第十一章 杂环化合物
第十一章 杂环化合物
第十一章杂环化合物1. 杂环化合物的分类和命名分类：五元杂环：呋喃、吡咯、噻吩单环杂环化合物六元杂环：吡啶稠环：喹啉、吲哚命名：音译法：有取代基时，取代基的位次依次从杂原子开始，用1,2,3...或α，β，γ...编号；有两个及以上杂原子时，按OSN 的顺序编号，编号时取杂原子次序最小。
单环：五元环为茂，六元环为苯 系统命名法：稠环按衍生物命名，如X 并X2.五元杂环因杂原子的电负性不同：＞＞3.六元杂环化合物CH 3NH2＞NH3＞＞亲核取代反应氧化，亲电取代反应不活泼，亲4.稠环化合物喹啉结构：（异喹啉结构：）物理性质：无色油状液体, 有特殊气味，b.p. 238 ℃, 不溶于水制备（斯可络普法）：化学性质：弱减性，亲电取代反应进入苯环，亲核取代反应进入吡啶环硝化：磺化：卤代：亲核取代：加成：喹啉的合成：1.Skraup合成法总反应式：反应原理：HNO3/H2SO4,,0℃5.其他杂环化合物1.吲哚结构：物理性质：结晶固体，能溶于热水。
纯吲哚有臭味,但稀释10000 倍后则具有香味, 可用于香料Fischer合成：反应机理：Reissert吲哚合成法：从邻硝基甲苯和草酸二乙酯合成吲哚及其衍生物反应机理：首先邻硝基甲苯与草酸二乙酯反应生成邻硝基苯基丙酮酸乙酯，接下来用锌-乙酸处理该产物，使之发生还原环化，得吲哚-2-羧酸。
吲哚-2-羧酸还可脱羧产生无取代的吲哚2.糠醛制备：性质氧化：加氢：歧化：脱羰：。
第十一章 杂环化合物和生物碱_0
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------第十一章杂环化合物和生物碱第十一章杂环化合物和生物碱第十一章杂环化合物和生物碱参考答案 1．命名下列化合物：（1） -呋喃甲酸（2） -甲基吡咯（3） -噻吩磺酸（4）-吡啶甲酰胺（5） 4-甲基吡啶盐酸盐（或：氯化-4-甲基吡啶）（6） 4-羟基嘧啶（7） 5-硝基喹啉（8）2, 6, 8-三羟基嘌呤 2．写出下列化合物的构造式：(1) (2) BrOBr(3) SCH2OH 3 2 (5) (6) CH2COOH OCHO(7) N NOH 3．把下列化合物按其碱性由强至弱排列。
六氢吡啶甲胺氨吡啶苯胺吡咯 4．用化学方法区别下列各组化合物。
（1）与 FeCl3 溶液作用呈紫色的为苯酚；与 H2SO4-靛红呈蓝色的为噻吩。
（2）蒸气遇蘸有浓 HCl 的松木片显红色的为吡咯。
（3）与 CH3COOH/苯胺显示亮红色的为糠醛。
5．用适当的化学方法，将下列混合物中少量杂质除去。
（1）加入浓硫酸一起振荡，噻吩发生磺化反应生成噻吩磺酸溶于浓硫酸。
（2）利用吡啶的弱碱性，加入 HCl 使其生成吡啶盐酸除去。
6．完成下列反应式。
1 / 7(1) OCH2OHOCOOH (2) NI HCH3 COOH (3) CONH2 NN COOCH3(4) NOH(8) NNH2N(4) NSO3H3(5) CH3OCHCHO(6) NCOOHNCONH2NCNCH2NH27．喹啉硝化反应发生在苯环上；吲哚硝化反应发生在吡咯环上。
8．互变异构体的构造式如下：9．答：吡啶和六氢吡啶的分子中，氮原子上都有未共用的电子对，都可以和质子结合显碱性。
两者不同的是氮原子上未共用电子对所处轨道的类型不同，吡啶中氮原子上的未共用电子对处于 sp2 杂化轨道上，而六氢吡啶中氮原子上的未共用电子对处于 sp3 杂化轨道上。
杂环化合物
二、教学重点 杂环化合物的命名 三、教学难点 杂环化合物的系统命名法
四、教学方法 讲授法 练习法，通过练习提问熟悉系统命名法
五、教学时间：45分钟
§11.1 杂环化合物的分类和命名
一、杂环化合物的分类
五元杂环 单杂环 六元杂环。 根据环的形式分类 杂 环 芳环并杂环 稠杂环 杂环并杂环。 含一个杂原子杂环 根据环中杂原子的数目分类 含两个杂原子杂环
N H > NH3 >
氨
__
N
>
NH2 >
四氢吡咯
吡啶
苯胺
吡咯
N H
N
+ H2SO4
+
N H 吡啶硫酸盐
- 2NaOH HSO4
N
+ Na2SO4 + 2H2O
利用此反应可分离、提纯吡啶，也可用吡啶吸收 反应中所生成的酸。 吡啶容易与三氧化硫结合，生成吡啶三氧化硫。
N + SO3 N+SO3吡啶三氧化硫
2，4-二羟基嘧啶 2，4-二氧嘧啶 尿嘧啶（U）
OH H3C N N OH H3C O N H
N O H 5-甲基-2，4-二氧嘧啶 5-甲基-2，4-二羟基嘧啶 胸腺嘧啶（T）
四、嘌呤
NH2 N N N H N HN N N H NH N
6-氨基嘌呤（腺嘌呤）（A )
OH N H2N N N H N HN H2N
__
SO3H + H2O
α-噻吩磺酸 α-噻吩磺酸能溶于浓硫酸，而且易发生水解反应。
__ 100~150℃
S
SO3H + H2O
S
+ H2SO4（稀）
利用此性质可分离或除去粗苯中的噻吩。
大学有机化学第十一章 杂环化合物
0.87 1.01
139pm
亲核试剂 进攻位点
？
0.84 1.00
1.43
吡啶环中C上p电子密度比苯低，这类芳杂环亦称 为“缺p芳杂环”。表现在性质上，亲电取代变难， 亲核取代变易；氧化变难，还原变易；另外 sp2 杂化 N 上的孤电子对具有一定程度的碱性，可成盐。
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胞嘧啶 (cytosine)
尿嘧啶 (uracil)
胸腺嘧啶 (thymine)
5-氟尿嘧啶 (抗肿瘤药)
这些嘧啶衍生物存在酮式和烯醇式互变异构:
NH (酮式) HN O
O
HO N
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N
OH (烯醇式)
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29
六、稠杂环化合物
杂环与杂环稠合或苯环与杂环稠合而成的化合 物总称为稠杂环化合物。常见的稠杂环化合物有 嘌呤、吲哚、喹啉等。
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9
呋喃
噻吩
吡咯
上述杂环中的π电子云不象苯环那样分布均匀，因而环的 稳定性不如苯。O的电负性(3.5)较大, 故呋喃环π电子共轭程度 较弱, 芳香性最小。S 的电负性(2.5)在三者中为最小, 且S原子 半径较大，原子核对共轭π电子的吸引力较小，故噻吩环π电 子共轭程度较大，芳香性在三者中最大。N的电负性(3.0) 在O、 S之间，故吡咯的芳香性介于呋喃与噻吩之间。
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单萜类化合物（C10H16）
单萜类化合物是指分子中含有两个分子异戊二 烯单位的萜烯及其衍生物。 单萜类化合物广泛存在于高等植物中的分泌组 织里，多数是挥发油中沸点较低部分的主要组 成部分，其含氧衍生物沸点较高，多数具有较 强的香气和生理活性，是医药、仪器和化妆品 工业的重要原料，有些成苷后则不具挥发性。
全国硕士研究生考试农学门类联考化学(章节题库-杂环化合物)【圣才出品】
第11章杂环化合物一、选择题1．下列化合物的碱性由强到弱的次序是（）。
a． b.c．NH3d．C6H5NH2A．a＞b＞c＞dB．b＞c＞a＞dC．b＞c＞d＞aD．a＞c＞b＞d【答案】C【解析】胺的碱性强弱是电子效应、溶剂化效应和立体效应综合影响的结果。
不同胺的碱性强弱的一般规律为：脂胺（仲＞伯＞叔）＞氨＞芳香胺（苯胺＞二苯胺＞三苯胺）四氢吡咯实际上是环丁胺，为二级脂肪胺。
吡咯有芳香性，这是因为氮原子上的一对电子与两个双键上的电子形成离域体系，所以吡咯碱性较其它胺类弱。
2．在水溶液中，a．吡咯、b．氢氧化四甲铵、c．苯胺、d．二甲胺四个化合物的碱性由强到弱的顺序是（）。
A．d＞b＞c＞aB．b＞c＞d＞aC．b＞d＞c＞aD．b＞a＞c＞d【答案】C【解析】胺的碱性一般有如下次序：脂肪族仲胺＞脂肪族伯胺＞脂肪族叔胺＞氨＞芳香族伯胺＞芳香族仲胺＞芳香族叔胺。
3．下列化合物在水中的碱性最强的是（）。
【答案】B【解析】吡啶碱性远比吡咯强但又比脂肪胺弱得多，碱性强弱顺序为：脂肪胺＞吡啶＞苯胺＞吡咯。
4．下列化合物中芳香性最好的是（）。
【答案】A【解析】硫的电负性和原子半径与碳更接近，故噻吩的芳香性最好。
5．下列分离方法中，最适宜分离肉桂醇（bp～257℃）和肉桂醛（bp～253℃）的是（）。
A．蒸馏B．水萃取C．减压蒸馏D．饱和亚硫酸氢钠溶液沉淀【答案】D【解析】两个化合物沸点很高，而且沸点相近，蒸馏与减压蒸馏都不行；两个化合物都不溶于水，水萃取也不行；肉桂醛能与饱和亚硫酸钠生成沉淀，而肉桂醇不能，因此可用此法分离二者。
6．下列化合物与作用速率最快的是（）。
A．B．C．D．【答案】C【解析】苯环上亲电取代反应速率随苯环上电子云密度升高而加快，吸电子基使苯环上电子云密度降低，给电子基使环上电子云密度升高。
是饱和碳原子与苯环相连，乙酰基是给电子基，C原子和硝基都是吸电子基，吡啶环上N原子相当于吸电子基。
第11章 杂环化合物答案
思考题答案思考题11-1 命名下列化合物：（1）2-氯呋喃（2）2-乙酰噻吩（3）5-甲基咪唑（4）3-吡啶甲酸（5）5-氨基-2-羟基嘧啶（6）5-羟基吲哚（7）6-甲基-2-羟基嘌呤（9）8-羟基喹啉思考题11-2吡咯、呋喃、噻吩的硝化、磺化反应能否在强酸条件下进行？为什么？答：不能，因为吡咯、呋喃、噻吩对酸不稳定，容易开环发生聚合反应。
思考题11-3吡咯与乙酸酐反应不形成N-乙酰基吡咯，而形成α-乙酰基吡咯，为什么？答：吡咯亲电取代反应很容易进行。
这是由于环上五个原子共有六个π电子，故π电子出现的几率密度比苯环大。
换句话说，吡咯环上的杂原子N有给电子的共轭效应，能使杂环活化。
所以，在亲电取代反应中的速度比苯环快的多。
思考题11-4比较苯、吡咯、吡啶环上发生亲电取代反应的活性顺序，并解释之。
答：吡咯>苯>吡啶。
因为吡咯亲电取代反应很容易进行。
吡咯环上的杂原子N有给电子的共轭效应，能使杂环活化。
所以，在亲电取代反应中的速度比苯环快的多。
而吡啶亲电取代反应很难进行。
这是由于环上六个原子共有六个π电子，吡啶环中氮原子的电负性大于碳原子，使电子云会偏向氮原子，使得环上电子云密度比苯环小，称为缺电子的芳杂环或者少电子的芳杂环。
所以吡啶的化学性质比苯更钝化，发生亲电取代反应更困难。
思考题11-5比较下列化合物的碱性强弱顺序：答：二甲胺> 甲胺> 氨> 苯胺> 吡咯习题答案1．命名下列化合物或写出结构式：（1）2-甲基呋喃（2）2,3,4,5-四碘吡咯（3）4-甲基-2-硝基吡咯（4）3-噻吩磺酸（5）2-呋喃甲醛（糠醛）（6）3-吡啶甲酰胺（7）N-甲基咪唑（8）8-羟基喹啉(9)2-乙基-4-羟基噻唑（10）2-甲基-5-氨基嘧啶（11）8-甲基-6-羟基嘌呤（12）3-羟基吲哚2．将下列化合物按碱性递增的顺序排列：（1）乙胺>氨> 吡啶> 苯胺> 吡咯（2）六氢吡啶> 吡啶> 嘧啶> 吡咯（3）环己胺> 3-甲基吡啶> 吡啶> 苯胺3．4．呋喃芳香性较差，具有一定的共轭二烯烃的性质5．用浓硫酸洗去6. 生物碱是指从动植物体内提取的具有强烈生理作用的含氮碱性有机化合物，一般存在于植物体内，极少数存在于动物体内，所以也称为植物碱。
药用有机化学试题(第十一章：杂环化合物 附答案)
第十一章：杂环化合物282.从焦油苯中除去噻吩的好方法是？[1分]A层析法B蒸馏法C硫酸洗涤法D溶剂提取法参考答案：C283.下列化合物能使高锰酸钾褪色的是？[1分]A苯B吡啶C3-硝基吡啶D3-甲基吡啶参考答案：D284.下列化合物发生取代反应活性最大的是？[1分] A呋喃B噻吩C吡咯D苯参考答案：C285.下列化合物能发生银镜反应的是？[1分]A2-甲基呋喃B2-羟基呋喃C2-硝基呋喃D2-呋喃甲醛参考答案：D286.吡咯和呋喃发生磺化反应常用的试剂是？[1分] A发烟硫酸B吡啶三氧化硫C浓硝酸D浓硫酸参考答案：B287.下列化合物水溶性最大的是？[1分]A呋喃B噻吩C吡咯D吡啶参考答案：D288.下列化合物不属于稠杂环化合物的是？[1分] A吲哚B吡嗪C嘌呤D喹啉参考答案：B289.六元杂环吡啶属于几元碱？[1分]A一元碱B二元碱C三元碱D四元碱参考答案：A290.下列化合物没有芳香性的是？[1分]A呋喃B吡啶C哌啶D吡咯参考答案：C291.下列化合物属于芳香杂环化合物的是？[1分] ABCD参考答案：B292.吡咯和吡啶都属于五元含氮杂环化合物。
[1分]参考答案：F293.杂环化合物中常见的杂原子有氧、硫、氮原子。
[1分]参考答案：T294.呋喃、吡咯、噻吩的取代反应往往需在温和的条件下进行。
[1分]参考答案：T295.在杂环中有不同的杂原子时，按O→N→S的顺序编号。
[1分]参考答案：F296.含有2个杂原子且至少有1个氮原子的五元杂化合物称为唑。
[1分] 参考答案：T297.喹啉和异喹啉属于位置异构体。
[1分]参考答案：T298.由于吡啶环中氮原子的存在，使环上电子云密度降低，因此其取代反应比苯要难以进行。
[1分]参考答案：T299. 的系统命名法名称为。
[每空1分]参考答案：4-吡啶甲酸甲酯|||γ-吡啶甲酸甲酯300. 的系统命名法名称为。
[每空1分]参考答案：3-吲哚乙酸301. 的系统命名法名称为。
153有机化学教案@安徽医高专_第三十一次课教案(杂环)
（一）吡咯、呋喃和噻吩的结构
含一个杂原子的五元杂环中最重要的吡咯．呋喃．噻吩都是芳香杂环，它们的结构．性质和合成方法有许多共同点。
（二）吡咯、呋喃和噻吩的性质（富л电子体系）
1.环的稳定性
[板书]与苯比较，将环的稳定性顺序排列如下：
苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃
吡咯、呋喃对氧化剂不稳定
吡咯、呋喃和噻吩对碱稳定
在这里，氮原子的作用类似于硝基苯中的硝基，即碳上电子云密度比苯低（间位处则近似）。所以这类芳杂环，又被称为“缺π”芳杂环。表现在性质上，亲电取代变难、氧化变难、还原变易。
由于氮原子的电负性较大，使吡啶成为较强的永久偶极分子，极性较强。其偶极矩数值较大。
吡啶的碱性比苯胺（pKa=4.70）强，比氨（pKa=9.24）、脂肪胺（pKa一般在9-11之间）、哌啶（pKa=11.2）的碱性弱。
（三）吡啶及其衍生物
1、烟酸和烟酰胺
2、维生素B6
3、维生素B1
四、复习小结新课7’
按板书顺序进行小结并复习。
五、指导预习3’
下节课学习稠环芳香烃、非苯芳烃
六、布置作业3’
课后习题
参考
资料
1．有机化学（第二版）胡宏纹主编高等教育出版社
2．基础有机化学邢其毅等编高等教育出版社
3．有机化学陈光旭主编北京师范大学出版社
鉴别：吲哚使浸有盐酸的松木片显红色。（松木片反应）
引导学生学习5-羟色胺（人脑组织中存在）
（二）嘌呤及其衍生物
教师重点讲述：尿酸（核蛋白的代谢产物）的分子互变异构现象，引出痛风的病例
五、重要的杂环化合物及其衍生物
（一）呋喃及其衍生物
鉴别：呋喃使浸有盐酸的松木片显绿色。（松木片反应）
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有机化学
三、重要的五元杂环衍生物
1.糠醛的制法 糠醛是呋喃最重要的衍生物。工业上它可由农副产品如 玉米芯、棉籽壳、花生壳、甘蔗渣、麦秆等制取。这些农副
产品都含有多缩戊糖，在稀酸作用下即水解生成戊糖，戊糖
再进一步脱水环合就得到糠醛。
有化学
三、重要的五元杂环衍生物
2.糠醛的性质与用途 （1）氧化反应
第十一章 杂环化合物
有机化学
第十一章 杂环化合物
1 杂环化合物的分类和命名 2 五元杂环化合物
3 六元杂环化合物 4 重要的稠杂环化合物——喹啉
有机化学
第一节 杂环化合物的分类和命名
1 2 杂环化合物的分类 杂环化合物的命名
有机化学
一、杂环化合物的分类
有机化学
二、杂环化合物的命名
杂环化合物的命名，我国常用译音法。该法是将杂环化 合物的母体，按照IUPAC推荐的通用名称，按英文名称译音， 选用同音汉字，并在汉字的左边加上一个“口”字旁命名。
2.氧化反应
喹啉用高锰酸钾氧化，苯环发生破裂，生成
二甲酸。
吡啶
有机化学
第四节 重要的稠杂环化合物——喹啉
3.还原反应
喹啉用还原剂如乙醇和钠还原时，是喹啉分子中的吡
啶环被还原，生成四氢喹啉；若催化加氢强烈还原，则可 生成十氢喹啉。
有机化学
Thank you
有机化学
有机化学
第二节 五元杂环化合物
1 2 3 五元杂环化合物的结构 五元杂环化合物的性质
重要的五元杂环衍生物
有机化学
一、五元杂环化合物的结构
有机化学
二、五元杂环化合物的性质
1.取代反应 （1）卤代 呋喃、噻吩在室温下与氯或溴反应很剧烈，除主要得
到a-卤代物外，常得到多卤代物。
（2）硝化 如前所述，呋喃、噻吩和吡咯都不能用一般的硝化剂硝 化，而需使用温和的硝化剂硝酸乙酰酯。在低温下进行硝化。 （3）磺化
噻吩环较为稳定，在室温下可与浓硫酸发生磺化反应。
有机化学
二、五元杂环化合物的性质
2.加成反应 呋喃、噻吩和吡咯在加温、加压和催化剂作用下都能催 化加氢，生成四氢化物。但它们的芳香性大小不同，催化加
氢难易也不同。呋喃和吡咯较易用一般催化加氢法加氢，得
到四氢化物，而噻吩易使催化剂中毒，需使用特殊催化剂， 且易停留在生成二氢化物阶段。
（2）催化加氢
（3）康尼查罗反应
有机化学
第三节 六元杂环化合物
1 2 吡啶 重要的吡啶衍生物
有机化学
一、吡啶
1.吡啶的结构 吡啶的分子结构和苯相似，氮原子与五个碳原子都处 在同一平面上，由于氮原子的电负性较碳原子的电负性大，
所以环上电子云密度的分布不像苯环那样完全平均化，而
是氮原子附近电子云密度较高，环上碳原子的电子云密度 较低。
有机化学
一、吡啶
2.吡啶的性质 （1）碱性 （2）取代反应
（3）氧化反应
（4）催化加氢
有机化学
二、重要的吡啶衍生物
1.烟碱 2.烟酸 3.异烟酸
有机化学
第四节 重要的稠杂环化合物——喹啉
1.取代反应
喹啉在发生卤代、硝化、磺化等取代反应时，取代反
应发生在喹啉环的5,8位上。
有机化学
第四节 重要的稠杂环化合物——喹啉