杂环化合物大全

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【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。

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(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)

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。

例一吡罗昔康

一)、药名提示:

1、“吡”提示有吡啶环;

2、“昔康”为1,2-苯并噻嗪结构。

二)、结构分析:

1、具芳香羟基:三氯化铁反应;

2、具酰胺:易水解;需密封,阴凉保存。

例二布洛芬

一)、药名提示:

1、“布”(Butyl)提示为丁基;

2、“洛芬”是芳基丙酸的词尾。

二)、结构分析:

具羧基:呈酸性,溶于碱,与乙醇成酯后,具异羟肟酸铁反应。

例三盐酸普奈洛尔

一)、药名提示:

1、“普”(Pro)提示有丙基;

2、“奈”提示具有奈的结构;

3、“洛尔”类均具有相同的侧链结构,即异丙氨基-2-丙醇结构。

二)、结构分析:

1、具氨基:易氧化,避光保存;与生物碱沉淀试液硅钨酸反应生成淡红色沉淀;

2、具手性碳原子:旋光性。

以上是自己的学习方法,不知道是否适合于大家,只是想起到抛砖引玉的作用,供大家参考!

例四、盐酸氯丙嗪

一)、药名提示:

1、“氯”提示含-Cl;

2、“丙”提示(侧链)含丙胺;

3、“嗪”提示含吩噻嗪环。

二)、结构分析:

1、母核中具未氧化(二价)的硫原子:所以,易氧化,成为4价。避光和空气。

2、母核中具未氧化(二价)的硫原子易与金属离子络合呈色。与三氯化铁作用,呈稳定的红色。

3、侧链具脂氨结构:碱性,可与苦味酸成盐。

例五、马来酸氯苯那敏

一)、药名提示:CHCOOH

1、“马来酸”即含‖

CHCOOH

2、“氯苯”提示含氯苯结构;

3、“那敏”(namin)为含胺结构的意思。

二)、结构分析:

1、含手性碳:具光学异构,通常使用消旋体。

2、具叔胺:生物碱颜色、沉淀反应,与枸橼酸醋酐试剂在水浴上加热,即产生红紫色;与苦味酸试液在水浴上加热,产生黄色沉淀;

3、具吡啶环:开环试剂溴化氢可使其开环;

4、含马来酸:具双键,可使高锰酸钾溶液退色。

自我总结,不知是否适合于大家,欢迎指正!

例六、氯琥珀胆碱

一)、药名提示:

1、“氯”提示含-Cl;

2、“琥珀”(酸)即丁二酸;

3、“胆碱”即季铵生物碱。

二)、结构分析:

1、具酯结构:易水解;

2、具季铵生物碱结构:生物碱沉淀、颜色反应。

a. 在酸性介质中加入硫氰酸铬铵,反应生成红色硫氰氨铬酸琥珀胆碱不溶性复盐,mp.180℃;

b. pH4.5时,与氯化钴及亚铁氰化钾形成复盐,显持久的翠绿色。

例七、盐酸布桂嗪

药名提示:

1、“布”提示结构中有丁酰基;

2、“桂”提示结构中有肉桂基;

3、“嗪”提示结构中有哌嗪;

为常用镇痛类药物。

例八、盐酸布比卡因

1、“布”(butyl)提示结构中含丁基;

2、“比”(piperidine)提示结构中含哌啶;

3、“卡因”可以知该药是局麻药。

我的方法就是常常将上述的一)、药名提示;二)、结构分析,标注在教材上该药化学结构式的两旁,看书复习起来一目了然的。不知是否适合大家。

通过这种方法,自己感觉掌握学习起药化来较轻松,在这里奉献给大家,希望对参加执考的朋友有一定的启发和帮助,就感到很欣慰了!

例九、盐酸异丙肾上腺素

一)、药名提示:

“异丙”苯乙胺(该类药结构通式)结构上连接异丙基。

二)、结构分析:

1、含多元酚:(邻苯二酚结构),极易自动氧化;具三氯化铁反应,显深绿色。

2、具芳烃结构:甲醛—硫酸颜色反应,遇甲醛硫酸试液,先呈棕色,再转变为暗紫色。

3、含不对称碳原子:具旋光性,左旋体比右旋体作用强。

4、具烃氨基:弱碱性,可与各种酸成盐。

例十、青霉素

一)、药名提示:

又称苄青霉素。(利用药物的曾用名,帮助药物结构的记忆也是我自己常用的方法之一)

“苄”苄基:即苯甲基,连接在青霉素类基本结构6-APA上构成青霉素。二)、结构分析:

1、具β-内酰胺结构:

易水解。

a、在碱性条件下水解成青霉酸;

b、酸性条件下水解成青霉二酸;

c、强酸性条件下水解成青霉醛、青霉胺。

属氮上无取代基的酰胺:具异羟肟酸铁盐反应,生成酒红色络合物;

2、 2位上有一个酸性相当强的羧酸,可成盐,如钠盐或钾盐,以增加水溶性;

3、 2、5、6位为手性碳,因而具有旋光性。

个人整理,仅供参考!在这里抛砖引玉,希望大家有更好的方法贡献出来。

更希望朋友们通过良好的学习方法,轻松通过执业药师考试!

例十一、盐酸乙胺丁醇

一)、药名提示:

1、“乙胺”提示结构中有乙二基二亚氨基;

2、“丁醇”提示结构中含(双)丁醇。

二)、结构分析:

1、具多元醇结构:和氢氧化铜反应呈蓝色;

2、具胺的结构:碱性;与强酸性苦味酸反应生成盐沉淀,mp.193~207℃

3、丁醇中具手性碳原子,故具旋光性。

例十二、氨苄西林

一)、药名提示:

“氨苄”提示结构为青霉素的苄基侧链上接了一个氨基。

二)、结构分析:

1、具β-内酰胺结构:易水解,发生青霉素的各种分解反应;

2、具a-氨基酸结构:茚三酮反应显紫色,加热后显红色;

3、侧链具游离氨基:

a、水溶液中游离的氨基,具碱性、亲核性,进攻β-内酰胺环的羰基,发生开环聚合反应,失去抗菌活性;

b、氨基在醋酐乙腈溶液中,被酰化,咪唑又使β-内酰胺开环,此开环物可定量地与氯化高汞反应,用于含量测定;

4、侧链具手性碳:具旋光性,临床用右旋体,R-构型。

由于是在教材上自我提示性的总结,所以,使用的语言较简洁。

如有不当之处,欢迎大家指正!

例十三、头孢噻肟钠

一)、药名提示:

又名头氨孢噻肟钠。

1、“头孢”具7-ACA基本结构;

2、“氨噻”具氨基噻唑基团;

3、“肟”即(顺式)甲氧肟基:>C=N-OCH3

二)、结构分析:

1、含顺式甲氧肟基:对β-内酰胺酶高度稳定,故耐酶;但光照下易变成反式,抗菌活性大大降低,故应避光保存;

2、含氨基噻唑基团:可以增加药物与细菌青霉素结合蛋白的亲和力,故广谱;

2、含乙酰氧基:易水解,故临床上水溶解后立即使用。

例十四、盐酸溴己新

一)、药名提示:

1、“溴”提示结构中含Br;

2、“己”提示结构中含环己基;

二)、结构分析:

1、具芳伯氨基:重氮化-偶合反应;

2、含溴化合物:氧瓶燃烧有机破坏后,显溴化物鉴别反应,B r- +AgNO3 =Ag B r↓(淡黄)

例十五、吲哚美辛

一)、药名提示:

1、“吲哚”即具苯并吡咯结构;

2、“美”(Meth):提示结构中含甲基。

二)、结构分析:

具酰胺键:易水解。

1、遇强酸强碱时→水解,水解产物可进一步氧化→有色物质。

2、本品稀溶液加重铬酸钾溶液,加热至沸→水解,硫酸水浴上加热→紫色。

3、本品稀溶液加亚硝酸钠溶液,加热至沸→水解,加盐酸→绿色,放置→黄色。

以上均为吲哚美辛的鉴别反应。

通式

但要注意,这里的伯、仲、叔的含义与醇中的不同,它们分别是指氮原子上连有一个、两个或是三个烃基,而与连接氨基的碳是伯、仲还是叔碳原子没有关系。例如,叔丁醇是叔醇,而叔丁胺却是伯胺。

季胺化合物可看作是铵盐(NH4+X-)或氧氧化铵(NH4OH)分子中氮原子上的四个氢原子都被烃基取代生成的化合物,它们分别称为季铵盐和季铵碱。

仲、叔胺或季铵化合物分子中的烃基可以是相同的,也可以是不同的。

在这里,应注意“氨”、“胺”及“铵”的含义。在表示基(如氨基、亚氨基等)时,用“氨”;表示NH3的烃基衍生物时,用“胺”;而铵盐或季铵类化合物则用“铵”。

胺也可以根据NH3分子中的氢原子被不同种类的烃基取代而分为脂肪胺和芳香胺。氨基与脂肪烃基相连的是脂肪胺(R-NH2),与芳香环直接相连的叫芳香胺 (Ar-NH2)。

有机化学-第12章 习题解答

第12章 杂环化合物 1.解: (1) α-呋喃甲醛 (2) N -甲基-2-乙基吡咯 (3) 2-噻吩磺酸 (4) 3-吡啶甲酸 (5) 2-氨基嘧啶 (6) N -甲基-2-羟基咪唑 (7) 3-硝基-5-羟基吲哚 (8) 8-羟基-5-喹啉磺酸 (9) 4-乙基吡啶-N -氧化物 (10) 咪唑并[4,5-d]噁唑 (11) 咪唑并[2,1-b]噻唑 (12) 6-巯基嘌呤 N N NH 2 CH 3N S O 2N (13) N N H 2N (14) (15)(16) H S (20) (19) H (18) (17)N Br N H 3C CH 3 Br N SO 3 N 2.解: O NO 2 (1) (2) (3) (4) H N SO 3H S Br H N COCH 3 (5) (6) (7) (8) NH 2 N N COOH N Cl OCH 3 N CH 3 H (9)(11) (10) N N C 2H 5 NH 2 3 3 3N N N H 3C CH 3 H 3.解: (2)、(5)和(7)有芳香性。 4.解: (1) 4-甲基吡啶 > 吡啶 > 吡咯 (2) 四氢吡咯 > 氨 > 苯胺 > 吡咯 5.解: (1) 吡啶的未共用电子对在sp 2杂化轨道上,s 成分多,受到核的束缚强,不易给出电子,所以碱性弱。六氢吡啶是仲胺,未共用电子对在sp 3杂化轨道上,s 成分少,离原子核远,受核束缚力小,易给出电子,因而碱性强。 (2) 吡啶氮原子上处于sp 2杂化轨道的未共用电子对不参与形成大π键,能结合氢质子而显碱性。吡咯氮上的孤对电子参与了环的共轭体系,使氮上的电子云密度降低,因而难以与质子结合,碱性极弱,不能与酸形成稳定的盐。相反,由于这种共轭作用,吡咯的N-H 键极

杂环化合物

第10章杂环化合物 §10.1 杂环化合物的分类和命名 10.1.1 分类 1、按照环的多少分类 ?单杂环:常见的是五元杂环和六元杂环,环上的杂原子有一个或两个。 ?五元杂环: ?六元杂环: ?吡喃没有芳香性,生成盐后则具有芳香性。 ?稠杂环:由苯环与单杂环或两个以上单杂环稠合而成的。 10.1.2 命名 常见的基础杂环多数是具有芳香性的,命名时作为杂环化合物的母核。 1、音译法 中文名称采用音译法,用带口字旁的同音汉字表示。 对于无特定名称的杂环化合物,中国化学会1980年颁布的有机化学命名原则规定: 采用“杂”字作介词,把杂环看作是相应的碳环母核中碳原子被杂原子置换后的衍生物来命名。 ?国外现在采用的Hantzsch-Widman系统,规范了10元以下一般杂环的词尾词干的书写

格式。 ?为了正确表明取代基位置,需将杂环母核编号,编号规则主要有: (1)含一个杂环原子的单杂环,从杂原子开始编号。 有时也使用希腊字母,把靠近杂原子的位置叫做α位,其次是β位,再其次是γ位。 (2)含两个及以上相同杂环原子的单杂环,编号从连有氢原子的杂原子开始,并使另一杂原子所在位次保持最小。 (3)含两个及以上不同杂环原子的单杂环,编号从价数小杂原子开始,价数相同时则从原子序数小的开始。 ?因此,常见杂原子编号优先顺序为O、S、N。 ?一般常见的稠杂环有特定的编号,或是沿用习惯。 §10.2 五元杂环化合物 10.2.1 结构和物理性质 1、结构 这三种杂环上的原子都是sp2杂化,为平面结构。 ?每个碳原子垂直于环平面的p轨道有一个电子,杂原子垂直于环平面的p轨道有二个电子。

杂环化合物

第十七章 杂环化合物 一、写出下列化合物的构造式: 1,3-甲基吡咯 2,碘化N,N -二甲基四氢吡咯 3,四氢呋喃 4,β-氯代呋喃 5,α-噻吩磺酸 6,糠醛,糠醇,糠酸 7,γ-吡啶甲酸 8,六氢吡啶 9,β-吲哚乙酸 10,8-羟基喹啉 H 1. CH 3 N 2. N CH 3 CH 3 + I -O 3. 4. Cl O 5. S SO 3H 6. O O O CHO CH 2OH COOH 7. COOH N 8. N H 9. N H CH 2COOH 10. N 二、用化学方法区别下列各组化合物: 1,苯,噻吩和苯酚 解:加入三氯化铁水溶液,有显色反应的是苯酚。在浓硫酸存在下,与靛红一同加热显示蓝色的位噻吩。 2,吡咯和四氢吡咯 解:吡咯的醇溶液使浸过浓盐酸的松木片变成红色,而四氢吡咯不能。 3,苯甲醛和糠醛 解:糠醛在醋酸存在下与苯胺作用显红色。

三、用化学方法,将下列混合物中的少量杂质除去。 1,苯中混有少量噻吩 解:在室温下用浓硫酸处理,噻吩在室温与浓硫酸反应生成α-噻吩磺酸而溶于浓硫酸,苯不反应。 2,甲苯中混有少量吡啶 解:用浓盐酸处理,吡啶具有碱性而与盐酸生成盐溶于水相,分离出吡啶。 3,吡啶中有少量六氢吡啶。 解:六氢吡啶是仲胺,在氢氧化钠水溶液中与对甲基苯磺酰氯反应生成固体,过滤除去六氢吡啶。 四、试解释为什么噻吩,吡咯,呋喃比苯容易发生亲电取代反应而吡啶比苯难发生? 解:噻吩,吡咯,呋喃是五元杂环化合物,属于多л-电子杂环化合物,芳环上电子云密度比苯大,所以易于发生亲电取代。而吡啶是六元杂环化合物,是缺л-电子杂环化合物,芳环上电子云密度小于苯环,所以难于发生亲电取代反应。 五、完成下列反应式:

杂环化合物

杂环化合物和生物碱 在环状有机化合物中,组成环的原子除碳原子外,还有其它非碳原子时,这类化合物称为杂环化合物。这些非碳原子叫做杂原子,常见的杂原子有氮、氧、硫。杂环化合物在自然界分布很广,其数量几乎占已知有机化合物的三分之一,用途也很多。许多重要的物质如叶绿素、血红素、核酸以及临床应用的一些有显著疗效的天然药物和合成药物等,都含有杂环化合物的结构。 内酯、交酯和环状酸酐等环也含有杂原子,如 但由于它们与相应的开链化合物性质相似,又容易开环变成开链化合物,所以不包括在杂环化合物之内。本章主要讨论那些环系比较稳定,并且有不同程度芳香性的杂环化合物。 一.杂环化合物的分类和命名 杂环化合物可按杂环的骨架分为单杂环和稠杂环。单杂环又按环的大小分为五元杂环和六元杂环;稠杂环按其稠合环形式分为苯稠杂环和稠杂环。 (一)音译法 杂环化合物的命名主要采用外文译音法,按英文名称译音,用带“口”字旁的同音汉字表示。例如: 音译法是根据国际通用名称译音的,使用方便,缺点是名称和结构之间没有任何联系。 (二)以相应的碳环母核命名 H 2C C O H 2C C O O CH 2 C CH 2 CH 2 O O H 2C 丁二酸酐 δ-戊 内酯 N H Pyrrolo 吡咯O Furan 呋喃 S thiophono 噻吩 N N H 咪唑 Imidazole S N thiazole 噻唑 N Pyridino 吡啶O Pyrin 吡喃 N N Pyrimidine 嘧啶 N H Indole 吲哚N N N N H Purine 嘌呤

即在相应的碳环的名称上冠以杂原子的名称。 杂环化合物的命名原则: 1.以杂环为母体,编号从杂原子开始。环上只有一个杂原子时,杂原子的编号为1,依次用2、3、4…;或从临近杂原子的碳原子开始,标以希腊字母α、β、γ,邻近杂原子的碳原子为α位,其次为β位,再次为γ位。 2.当杂环上连有-R ,-X ,-OH ,-NH 2等取代基时,以杂环为母体,标明取代基位次;如果连有-CHO ,-COOH ,-SO 3H 等时,则把杂环作为取代基。 3.环上有两个或两个以上相同杂原子时,应从连接有氢或取代基的杂原子开始编号,并使这些杂原子所在位次的数字之和为最小。如有相同的两个氮原子时,仲氮先标位,叔氮后标。 4.环上有不同杂原子时,则按氧→硫→氮为序编号。 二.杂环化合物的结构 五元杂环化合物呋喃、噻吩、吡咯的结构和苯相类似。构成环的四个碳原子和杂原子(N ,S ,O )均为sp2杂化状态,它们以σ键相连形成一个环面。每个碳原子余下的一个p 轨道有一个电子,杂原子(N ,S ,O )的p 轨道上有一对未共用电子对。这五个p 轨道都垂直于 N H 吡咯O S 噻吩 N N H 咪唑 S N 噻唑 N 吡啶吡喃N N 嘧啶N H 吲哚N N N N H 嘌呤 (氮杂茂) 呋喃(氧杂茂) (硫杂茂)(1,3-二氮杂茂)(1-硫-3-氮杂茂) O (氮杂苯)(氧杂己)(1,3-二氮杂苯)(氮杂茚)(1,3,7,9-四氮杂茚) 13 2 12 312 3 123 4 56 71 2345 6 789O 呋喃 N 吡啶 S N 噻唑 12 312 3 45 α β1 23456 α β βαγ 45 3-甲基吡啶1 23 4 5 6 α β βαγ N CH 3β-甲基吡啶 NH 2 2-氨基嘧啶 1 2 3 4 56 N N O 2-呋喃甲醛CHO

常见杂环化合物的部分性质

常见五元杂环化合物的部分性质 一,五元杂环: 1.单杂环的电子效应: 有两个影响的因素:“吸电子诱导效应”和“给电子共轭效应”但无论怎样,杂环上的π电子密度都上升了。杂环的反应性都大于苯(不能直接硝化),又因为此,杂环的α位电子密度要高于β位。从中我们能够得出,稳定性(芳香性)顺序:苯<噻吩<吡啶<呋喃。 2.单杂五元单杂环的反应性质:

加成反应:苯<噻吩<吡啶<呋喃 亲电取代:苯<噻吩<呋喃<吡啶(取代考虑的具体因素应该是α位的电子云密度问题,而不是整个环的稳定性。)·呋喃太容易实行加成,在溴水/甲醇中得到 只有用二氧六环溴合物才能得到正常的溴代产物,当然,钝化基团的加入能够使反应变得较为温和。 ·与苯炔反应时,呋喃生成D-A产物,而吡咯生成苯炔的加成产物(1-苯基吡咯),噻吩则不能反应。 3.双杂五元单杂环的反应性质: 咪唑能够互变,通常4,5位混杂,不过在有基团时并不相等,例如“4(5)-硝基咪唑”绝绝绝大部分都为4位。咪唑分子间有氢键(20个分子左右),沸点异常地高。相比之下吡唑一般二聚。 唑环的电子云密度比相对应的单杂环要低,其亲电取代的顺序为: 苯>氮杂>硫杂>氧杂 其反应时,取代位通常为三级氮的间位。机理上先是氮的质子化(噻唑能够在较弱条件下硝化,而噻吩不能够)。弱的亲电试剂不能够和唑环反应,例如F-C。 虽然唑环硝化和磺化时反应活性比苯环低,但是卤化时却比苯环高。 因为存有三级氮,唑环还能够发生亲核取代(在其邻对位)。

4.单杂五元苯并杂环: 5.吲哚 吲哚合成法: 1>Fischer:苯腙+酮 其机理如下: 2>Reisset:邻硝基甲苯+草酸二乙酯 3>Nenitzescu:对苯醌+β-氨基巴豆酸乙酯

五元杂环共轭化合物发光材料的理论(精)

五元杂环共轭化合物发光材料的理论 本文用量子化学方法系统研究了如下3个体系:(1)含五元杂环三苯胺 类化合物;(2)主链含杂环的聚咔唑衍生物;(3)主链含五元杂环的聚噻吩衍生 物。首先,采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,对N,N,N\',N\'-四苯基-1,1\'- 二苯基-2,2\'-二呋喃-4,4\'-二胺(FurylBz-Ph4)和 N,N,N\',N\',N\'\',N\'\'-六苯基-1,1\'-二呋喃-4,4\'-二胺(PFDA-Ph4)及化 合物1-3在中性、阴离子态和阳离子态下分别进行几何结构优化计算。基于优 化的几何结构,应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了它们的光学性质。化合物 1-3,FurylBz-Ph4和PFDA-Ph4的重组能与典型空穴传输材料N,N\'-双(3-甲基 苯基)-N,N\'-二苯基-1,1\'-二苯基-4,4\'-二胺(TPD)相近。TD-DFT计算表明, 化合物2的最大吸收峰相对PFDA-Ph4蓝移,而化合物3则相对PFDA-Ph4红移。其次,采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,对基于咔唑的共轭聚合物聚(2,7-N- 正辛基咔唑)-交替-(1,4-二乙烯苯)(PBC),聚(2,7-N-正辛基咔唑)-交替-(2,5- 二乙烯基噻吩)(PBT)和聚(2,7-N-正辛基咔唑)-交替-(2,5-二乙烯基呋喃)(PBF)在中性、阴离子态和阳离子态下分别进行几何结构优化计算。基于优化的几何 结构,应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了它们的光学性质。结果表明,与聚 咔唑相比,三种聚合物都具有较好的共面性。由于主链中含有推电子基PBC,PBT 和PBF最大吸收波长发生红移。最后,采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,对基 于噻吩的共轭聚合物聚(2,5-噻吩)-交替-1,3,4-噁二唑)(PTO),聚(2,5-噻吩)- 交替-(1,3,4-噻二唑)(PTTH)和聚(2,5-噻吩)-交替-(1-正丙基-1,3,4-噻二 唑)(PTTR),在中性、阴离子态和阳离子态下分别进行几何结构优化计算。为获 得包含电子相关的最低激发能,在优化基态几何的基础上进行TD-DFT(B3LYP/6- 31G(d))计算。HOMO与LUMO能隙(ΔE)为最低空轨道和最高占据轨道的能量差(ΔE=ELUMO-EHOMO )。本文采用UB3LYP/6-31G(d)对阳离子和阴离子分子进行 全优化,从而计算电离势(IP)和电子亲合能(Ea)。本论文从理论上对一系列五元杂环化合物发光材料的电子结构和发光性能系统地进行了分析和研究。结果表 明含时密度泛函理论结合密度泛函理论能够对杂环聚合物提供合理的几何结构 和电子性质,并用于新的聚合物发光材料设计。 同主题文章 [1]. 钟爱国. 双核镉配聚物及其衍生物荧光光谱的密度泛函理论研究' [J]. 分子科学学报. 2009.(05) [2]. 李小兵,王学业,禹新良,高进伟,朱卫国. 8-巯基喹啉阴离子的锌配合 物及其衍生物的电子光谱性质的含时密度泛函理论研究' [J]. 化学学报. 2006.(03) [3]. 李明霞,周欣,张红星,付宏刚,孙家锺. [M(N)X_2]~- (M=Ru,Os;X=S_2C_6H_4,mnt)的电子结构和光谱性质的理论研究' [J]. 高等学 校化学学报. 2009.(11)

第十二章 杂环化合物

第十二章 杂环化合物 一、定义和分类 分子中含有由碳原子和其它原子共同组成的环的化合物称为杂环化合物。杂环中的非碳原子称为杂原子,最常见的杂原子有N 、O 、S 等。象环醚、内酯、环酐及内酰胺等似乎也应属于杂环化合物。但是,由于这些环状化合物容易开环形成脂肪族化合物,其性质又与相应的脂肪族化合物类似,因此,一般不放在杂环化合物中讨论。本章讨论的是环系比较稳定,并且在性质上具有一定芳香性的杂环化合物。 根据环数的多少分为单杂环和多杂环;单杂环又可根据成环原子数的多少分为五元杂环及六元杂环等;多杂环稠杂环、桥杂环及螺杂环,其中以稠杂环较为常见。 二、命名 杂环化合物的名称包括杂环母体及环上取代基两部分。杂环母环的命名有音译法和系统命名法2种。 音译法:是用外文谐音汉字加“口”偏旁表示杂环母环的名称。如呋喃等。 系统命名法:是把杂环看作杂原子转换了相应碳环中的碳原子,命名时以相应的碳环为母体,在碳环名称前加上杂原子的名称,称为“某(杂)某”。如吡啶称为氮(杂)苯,喹啉称为1-氮(杂)萘。 杂环母环的编号规则 (1)含1个杂原子的杂环,从杂原子开始用阿拉伯数字或从靠近杂原子的碳原子开始用希腊字母编号。 (2)如有几个不同的杂原子时,则按O 、S 、-NH-、-N=的先后顺序编号,并使杂原子的编号尽可能小。 (3)有些稠杂环母环有特定的名称和编号原则。 杂环的命名如下: 2-硝基吡咯 4-甲基吡啶 2-甲基-5-苯基噻唑 α-硝基吡咯 γ-甲基吡啶 3-甲基-8-羟基喹啉 1-甲基-7-氯异喹啉 1-甲基-2-巯基咪唑 2-呋喃甲醛(糠醛) 2-噻吩磺酸 3-吡啶甲酰胺 α-呋喃甲醛 α-噻吩磺酸 β-吡啶甲酰胺 N H NO 2N CH 3N S C 6H 5CH 3N CH 3CH 3N Cl N CH 3N SH O CHO S SO 3H N CONH 2

七元杂环化合物的合成学生讲义

七 一、二、心血反应三、1.所球形瓶 2.3. 薄用验 七元杂环化实验目的1、了解并2、了解七3、掌握薄4、掌握低5、理解通 实验原理苯并二氮血管和抗病应合成该类仪器与试所需仪器:形冷凝管,所需试剂:苯薄层色谱所验钞机替代化合物2,4 并掌握羟醛七元含氮杂薄层色谱板低熔点固体通过薄层色理 氮杂类化合毒药物。本类化合物。反 O Ph 试剂 三口圆底烧温度计,温苯甲醛,苯所需仪器:硅代);溶剂需4-二苯基-2醛缩合反应;杂环化合物的板(TLC )监体化合物的重色谱法和红外合物是一类本实验由苯反应式如下+Ph O +烧瓶(100 m 温度计套管苯乙酮,氢氧硅胶板一大需要甲醇、乙实验十一2,3-二氢 的合成; 监测反应的重结晶方法外光谱法分类重要的七甲醛和苯乙下: NH 2NH 2E mL& 250mL 管,电磁搅拌氧化钠,邻大块;展缸两乙酸乙酯、一 -1H -1,5-苯的原理及操作法 分析有机反应元杂环化合乙酮首先合成Ph EtOH L ),单口圆拌(或机械邻苯二胺、两个;点样二氯甲烷和 苯并二氮杂作; 应及反应机合物,常被成查尔酮,Ph O N H N Ph Ph 底烧瓶,恒械搅拌),布哌啶、乙醇管一盒;紫和石油醚。杂的合成机理的方法 被用作镇静剂再与邻苯二 恒压滴液漏斗布氏漏斗,抽醇 紫外灯一台 成 剂、二胺斗,抽滤(可

四、1)醛、温度半时至1向体重结2)3.54回流晶体洗脱六、实验步骤查尔酮的合在装有滴6.0 g(50 m 度在5±2o 时,体系开15-20 o C ,并体系中加入结晶,得到 2,4-二苯基在装有回4g(17 mmol 流4 h 后,得体, 过滤,滤脱)分离纯 注意事项1. 液体化称量,2. 制备查3. 查尔酮能够实4. 查尔酮和抽滤5. 做好实等均需6. 使用薄洗。 骤 合成 滴液漏斗和温mmol)苯乙酮C ,用滴液漏开始出现浑浊并继续搅拌入50mL 冷水浅黄色晶体基-2,3-二氢-1流冷凝管的l)查尔酮和得深红色溶滤饼用无水纯化, 得黄色项 化合物,通注意不要查尔酮的反酮熔点较低实现重结晶酮重结晶时滤瓶必须洗实验记录,如需及时记录薄层色谱板温度计的10酮和25mL 漏斗滴加1浊,然后浅拌反应0.5h 后水再过滤),体8.0~8.4 g 1H -1,5-苯并的100 mL 三和25mL 无水溶液,将反应水乙醇重结晶色晶体2.5g,通过量筒量取要溅洒样品。反应温度不宜低,重结晶时晶。冷却后,时,如果体系洗干净,贴滤如重结晶时录。 板时,不要蘸00 mL 三口乙醇,电磁12.5 mL 的浅黄色固体逐后,出现大,并用水洗g, 产率77~并二氮杂三口烧瓶中水乙醇,电磁应混合物浓晶或硅胶柱, 熔点128取体积来计 宜过高,过时易呈现熔若加入晶系比较浑浊滤纸时,需时该加入多蘸水;放展口烧瓶中,加磁搅拌,用10%NaOH 逐渐增多),大量浅黄色固洗涤至中性,~81%,熔点的合成 中,加入1.8磁搅拌,再浓缩至约20柱层析(乙酸-129℃, 产计算体积;固过高易生成副熔融状态,必晶种,会加速浊,则需要过需用水润湿才少溶剂等,展开剂(流动加入5.2 g(冰水浴冷却H 水溶液(,滴加完毕固体。过滤,得到的固点54-55℃84g(17 mm 再加入0.2 m 0 mL ,放入酸乙酯和石产率49%。固体化合物副产物。 必须加入溶速结晶的形过滤。过滤才能贴紧。每次TLC 动相)的展(50 mmol)苯 却至5o C ,控(当加入大约毕后,恢复温生成的固体固体用无水乙℃。 mol)邻苯二胺mL 哌啶,加入冰箱析出黄石油醚混合溶 物,则通过天溶剂到呈均相形成。 滤时,布氏漏 板的具体情展缸也不要用苯甲控制约一温度 体(可乙醇胺、 加热黄色溶剂天平相才漏斗情况用水

第十二章杂环化合物

第十二章杂环化合物 【学习目标】 1、说出杂环化合物的概念; 2、能按照IUPAC(1979)原则对杂环化合物进行命名; 3、掌握简单杂环化合物的结构特点,了解其性质和应用; 4、认识常见的杂环化合物的衍生物,了解它们的应用。 在有机化合物中,除碳、氢以外的其他元素的原子通常被称为杂原子,而在环状化合物中,如果其环中除碳原子外,还含有杂原子,则该环即为杂环,该化合物称为杂环化合物,杂环中所含杂原子一般为氮、氧、硫等。 杂环化合物在自然界中分布广泛,例如,植物中的叶绿素和动物血红蛋白中的血红素同属卟啉类的杂环化合物,由于其结构中心的金属离子不同而显不同颜色,叶绿素为镁卟啉显绿色,血红素为铁卟啉显红色;此外,其他如核酸中含嘌呤、嘧啶等杂环化合物等等。 在现代药物体系中,含杂环结构的药物也占了相当大的比例,例如增强胃动力的多潘立酮(又称吗丁啉)结构中含有两个苯并咪唑杂环,再如人类发现的第一个抗生素——青霉素也含有杂环结构,还有常用于治疗肠道感染的氟哌酸结构中含有喹啉杂环结构,诸如此类含有杂环结构的药物数不胜数。 因此,杂环化合物在有机化合物中占有非常重要的地位,学好本章内容是我们步入药学学科领域的关键一步。 内酯、内酰胺和环醚等化合物都属于杂环化合物,但这些化合物的性质与其同类的开环化合物基本相同,因此,本章不再对其重点介绍,本章着重讨论芳香性杂环化合物,亦称其为芳(香)杂环化合物(aromatic heterocycles)。 第一节分类和命名 一、分类 杂环化合物有多种分类方法,按含杂原子数目分为含一个、两个或多个杂原子的杂环;按环的形式可分为单杂环和稠杂环;还可以按照环的大小分为五元杂环和六元杂环。 二、命名 杂环结构纷繁复杂,其命名亦如是。按照IUPAC(1979)(国际纯粹应用化学联合会)原则的规定,保留45个杂环化合物的俗名并以此作为命名的基础。我国则对这45个俗名进

杂环化合物

杂环化合物 杂环化合物:成环原子除C 外还有O 、S 、N 、P 等杂原子,且环系较稳定、具有一定芳香性的环状化合物。 下列化合物成环原子虽也含有杂原子,但环系不稳定,因此不属于杂环化合物范畴: O O O O O H 3C CH 3 O O O O O NH 交酯 内酯 酸酐 内酰胺 一、分类和命名 (一)分类 杂环化合物分单杂环和稠杂环两大类。 (二)命名 1、一般采用音译,取同音汉字加“口”字旁作为类别名称,取代基标注位置; 2、只有一个杂原子时,杂原子为1号; 3、含有多个杂原子时,按O ,S ,N(H),N 顺序编号,且另外的杂原子位号尽量小; 4、常见稠杂环有固定的编号(表12-1)。 例如: 1、 O 2、 S 3、 N H 4、 N 5、 N H 123456 6、 N 1 2 435 67 7、9N H N N N 12 345678 8、 O SO 3H 9、N H I I I I 10、 O 11、 N H CH 2COOH 12、N N N N H NH 2 13、 O O 2N CHO 14、 N OH 15、 O CH 2OH 16、 N H 17、 N CONH 2 18、 N COOH 19、 N CONHNH 2 20、 N COOH COOH 21、 N H 22、 N CH 3 23、 S Cl COOH

解:1、呋喃 2、噻吩 3、吡咯 4、吡啶 5、吲哚 6、喹啉 7、嘌呤 8、α-呋喃磺酸 9、四碘吡咯 10、四氢呋喃 11、β-吲哚乙酸 12、6-氨基嘌呤 13、5-硝基-2-呋喃甲醛('α-硝基-α-呋喃甲醛) 14、8-羟基喹啉 15、α-呋喃甲醇 16、四氢吡咯 17、β-吡啶甲酰胺 18、β-吡啶甲酸 19、γ-吡啶甲酰肼 20、2,3-吡啶二甲酸 21、六氢吡啶 22、N-甲基吡咯 23、4-氯-2-噻吩甲(羧)酸 二、结构 (一)单杂五元环 1、成环原子均为sp2,杂原子孤对电子参与共轭,πe=6,具芳香性; 2、芳香环上电荷密度非均化,因此芳香性﹤苯,较苯易加成; 3、芳香杂环属于5原子6电子的“富电子”体系,电荷密度>苯,故亲电取代活性>苯,且亲电取代主要进入α位(杂原子提供2个电子共轭,相当于给电子基的作用); 4、吡咯中N 的孤对电子完全参与共轭,因此其碱性↓,反而显弱酸性; 5、O 、S 的另一对孤对电子因处于sp2,其碱性亦↓(了解)。 6、咪唑、吡唑存在互变异构,例如: H 3C H N H N H 3C N N 4(5)—甲基咪唑 (二)单杂六元环(仅以吡啶为例) 1、成环原子均为sp2,N 提供1e 参与共轭,πe=6,具芳香性; 2、芳香环上电荷密度非均化,因此芳香性﹤苯,较苯易加成; 3、N 电负性>C ,因此环上电荷向N 转移,吡啶环属于“缺电子”体系,亲电活性<苯, 且亲电取代主要进入β位(N 相当于起到吸电子基作用); 4、N 孤对e 不参与共轭,因此具有碱性,碱性>苯胺;孤对e 处于sp2上,故其碱性<氨。 三、五元单杂环的化学性质(呋喃,噻吩,吡咯) (一)酸碱性 1、吡咯N 的孤e 参与共轭,碱性↓↓,显弱酸性; + KOH (S) N K -+ + H 2O N H

有机化学B教材第二版课后习题解析第十二章 杂环化合物和生物碱课后习题参考答案

杂环化合物和生物碱课后习题参考答案 习题1,各化合物名称或结构式如下: 胞嘧啶;α-噻吩磺酸;β-吲哚乙酸;腺嘌啉;8-羟基喹啉;烟碱(N-甲基-α-吡啶四氢吡咯); O N H O Br Br N H COOH N N OH N H2 N N N H N H2 OH 习题2,碱性强弱: 六氢吡啶〉甲胺〉氨〉吡啶〉苯胺〉吡咯习题3, 苯苯酚噻吩三氯化铁 紫色 无紫色 苯酚 苯 噻吩 浓硫酸 溶解 不溶解 r.T.苯 噻吩 吡咯四氢吡咯 紫色 蓝色 紫色石蕊 吡咯 四氢吡咯 蓝色 苯甲醛 糠醛 浓盐酸 松木片 无色 糠醛 苯甲醛 习题4,各反应产物如下: (1)N Br N Br NO2 (2) O OH O O OH + (3) N H N 3 (4)N H SO3H (5) S Br S Br O2N 习题6, O O C H3CHO O H- O C H3 CHO Ag+ NH3 O C H3 COOH N CH3KM nO4 N O OH SOCl2 N O Cl AC l3 N O 习题7,喹啉硝化发生在苯环,因为吡啶环的氮原子用一个P-电子共轭,相当于硝基的钝化

吡啶环;吲哚硝化发生在吡咯环,因为氮原子用一对孤对电子共轭,相当于氨基活化吡咯环。 习题8,各杂环互变异构形式如下; N N H N N H NH N N N H NH 2 N N OH N H 2N N H O N H 2 N N OH O H N N H O O H N N OH O H C H 3N N H O O H 习题9,六氢吡啶典型仲胺,N-原子SP 3杂化;而吡啶虽然类似有3个C-C 键的叔胺。但是N-原子SP 2杂化,孤对电子S 成分多,更靠近原子核。且环中的C-C 单键都是SP 2杂化,共用电子对向N-原子偏移程度小,故碱性减弱。 习题10,依分子式知道有4个不饱和度,2个氧原子,可能是五元芳杂环。经氧化成酸后任然为4 个不饱和度,可能换外有醛基,脱羧后成呋喃环,故原物质为呋喃甲醛。

杂环化合物

第十七章 杂环化合物 ——在环上含有杂原子(非碳原子)的有机物称为杂环化合物。 脂杂环 —— 没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。 三元杂环 (环氧乙烷) (氮杂环丙烷) 四元杂环 NH O 五元杂环 顺丁烯二酸酐) 七元杂环 (1H-氮杂 芳杂环——具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环。 五元杂环 呋喃 六元杂环 吡啶 吡喃(无芳香性) 苯并杂环 吲哚 喹啉 异喹啉 杂环并杂环 嘌呤 17.1 杂环化合物的分类和命名 杂环化合物的分类: 1. 按照环的大小分类:五元杂环和六元杂环 2. 按照杂环中杂原子的数目分类:含有一个杂原子的杂环和含有两个或两个以上杂原子的杂环 O H N O O O O N H O S N H N O N S O N H N N N N N H N

3. 按照环的形式分类:单杂环和稠杂环 4. 按照环上碳原子的电荷密度分类:多π芳杂环和缺π芳杂环 杂环化合物的命名: 1. 多用习惯命名:采取音译法;用“口”字旁表示杂环化合物 五元杂环体系 呋喃(furan) 吡咯(pyrrol 苯并呋喃 (benzofuran 苯并噻 (benzothiophene) 六元杂环体系 吡啶(pyridine) α-吡喃酮(α-pyrone) γ-吡喃酮 哒嗪(pyridazine) 嘧啶 吡嗪(pyrazine) (pyrimidine) 六元杂环苯并环系 喹啉 异喹啉 苯并吡喃 苯并-γ-吡喃酮 (isoquinoline) (quinoline) (benzopyran) (benzo-γ-pyrone) 杂环并杂环: 嘌呤(purine)

第12章杂环化合物

第12章 杂环化合物 一、问题参考答案 问题12.1 命名下列各化合物: 答:1,4-甲基-2-氨基嘧啶; 2,4-吡啶甲酸甲酯; 3,8-羟基-7-碘-5-喹啉磺酸。 问题12.2 为什么嘧啶分子中含有两个碱性的氮原子,却为一元碱,且其碱性比吡啶弱得多? 答:嘧啶环上有两个氮原子,一个氮原子质子化后,第二个氮原子对质子化的氮正离子的吸电子诱导效应与共轭效应,使质子化的氮正离子不稳定,质子易于离去,所以碱性较吡啶低;当一个氮原子质子化后,它的吸电性大为增强,使另一个氮原子的电子云密度大为降低,以致不能再接受质子,因此嘧啶为一元碱。 问题12.3 吡啶卤代不使用FeX 3等Lewis 催化剂 , 原因何在? 答:因为吡啶分子中的氮原子上有一对末共用电子对,能与缺电子分子FeX 3等Lewis 催化剂反应,使催化剂失去活性。 问题12-4 写出胞嘧啶和胸腺嘧啶的酮型和烯醇型互变平衡式。 答: 胞嘧啶 胸腺嘧啶 问题12.5 为什么吡咯比苯容易进行亲电取代反应? 答:因为在吡咯的分子中,五个原子共享6个 电子,环上的电子云密度 比苯大,故它的亲电取代反应比苯容易进行。 问题12.6 试写出喹啉与碘甲烷反应产物的结构式。 答: N I OH SO 3H N COOCH 3 N N NH 2 CH 3 3. 2. 1. I N + CH 3 NH 2 HO NH 2 O N N H N N CH 3 OH HO H O O CH 3 N N N N

问题12.7 试说明嘌呤的酸性比咪唑强,碱性却比咪唑弱的原因? 答: 嘌呤和咪唑的酸性应表现在=NH 上的氢离解能力,碱性应表现在=N 氮接受质子的能力。由于嘌呤分子中有3个不饱和氮,咪唑分子中只有一个不饱和氮,因此氮原子吸电子作用使嘌呤=NH 电子云密度小于咪唑=NH ,故嘌呤氮上氢比咪唑上的氢易离解,酸性就强。同理可知嘌呤氮接受质子的能力比咪唑弱,故其碱性比咪唑弱。 二、习题参考答案 1.命名下列各杂环化合物: 答: (1)2,3,4,5-四溴呋喃; (2)N-乙基-4-巯基咪唑; (3)2-噻唑甲醛; (4)吡啶乙酸 (5)5-羟基-6-氯嘧啶; (6)7-氨基吲哚; (7)4-喹啉磺酸; (8)9-甲基-2-羟基嘌呤 2.写出下列化合物的结构式: (1) 8-羟基喹啉 (2) 4-羟基-5-氟嘧啶 (3) 噻唑-5-磺酸 (4) 6-巯基嘌呤 (5) β-吡啶甲酰胺 (6) 3-吲哚甲酸乙酯 答: 3.写出下列反应的主要产物: O Br Br Br Br N N C 2H 5 HS S N CHO N CH 2COOH N N Cl HO N 2 N SO 3H N N N N CH 3 HO (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)(8) N N N OH F S N HO 3S N N N N SH N CONH 2 N H COOCH 2CH 3 (1) (2) (3) (4) (5) (6)

第十二章 杂环化合物

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 第十二章杂环化合物 第十二章杂环化合物【目的要求】 1、掌握杂环化合物的分类方法;杂环化合物的命名方法;含一个杂原子的五元杂环化合物的结构和主要化学性质;含一个杂原子的六元杂环化合物的结构和主要化学性质。 2、熟悉特定杂环母核的音译名;特定杂环母核的编号规则;部分氢化杂环的标氢规则;含两个杂原子的五元杂环化合物、含两个杂原子的六元杂环化合物和稠杂环化合物的结构特点和主要化学性质。 3、了解含两个杂原子的五元杂环化合物、含两个杂原子的六元杂环化合物和稠杂环化合物的衍生物的结构特点及其应用。 【教学内容】由碳原子和非碳原子共同参与组成环的环状化合物叫杂环化合物。 在杂环化合物中,除碳原子之外组成环的其它原子,称为杂原子。 最常见的杂原子是氧、硫、氮。 第一节杂环化合物的分类和命名一、分类(一)、骨架分类法: 单杂环类和稠杂环类。 (二)、环碳电子密度分类法: 多 -杂环化合物和缺 -杂环化合物(三)、按杂环中所含杂原 1 / 5

子不同分类法: 含氧杂环、含硫杂环和含氮杂环。 二、命名第二节五元杂环化合物一、单杂五元杂环化合物(一)、呋喃、噻吩和吡咯的结构(二)、水溶性:均难溶于水。 (三)、环的稳定性(四)、酸碱性: 噻吩和呋喃为中性化合物。 吡咯呈弱酸性。 (五)、化学性质: 卤代、磺化、硝化、付-克酰化反应、催化氢化反应。 (六)、衍生物 1、糠醛。 NH SO,,OSNH呋喃砒咯噻吩环戊二烯OCHO糠醛 2、叶绿素和血红素。 3、维生素 B12。 二、五元杂环化合物(一)、吡唑、咪唑和噻唑的结构(二)、氢键(三)、酸碱性: 弱碱性。 (四)、环的稳定性。 (五)、化学性质三个化合物的亲电取代反应活性顺序: 咪唑>吡唑>噻唑。 反应以 5 位取代产物为主。 (六)、衍生物 1、毛果芸香碱。

第十二章杂环化合物

第十七章杂环化合物 基本内容和重点要求 ?杂环化合物的分类和命名; ?杂环化合物的结构和芳香性; ?五元杂环化合物的化学性质; ?六元杂环化合物的化学性质; ?生物碱 重点要求掌握芳香性;五元、六元杂环化合物的化学性质,杂环化合物的亲电取代反应的活性及规律;酸碱性规律。 12.1 杂环化合物的分类和命名 1、分类:杂环大体可分为:单杂环和稠杂环两类。 分子中含有由碳原子和其它原子共同组成的环的化合物称为杂环化合物。杂环中的非碳原子称为杂原子,最常见的杂原子有N、O、S等。象环醚、内酯、环酐及内酰胺等似乎也应属于杂环化合物。但是,由于这些环状化合物容易开环形

成脂肪族化合物,其性质又与相应的脂肪族化合物类似,因此,一般不放在杂环化合物中讨论。本章讨论的是环系比较稳定,并且在性质上具有一定芳香性的杂环化合物。 根据环数的多少分为单杂环和多杂环;单杂环又可根据成环原子数的多少分为五元杂环及六元杂环等;多杂环稠杂环、桥杂环及螺杂环,其中以稠杂环较为常见。 稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。 2、命名 (1)用音译法 是按外文名称的音译,并加口字旁,表示为环状化合物。如杂环上有取代基时,取代基的位次从杂原子算起用1,2,3,4,5……(或可将杂原子旁的碳原子依次编为α ,β, γ, δ …)来编号。 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: (2)系统命名法: 是把杂环看作杂原子转换了相应碳环中的碳原子,命名时以相应的碳环为

母体,在碳环名称前加上杂原子的名称,称为“某(杂)某”。如吡啶称为氮(杂)苯,喹啉称为1-氮(杂)萘。 杂环母环的编号规则 (1)含1个杂原子的杂环,从杂原子开始用阿拉伯数字或从靠近杂原子的碳原子开始用希腊字母编号。 (2)如有几个不同的杂原子时,则按O 、S 、-NH-、-N=的先后顺序编号,并使杂原子的编号尽可能小。 (3)有些稠杂环母环有特定的名称和编号原则。 杂环的命名如下: 2-硝基吡咯 4-甲基吡啶 2-甲基-5-苯基噻唑 α-硝基吡咯 γ-甲基吡啶 3-甲基-8-羟基喹啉 1-甲基-7-氯异喹啉 1-甲基-2-巯基咪唑 2-呋喃甲醛(糠醛) 2-噻吩磺酸 3-吡啶甲酰胺 α-呋喃甲醛 α-噻吩磺酸 β-吡啶甲酰胺 12.2五元杂环化合物 12.2.1 呋喃、噻吩和吡咯的结构 呋喃、噻吩和吡咯组成环的五个原子都位于同一平面上,四个碳原子和一个杂原子都为sp2杂化状态,彼此以σ键相连接;每个碳原子还有一个电子在p 轨道上,杂原子的未共用电子对也是在p 轨道上,这五个p 轨道垂直于环所在的 N H NO 2 N CH 3N S C 6H 5 CH 3 N CH 3 CH 3N Cl N 3N SH O CHO S SO 3H N CONH 2

杂环化合物讲义

第十八章杂环化合物 教学要求 1.了解杂环化合物的分类、命名。 2.掌握重要的五元、六元及稠环杂环化合物的结构和性质。如:呋喃、噻吩、吡咯、喹啉(斯克奥浦合成)。 3.了解嘧啶及嘌呤的结构。 4.了解生物碱的一般概念。 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。 第一节杂环化合物的分类和命名 一、分类

二、命名 杂环的命名常用音译法,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α,β,γ…)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。 第二节五元杂环化合物 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。 一、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π电子数符合休克尔规则(π电子数 = 4n+2),所以,它们都具有芳香性。

杂环化合物

第14章杂环化合物 杂环化合物是由碳原子和非碳原子共同组成环状骨架结构的一类化合物。这些非碳原子统称为杂原子,常见的杂原子为氮、氧、硫等。前面已经学过的内酯、内酰胺、环醚等化合物都是杂环化合物,但是这些化合物的性质与同类的开链化合物类似,因此都并入相应的章节中讨论。本章将主要讨论的是环系比较稳定、具有一定程度芳香性的杂环化合物,即芳杂环化合物。 杂环化合物的种类繁多,数量庞大,在自然界分布极为广泛,许多天然杂环化合物在动、植物体内起着重要的生理作用。例如:植物中的叶绿素、动物血液中的血红素、中草药中的有效成分生物碱及部分苷类、部分抗生素和维生素、组成蛋白质的某些氨基酸和核苷酸的碱基等都含有杂环的结构。在现有的药物中,含杂环结构的约占半数。因此,杂环化合物在有机化合物(尤其是有机药物)中占有重要地位。 第一节分类和命名 一、杂环化合物的分类 芳杂环化合物可以按照环的大小分为五元杂环和六元杂环两大类;也可按杂原子的数目分为含一个、两个和多个杂原子的杂环,还可以按环的多少分为单杂环和稠杂环等。见表14-1。 表14-1 有特定名称的杂环的分类、名称和标位 14-1

二、杂环化合物的命名 (一)有特定名称的稠杂环14-2

杂环化合物的命名比较复杂。现广泛应用的是按IUPAC(1979)命名原则规定,保留特定的45个杂环化合物的俗名和半俗名,并以此为命名的基础。我国采用“音译法”,按照英文名称的读音,选用同音汉字加“口”旁组成音译名,其中“口”代表环的结构。见表14-1。 (二)杂环母环的编号规则 当杂环上连有取代基时,为了标明取代基的位置,必须将杂环母体编号。杂环母体的编号原则是: 1.含一个杂原子的杂环 含一个杂原子的杂环从杂原子开始编号。见表14-1中吡咯、吡啶等编号。 2.含两个或多个杂原子的杂环 含两个或多个杂原子的杂环编号时应使杂原子位次尽可能小,并按O、S、NH、N 的优先顺序决定优先的杂原子,见表14-1中咪唑、噻唑的编号。 3.有特定名称的稠杂环的编号有其特定的顺序 有特定名称的稠杂环的编号有几种情况。有的按其相应的稠环芳烃的母环编号,见表14-1中喹啉、异喹啉、吖啶等的编号。有的从一端开始编号,共用碳原子一般不编号,编号时注意杂原子的号数字尽可能小,并遵守杂原子的优先顺序;见表14-1中吩噻嗪的编号。还有些具有特殊规定的编号,如表14-1中嘌呤的编号。 4.标氢 上述的45个杂环的名称中包括了这样的含义:即杂环中拥有最多数目的非聚集双键。当杂环满足了这个条件后,环中仍然有饱和的碳原子或氮原子,则这个饱和的原子上所连接的氢原子称为“标氢”或“指示氢”。用其编号加H(大写斜体)表示。例如: N N H O O 1H-吡咯2H-吡咯2H-吡喃4H-吡喃 若杂环上尚未含有最多数目的非聚集双键,则多出的氢原子称为外加氢。命名时要指出氢的位置及数目,全饱和时可不标明位置。例如: 14-3

杂环化合物

杂环化合物 杂环化合物是一种含有环的化合物,这个环由一种以上原子所组成。 一般将杂环化合物分为两类:一类是脂肪族杂环化合物,另一类是具有方向性的杂环化合物。杂环化合物在日常生活中应用广泛。是合成药物,合成染料,合成材料的重要原料之一。是一大类有机化合物。在理论上和实际中都有十分重要意义。 杂环化合物已经成为芳香性杂环化合物的代名词。杂环化合物数目很多,根据环的大小,杂原子的多少和单环、稠环来分类。最常见的和最稳定的是五元和六元单杂环及其相应的稠杂环,咋换上的编号一般是从杂原子开始,从阿拉伯数字1、2、3表示顺次,如同环中含有不同杂原子时,按O\S\N先后顺序排列进行编号,若有取代基则要考虑到取代基编号最小。五元杂环-- 五元杂环中含有两个杂原子,其中一个必须是N原子(称固定氮原子)的叫做唑,第二个原子为氧原子的叫恶唑;第二个原子为硫原子的叫噻唑,第二个原子为氮原子的叫咪唑或吡唑,命名时还要标出两个杂原子的位置。即为1,2-唑 六元杂环 含有两个杂原子的六元环有三种情况:杂原子互为邻位、间位、和对位。含有两个氮原子的叫二嗪。如”吡啶“含一个氮原子的吡啶 稠杂环 稠杂环是两个以上环稠合而成,其中一个是基本环,另一个是附加环,命名时附加环在前,基本环在后。 单环都可以作为基本环,个别稠杂环是基本环,如吲哚(苯并吡咯),喹啉(苯并吡啶),嘌啉(嘧啶并吡唑) 由芳环与杂环组成的稠杂环。杂环优先(即杂环为基本环),如:苯并呋喃、苯并咪唑,由两个杂环组成的稠杂环,大环优先于小环。环数相同时,N、O、S杂原子顺序确定。如;吡咯并吡啶,噻吩并吡咯。环上杂原子数目多的优先,杂原子数目相同时,杂原子种类多的优先例如:吡啶并嘧啶、咪唑并恶唑、咪唑并噻唑。环上杂原子数目及种类都相同时,同环杂原子编号低的优先。 (2)稠环共用边的标记。附加环按其杂环的编号顺序编号,并以阿拉伯数字1、2、3.。。将各原子进行标记,苯环上的原子不需要编号,命名时在附加环名称的后面加一个并字。(3)基本环编号标记,基本环按原杂环的编号顺序编号,并以a\b\c\d将各边进行标记。稠杂环命名时,在附加环的并字之后和基本环之间加上方括号,方括号里加上阿拉伯数字和abcd等,其间加一短横。 含一个杂原子的五元杂环化合物 呋喃、噻吩、吡咯是最重要的一类五元杂环化合物,近代物理研究法表明,这三个化合物都为平面结构,环上所有原子都是SP2杂化,头头重叠形成西格玛键。每个碳原子都有一个未杂化的带一个电子的P轨道,而杂原子P轨道中有一对电子。着五个P轨道都垂直于所在平面肩并肩交盖,形成闭合的环状共轭体系。体系中派电子数为6,复核人胡克尔规则,所以这三个杂环都具有芳香性 芳香性的化学行为表现在环上易取代,不宜加成或开环,分子能量低而稳定。噻吩中氮原子体积大,环内键角张力最小,稳定性高,芳香性强。吡咯、呋喃环内张力接近,但吡咯中氮原子电负性小,孤对电子想环上离域的程度高,因而它芳香性大一点,但相比苯环,上述三种环的环内张力都大,其稳定性即芳香性都比苯小。 呋喃、噻吩、吡咯的化学性质 (1)亲电取代反应

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