化合物。呋
喃、吡咯可用一般催化剂还原。噻吩中的硫能使催化剂中毒，不能用催化氢化的方法还原，
H 2-乙酰基吡咯
稠杂环的编号一般和稠环芳烃相同，但有少数稠杂环有特殊的编号顺序。例如：
4 5
6 7
3 2
HN 1
吲哚
5 6
7
8
4 3
N2
1
异喹啉
6
1N
5
N7
2
N
4
8
N9
3
H
嘌呤
OH
1N 6 5
N7
2
HO
8
N
3
4
N9
H
OH
2,6,8-三羟基嘌呤
系统命名法是根据相应的碳环为母体而命名，把杂环化合物看作相应碳环中的碳原子 被杂原子取代后的产物。命名时，化学介词为“杂”字，称为“某杂某”。例如，五元杂 O 环相应的碳环为 ，定名为“茂”，则 称为氧杂茂；茂中的“戊”表示五元环，草 头表示具有芳香性。系统命名法能反映出化合物的结构特点。
噻吩对酸比较稳定，室温下可与浓硫酸发生磺化反应。
S
＋ Ｈ ２ Ｓ Ｏ ４ 25℃
S
＋
SO3H
Ｈ２Ｏ
α-噻吩磺酸
吡啶在硫酸汞催化和加热的条件下才能发生磺化反应。
＋
Ｈ ２ Ｓ Ｏ ４ HgSO4
SO3H ＋ Ｈ ２ Ｏ
＞200℃
N
N
β-吡啶磺酸
（4）傅-克反应 傅氏酰基化反应常采用较温和的催化剂如 SnCl4、BF3 等，对活性较 大的吡咯可不用催化剂，直接用酸酐酰化。吡啶一般不进行傅氏酰基化反应。
需使用特殊催化剂。吡啶比苯易还原，如金属钠和乙醇就可使其氢化。
＋
2 H2
Ni
O
O
四氢呋喃
＋
2 H2 MoS2
S
四氢S噻吩
＋
2 H2 Pd
N H
N 四氢吡H 咯（吡咯烷）
Na+ C2H5OH
N
N H
六氢吡啶
喹啉催化加氢，氢加在杂环上，说明杂环比苯环易被还原。
＋ 2 H2 Pt
N
N
H
四氢喹啉
四氢呋喃在有机合成上是重要的溶剂。四氢噻吩可氧化成砜或亚砜，四亚甲基砜是重
第二十章 杂环化合物
杂环化合物和生物碱广泛存在于自然界中，在动植物体内起着重要的生理作用。本章介 绍杂环化合物的分类、命名、结构特点、性质及重要的杂环化合物，生物碱的一般性质、提 取方法和重要的生物碱。
环状有机化合物中，构成环的原子除碳原子外还含有其它原子，且这种环具有芳香结构， 则这种环状化合物叫做杂环化合物。组成杂环的原子，除碳以外的都叫做杂原子。常见的杂 原子有氧、硫、氮等。前面学习过的环醚、内酯、内酐和内酰胺等都含有杂原子，但它们容 易开环，性质上又与开链化合物相似，所以不把它们放在杂环化合物中讨论。
第二节 杂环化合物的结构
1．呋喃、噻吩、吡咯 五元杂环化合物中最重要的是呋喃、噻吩、吡咯及它们的衍生物。
．．
．．
．．
O． ．
S． ．
NH
呋喃
噻吩
吡咯
从这三种杂环化合物的结构式上看，它们似乎应具有共轭二烯烃的性质，但实验表明，
它们的许多化学性质类似于苯，不具有典型二烯烃的加成反应，而是易发生取代反应。
子分布在由 5 个原子组成的分子轨道中），使环上碳原子的电子云密度增加，因此环中碳
原子的电子云密度相对地大于苯中碳原子的电子云密度，所以此类杂环称为富电子芳杂环
或多π电子芳杂环。
杂原子氧、硫、氮的电负性比碳原子大，使环上电子云密度分布不象苯环那样均匀，
所以呋喃、噻吩、吡咯分子中各原子间的键长并不完全相等，因此芳香性比苯差。由于杂
＋
KOH N H
＋
H2O N K+
吡啶氮原子上的未共电子对不参与环共轭体系，能与 H+结合成盐，所以吡啶显弱碱性， 比苯胺碱性强，但比脂肪胺及氨的碱性弱得多。
＋
HCl N
N+ Cl H
第四节 与生物有关的杂环化合物及其衍生物