17第十七章杂环化合物
第十七章 杂环化合物学习要求：1. 掌握杂环化合物的分类和命名。
2. 掌握杂环化合物的化学性质。
3. 理解杂环化合物的结构与芳香性。
4．理解吡咯、吡啶的结构与性质的关系。
5．了解嘧啶、喹啉、嘌呤及吲哚。
6．了解几种重要生物碱（麻黄素、烟碱、阿托品、咖啡碱和茶碱）。
计划课时数 4课时重点：杂环化合物的化学性质，杂环化合物的结构与芳香性。
难点：杂环化合物的结构与芳香性。
教学方法 采用模型、多媒体课件和板书相结合的课堂讲授方法。
引言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。
§ 杂环化合物的分类和命名17.1.1 杂环大体可分为：单杂环和稠杂环两类。
NH O ,,,O O O OOO 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O O NH N N HO ,…………,,稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。
17.1.2命名：杂环的命名常用音译法，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：五元杂环中含有两个杂原子的体系叫唑（azole ）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。
例见P 552杂环化合物的结构与芳香性呋喃、噻吩、吡咯在结构上具有共同点，即构成环的五个原子都为sp 2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。
吡啶的结构由于吡啶环的N 上在环外有一孤对电子，故吡啶环上的电荷分布不均。
O SN H S O NΠ56π为共轭体系电子= 6符合4n + 2具有芳性富电子芳环N N N H 上的孤电子对在 轨道上，参与环内共轭，为富电子芳环。
上的孤电子对在轨道上，在环外未参与环内共轭。
成环原子共平面体系C _ sp 2N _ sp 2Π66N P sp 2N§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。
呋喃、噻吩、吡咯的性质（1）存在与物理性质P554（2）光谱性质呋喃，噻分，吡咯的电子结构和光谱性质。
电子结构：这三个杂环化合物中，碳原子和杂原子均以sp2杂化轨道互相连接成σ健，并且在一个平面上，每个碳原子及杂原子上均有一个p轨道互相平行，在碳原子的p轨道中有一个p电子，在杂原子的p轨道中有两个p电子，形成一个环形的封闭的π电子的共轭体系。
这与休克尔的4n+2规则相符，因此这些杂环或多或少的具有与苯类似的性质，故称之为芳香杂环化合物。
芳香性大小,试验结果表明:光谱性质：IR: νc-H = 3077~3003cm-1,νN-H = 3500~3200 cm-1 (在非极性溶剂的稀溶液中，在3495 cm-1，有一尖峰。
在浓溶液中则于3400 cm-1,有一尖峰。
在浓和淡的中间浓度时，两种谱带都有),杂环C＝C伸缩振动:1600~1300 cm-1（有二至四个谱带）。
NMR：这些杂环化合物形成封闭的芳香封闭体系，与苯环类似，在核磁共振谱上，由于外磁场的作用而诱导出一个绕环转的环电流，此环电流可产生一个和外界磁场方向相反的感应磁场，在环外的质子，处在感应磁场回来的磁力线上，和外界磁场方向一致，在去屏蔽区域，故环上氢吸收峰移向低场。
化学位移一般在7ppm左右。
呋喃：α－H δ= β－H δ=噻吩：α－H δ= β－H δ=吡咯：α－H δ= β－H δ=（3）化学性质1．亲电取代反应从结构上分析，五元杂环为Π56共轭体系，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：γNαβ1.430.841.010.87电荷分布亲电取代亲核取代N >ββαγγα，>>位位五元杂环有芳香性，但其芳香性不如苯环，因环上的π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α-位。
五元杂环吡咯、呋喃、噻吩的反应实例见P 555~556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(CH 3COONO 2)作硝化试剂，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，但碱性很弱。
吡咯具有弱酸性，（其酸性介与乙醇和苯酚之间。
O S N H 000000+ 0.1- 0.03- 0.02+ 0.20- 0.06- 0.04+ 0.32- 0.10- 0.06O NHS H , Ni or Pd H , Ni or PdH , Ni ON HS 四氢呋喃四氢吡咯( THF )不能用催化因噻吩能 使中毒PdPd O O O O +℃+内式外式(90%)N H NHNH 2K b ×3.8 10-10 2 10-42.5 10-14××原因：上的未共用电子对参与了环的共轭体系，减弱了与的结合力。
N H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。
重要的五元杂环衍生物（1）糠醛（α- 呋喃甲醛） 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。
NH OHK a =×1.3 10-10 1 10-181 10-15××CH 3CH 2OHN H + KOH N K+ H 2O 固体N H + RMgX N + H 2O MgX干乙醚N H N K （固体）热N COR N RNH COR N HR N H N MgX 干乙醚N COR N RN H COR N HR (C 5H 8O 4)n 24HO CH CH OHCH 2OH CH CHO OH24稀CHO 多聚戊糖戊糖呋喃甲醛水蒸气2．糠醛的性质 同有α-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。
（2）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（P 564）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VB 12，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）获诺贝尔化学奖。
OCHO O CH=CHCHO +CH 3CHO O CHO 320℃,2,O CH 2OH O COOH OO O + CO 2 + H 2OO CHO O CH 2OH OCOOH+浓碱O CHO O CH 醇溶液O OHδ45678绿素与蛋白质结合存在于植物的叶和绿色的茎中。
植物光合作用时，叶绿素吸收太阳能转变为化学能，是植物进行光合作用时必需的催化剂。
自然界的叶绿素不是一个单纯的化合物，而是由两种叶绿素组合而成，即蓝绿色的叶绿素a（熔点：117～120 ℃）和黄绿色的叶绿素b（熔点：120～130 ℃），两者的比例为：3a：4b,叶绿素环中含镁。
叶绿素a 已经被合成（1960年）叶绿素α 的结构维生素B12,是含钴的类似卟啉环化合物。
但其卟啉环在δ－位少一个碳原子。
它具有强的医治贫血的功能。
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117℃，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β- 内酰胺环。
SNCHC ONH C ROHOOCCH3CH3青霉素具有强酸性(pKa≈,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）呋喃，噻吩，吡咯的制备。
1.玉米心，稻糠，花生壳，大麦壳，高粱秆等用稀硫酸处理得戊糖，戊糖失水得糠醛，再在400℃下加热，同时在催化剂ZnO,Cr2O3存在下，失去一氧化碳而得呋喃。
2.工业上制备噻吩是用丁烷，丁烯或丁二烯与硫磺混合，在600℃反应得到：3.噻吩也可用琥珀酸钠盐与五硫化二磷一起加热反应制得：R =CH2CH2OCH CH CH2S CH3R =R =GVO常用青霉素为青霉素为青霉素为青霉素NNCH2NSCH3CH2CH2OHNH3ClCH3Cl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4.帕尔——克诺尔（—）合成法：1，4—二羰基化合物常在无水的酸性条件下，得到呋喃及其衍生物。
1，4—二羰基化合物与氨或硫化合物反应，可制备噻吩，吡咯及他们的衍生物，这个方法称为帕尔—克诺尔合成法：5.取代吡咯的另一个一般的合成法，称为克诺尔合成法，即用氨基酮与有α－亚甲基的酮进行缩合。
有机化学第十七章 杂环化合物
N Na+
N MgI
呋喃、噻吩、吡咯的制备
Paal–Knorr (帕尔－克诺尔) 合成法
γ –二羰基化合物 酸催化下脱水
或与氨或硫化物作用
TsOH 甲苯,△
H 3C H 3C H 3C
O S N H
CH3 CH3 CH3
H 3C
O O
CH3
P2S5 170℃ NH3 甲苯,△
CHO (C5H8O4)n H+,H2O (CHOH)3 CH2OH HCl /△ －3H2O O CHO
O O
NO2
Ac2O + HNO3 S
+ CH3COONO2
0C
Ac2O -10 C
o
o
S
NO2
N H
N
NO2
H
(2) 磺化
吡咯、呋喃通常采用吡啶与SO3的加合物：
N + SO3 N ·SO3
N H
+ N ·SO3
100℃
SO3 · N H 吡咯－2－磺酸吡啶盐 (90％) N
HCl N H
SO3 H
∴ 芳香性的大小顺序： 苯 > 噻吩 > 吡咯 > 呋喃
二、重要化学性质
1、亲电取代均易于苯 亲电取代反应活性顺序：
> N H O > S >
低温、弱亲电试剂
呋喃、吡咯遇酸或氧化剂容易开环或聚合。 苯及五元芳杂环的电子云密度：
0 0 0 0 0 0 -0.02 -0.03 -0.04 -0.08 -0.06 -0.10
※
吡啶 pyridine
N
生物碱一般是指从动植物中得来的、具有碱 性的、有强烈生理作用的一类有机含氮化合物：
大学有机化学第十七章杂环
杂环化合物也可以发生还 原反应，如喹啉可以还原 为二氢喹啉。
还原反应通常涉及还原剂 对杂环的攻击，导致电子 转移和还原产物的生成。
杂环化合物在有机合成中的
06
应用
作为合成子构建复杂分子结构
01 杂环化合物作为合成子
杂环化合物具有丰富的反应性和多样的结构，可 以作为合成子用于构建更复杂的分子结构。
02 杂环合成策略
在天然产物的全合成中，杂环的合成是关键步骤 之一。通过设计合理的合成路线，可以实现杂环 的高效构建。
03 实例分析
以某些具有代表性的天然产物为例，阐述杂环化 合物在天然产物全合成中的应用。
在药物设计和合成中的应用
药物分子的结构特点
许多药物分子都含有杂环结构，这些结构对于药物与靶标 的相互作用具有重要影响。
咪唑
由两个氮原子和三个碳原子组成的五元杂环化合物，具有芳香性。咪唑及其衍生物在医药和农药等领域有重要应 用，如抗真菌药物克霉唑、抗寄生虫药物甲硝唑等。
噻唑
由一个硫原子、一个氮原子和三个碳原子组成的五元杂环化合物，具有芳香性。噻唑及其衍生物在染料、农药和 医药等领域有广泛应用，如杀菌剂稻瘟灵、抗癫痫药物卡马西平等。
大学有机化学第十七 章杂环
目录
• 杂环化合物概述 • 五元杂环化合物 • 六元杂环化合物 • 杂环化合物的合成方法 • 杂环化合物的反应与机理 • 杂环化合物在有机合成中的应用
01
杂环化合物概述
定义与分类
定义
杂环化合物是指分子中含有杂原子（非碳原子）的环状 有机化合物。
分类
根据杂原子的种类和数量，杂环化合物可分为单杂环和 多杂环两大类。其中，单杂环又分为含氮杂环、含氧杂 环和含硫杂环等。
呋喃
第十七章 杂环化合物
重要的杂环 N
O 呋喃
furan
N H 吡咯
pyophene
N N
环
吡啶
pyridine
N
嘧啶
稠杂环
N
喹啉
嘌呤
杂环化合物的命名方法有两种：译音法和系统命名法。最常用的是译音法。
O
N H
S
N
furan
呋喃
pyrrole
吡咯
thiophene
噻吩
pyridine
吡啶
有取代基时，将杂原子编为１号，或与杂原子相邻的碳原子编为α，依次 为α，β，γ······
3
溶于水， pKa=8.9，弱碱 性
O
N
嘌呤
NH2 N N
鸟嘌呤
CH3 N
H3C O
N N CH3
N
N
咖啡碱，存在于茶 叶和咖啡中
作业p574
（一） （五）(2)(5)(7)(9)(11)(12)
（十）
（十五）
17.2 五元杂环化合物 17.2.1 五元杂环化合物的化学性质 1、亲电取代反应 相当于苯酚或苯胺的活性——反应主要发生在α-位 硝化
N H
O + H3C C ONO2
乙醇 -10℃
N H SO 3H
N H NO 2
-硝基吡咯
磺化
N H
+ SO3
吡啶 100℃
-吡咯磺酸
O
卤化
O
+ Br2
O 0℃
α –溴代呋喃 (90%)
O
Br
S
+ Br2 AcOH
室温
Br S α –溴代噻吩
Friedel–Crafts酰基化
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
第十七章杂环化合物
2004年8月13日
(三) 六元杂环化合物
N N 吡啶 N 嘧啶 H2N N 磺胺嘧啶(SD) SO2 NH N
(1) 碱性与亲核性
由于氮上孤对电子与苯环共面，不参与环体系的共轭 由于氮上孤对电子与苯环共面，不参与环体系的共轭， 所以吡啶有碱性和亲核性，且碱性大于苯胺： 所以吡啶有碱性和亲核性，且碱性大于苯胺：
(
。) b.p81 C
（苯层）
浓 H2SO4 室温 分液 蒸馏
无噻吩苯
S 。 ( b.p84 C) .
S
SO3H （酸层）
2004年8月13日
付氏酰基化： 付氏酰基化：
N H
+(CH3CO)2O
150-200 C 60%
。 N H COCH3
2004年8月13日
(2) 加成
O N H
+ H2 + H2
2004年8月13日
例：
N N N
+ Br2
。 300 C
以上
Br N
β溴代吡啶
+ H2SO4 + 混酸
350 C
。 。 N
SO3H NO2 N
β吡啶磺酸
300 C 24h
β硝基吡啶 （产率很低， 6％） 约
2004年8月13日
(3) 亲核取代
N N
+ NaNH2 + KOH
N NH2 N OH
能与强酸成盐
不能与强酸成盐， 不能与强酸成盐，遇酸分解
2004年8月13日
另一方面，吡咯有弱酸性： 另一方面，吡咯有弱酸性：
N H
+
KOH(S)
H2O
N+ K
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
第17章 杂环化合物
双烯合成：呋喃、吡咯、噻吩都含有共轭二烯结构， 理论上都能发生Diels-Alder反应。 芳香性最弱的呋喃很容易进行双烯合成反应，和顺丁
烯二酸酐加成，主要生成内式异构体。
CO
O +
O O
30℃
O H H + O O
O O H O H
CO O
吡咯一般不发生双烯合成。
内式(90%)
噻吩基本上不发生双烯加成，即使在个别情况下生成也 是一个不稳定的中间体，直接失硫转化为别的产物。
H3C
CH3COONO2
N H
(CH3CO)2O , －10 ℃
N H
NO2
CH3COONO2
S
(CH3CO)2O , －10℃
S
NO2
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。
CH3COONO 2
O
5℃ －30 ～ －
O
+
H NO 2
H CH 3COO
（1965年）获诺贝尔化学奖。
Ⅲ、与生物有关的杂环及其衍生物举例
CH2 H3C N H3C H N H H O O COOCH3 CH3 CH3 Mg N CH3 N R CH3
叶绿素A和叶绿素B
R=CH3：叶绿素A R=CHO：叶绿素B
O
CH3 CH3 CH3
Ⅲ、与生物有关的杂环及其衍生物举例 血红素：
Ⅰ、杂环化合物的分类和命名 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。
N H (pyrrole) 吡咯 N N (pyrimidine) 嘧啶
O (furan) 呋喃
S (thiophene) 噻吩
有机化学 第十七章杂环化合物
第十七章杂环化合物(heterocyclic compounds)在环状化合物的环中含有碳以外的杂原子，这类化合物统称为杂环化合物。
常见的杂原子是: O, N, S1芳杂环的数目很多，可根据环的大小、杂原子的多少以及单环和稠环来分类。
•常见的杂环为五元、六元单杂环及稠杂环。
稠杂环是由苯环及一个或多个单杂环稠合而成的。
317.2 杂环化合物的命名杂环化合物的命名采用外文名的译音，用带“口”字旁的同音汉字表示。
编号从杂原子开始，用阿拉伯数字(1,2,…) 表示顺序，也可以将杂原子旁的碳原子依次用α、β、γ表示。
417.3 结构和芳香性呋喃、噻吩、吡咯是最重要的含一个杂原子的五元杂环化合物。
呋喃、噻吩、吡咯都是平面结构，环上所有原子都是sp2杂化，各原子均以sp2杂化轨道重叠形成σ键。
9碳未杂化的p 轨道中有一个电子，杂原子的p轨道中有一对电子，p 轨道相互平行重叠，形成闭合的共轭体系,具有芳香性。
下表中给出的1H NMR数据可证实这一点，环上质子的化学位移在7ppm左右与苯类似。
1011表17-1 五元芳杂环的物理性质分别存在于木焦油、煤焦油和骨焦油中αβαβαβ17.4 五元杂环化合物4.1 五元杂环化合物的化学性质呋喃、噻吩、吡咯具有芳香性，容易进行亲电取代反应。
杂原子的大小及电负性不同，它们的活性有差异，但它们的活性都比苯大，顺序为：吡咯> 呋喃> 噻吩> 苯12（丙）吡咯和吲哚•吡咯的物理性质和鉴定•无色油状液体，沸点131℃，微溶于水，易溶于有机溶剂。
•吡咯蒸气遇浸过盐酸的松木片呈红色，可用来检验吡咯。
•吡咯环不如苯环稳定，易被氧化呈褐色并发生树脂化。
2017.5 六元杂环化合物5.1 吡啶和嘧啶吡啶存在于煤焦油和骨焦油中，工业上用无机酸从煤焦油的轻油部分中提取。
吡啶的衍生物广泛存在于自然界中，许多药物也含有吡啶环。
23一、吡啶的物理性质及结构吡啶是一个无色有恶臭的液体b.p. 115.5℃，m.p.-42℃，d: 0.9819与水及许多有机溶剂如乙醇，乙醚等混溶它是良好的溶剂25吡啶的结构与苯的相似吡啶环上的氮以sp2杂化成键，一个p电子参与共轭，形成具有6个p电子的闭合的共轭体系，具有芳香性。
第17章 杂环化合物
平面结构 一个闭合的共轭体系 符合休克尔4n+2规则
具有芳香性。
21
2、 吡啶的性质 １）弱碱性 （pKb=8.8） 碱性: 仲胺＞伯胺＞叔胺＞氨＞吡啶＞苯胺＞吡咯
+ HCl N + SO3 CH2Cl2 室温 N HCl NH3 N 此反应常用于 在反应中吸收 生成的气态酸
N
N SO3 (90%) 吡啶三氧化硫络合物 是常用的缓和磺化剂
HNO3,H2 SO4
NO2 + NO2 N H 17%
NO2 S NO2
(86%) +
S
（14%）
S
14
（3）磺化 吡咯和呋喃也不能用硫酸直接磺化，要用温和的 非质子磺化试剂。
+ N H
N SO3
+
100oC
HCl N H SO3H (90%)
N · SO 3
N H
100℃
N H
SO3
-
HCl
N H
S
Cl2
50℃
S
Cl
（36%）
I2,HgO
C6H6, 0℃
S
I
（70%）
吡咯极易卤化生成四卤吡咯。
13
（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 。
O N H + CH3CONO2 Ac2O 5oC N H 83%
N H
进攻2位 E+ N H 进攻3位 N H
+ +
H N H E H H
....
H H N H
+
....
亲电取代主要发生在杂环3位
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：