第十八章杂环化合物
第十八章 杂环化合物
O
（3）羟醛缩合反应
CHO + CH3CHO 稀碱 O CH=CHCHO
O
（4）安息香缩合反应
CHO KOH 醇溶液 O O CH C OH O
O
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。
第十八章
杂环化合物
学习要求
1、掌握杂环化合物的分类和命名； 2、掌握五元杂环化合物的结构和化学性质，了解 它们的制法； 3、掌握糠醛的性质，了解一些含五元杂环化合物 的用途； 4、掌握吡啶的结构和化学性质，了解一些含六元 杂环化合物的用途； 5、了解生物碱的一般性质和提取方法。
第一节
杂环化合物的分类和命名
HCON(CH3)2
DMF
RCOCl
POCl3
N H (1) pKa≈ 17.5 Na 或 K 或浓NaOH N K+ (2)
C6H5N2+XC2H5OH-H2O AcONa
N=N-C 6H5
RX
N R
Hale Waihona Puke 或K+NH2-CO2
加热 加压
N H
RMgX
N H
COOH
N COOH
1 CO2 2 H2O
N MgX
三、六元杂环化合物的命名：
六元杂环：
γ 4 5 6 N 1 3β 2α
5 6 O 1 γ 4 3β 2α
5 6 O 1 O 4 3 2
4 5 6 O 1 3 2 O
吡啶(pyridine)
4 5 6 N 1 3 N2
吡喃(pyran)
4 5 6 N 1 N3 2
第十八章 杂环化合物
20051202
答案
A. CH 3 B. H N NO 2 2 C. C H H O 3
C H 3
20051202
42
N 1
β α
pyridine
20051202
吡啶
29
COOH COOH N
吡啶二甲酸 2， 3N N
O
嘧啶
吡喃(无芳香性)
20051202
30
（二）电子结构： 6 2 ∏6 C、N均为sp 杂化，
4n+2电子体系，有芳香性。 N上孤对电子未参加共轭，有碱性
※碱性:
. .
20051202
脂肪胺 > 吡啶 > 苯胺 > 吡咯
N H2SO 4
N
HgSO4 , 220 ℃
(3) 硝化
N
20051202
3-吡啶磺酸，70%
NO 2 N
浓 H2SO4 ，浓 HNO 3 300 ℃，1 天
3-硝基吡啶，6%
34
2.亲核取代反应（在α位）
吡啶环易发生亲核取代反应， 反应发生在α位。
N
N(CH )2 3 aN +N H 2 N
α
H2O
复习：
属于哪类烃?
? O
20051202
1
哈师大化学系有机教研室
第十八章 杂环化合物
主讲：梁桂英
杂环化合物：
指含有杂原子(如N，S，O等)的
环状化合物。
O C O C O
几点说明：
1.以前所学的丁二酸酐等环状化合物
也属于杂环化合物，但这些化合物易开 环，性质与链状化合物相似； 2.本章重点讨论具有芳香性的杂环化 合物，主要是五元和六元的杂环化合物。
杂环化合物
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。
二、呋喃、噻吩、吡咯的性质1、存在与物理性质2、光谱性质3、化学性质（1）亲电取代反应从结构上分析，五元杂环为∏56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：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。
第十八章 杂环化合物
本章内容
杂环化合物的分类与命名 五元杂环化合物 六元杂环化合物 生物碱
广义定义：除碳原子外还含有其他原子(N、S、O)的环状化合物。 狭义定义：构成环的原子除碳原子外还有其它原子，并具有芳香结 构的环状有机化合物。 杂原子：组成杂环的原子除碳以外都叫杂原子。
杂环化合物在自然界中分布很广，功用很多。
CH CH OH
H CH C H O H OH CHO
2. 性质和用途 无-氢的醛;具不饱和呋喃杂环:
O
CHO
四. 呋喃、噻吩、吡咯的制法
1. 呋喃的制法 (1)由糠醛经催化脱羰基;
(2)1,4-二酮经五氧化二磷反应(帕尔-诺尔Paal-Knorr合成法)
CH2 C6H5 C O CH2 C CH2COOH O
N H 1H-吡咯
N
2H-吡咯
O
2H-吡喃
O
4H-吡喃
（三）取代杂环化合物的命名 当杂环上连有取代基时，先确定杂环母体的名称和编号，然后将取 代基的名称连同位置编号以词头或词尾形式写在母体名称前或后， 构成取代杂环化合物的名称。
2-氨基咪唑
8-羟基喹啉
COOH
SO3H
O
CHO
N OH
N
2-呋喃甲醛
Penicillin G
维生素B1
青霉素
2.咪唑
含有两个氮原子的五元杂环， 无色固体，熔点90℃，易溶于水，碱 性较噻唑强。它也有微弱的酸性，NH 上的氢原子可被碱金属原子置换而成 盐。
N
N
N H
NHCl-
HCl
N H N H
N
N
NaNH2
N H N
Na+
18.杂环化合物解析
nC5H10O5
HCl / 脱水
HO HO CHO
O
CHO
戊糖
性质及用途： 无α-H的醛，不饱和的呋喃杂环，重要的工业原料。
a、催化加氢
O + H2 CHO
CuO , Cr2O3 150℃ 10 MPa
O
CH2OH
b、歧化反应
+ NaOH CHO + O
O
O
CH2 OH
COONa
c、安息香缩合
KCN
非芳香杂环：具有脂肪族类化合物相似性质。
杂环
O
N H
芳香杂环：环为平面型，电子数符合4n+2规则， 有一定程度芳香性的较稳定的杂环。
O
S
N H
N
命名：
β` 4 α` 5 3 β
O
1
2 α
S
N H
N
N
呋喃
噻吩
吡咯
N
吡啶
喹啉
N
N H
CH3
S
CH3O
O
吲哚
5-甲基噻唑
6-甲氧基苯并噁唑
编号 从杂原子编起（母体的编号是固定的）； 若有不同杂原子时，从O、S、N顺序编号； 杂原子的位次遵循最低系列原则 例：
2-乙酰基噻吩
+ (CH3CO)2O O
BF 3
O O C CH3
+ (CH3 CO)2O N H
150~200℃
O N H C CH3
因呋喃、吡咯、噻吩很活泼，傅氏烷基化往往得到多烷基取代 混合物，甚至产生树脂状物质，因此用处不大。
e、吡咯的特殊反应 类似于苯胺、苯酚，可与重氮盐偶联，呋喃、 噻吩无此反应。
第十八章 杂环化合物
N H
(CH3CO)2O,－10℃
N H
NO2
噻吩对酸不那么敏感，可以用混酸硝化。
NO2
HNO3,H2SO4
S
S
+
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。
CH3COONO2 CH3COO－
O
－30~－5℃
O +
H NO2
了解生物碱；了解毒品的种类与危害。
呋喃、吡咯、噻吩的结构和性质； 吡啶、喹啉的结构和性质。
杂环化合物：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。 常见的杂原子是O、N、S。 非芳香杂环：
O
芳香杂环：
O
O
S
习惯上把具有芳香结构的杂环，作为杂环化合物的母核， 而把各种氢化的杂环，看作杂环化合物的衍生物。
杂环化合物的内容非常丰富，无论在理论研究或实际应
用方面都很重要，本章只限于几类常见的杂环化合物。
1 杂环化合物的分类
按照环的多少可以分为单杂环和稠杂环两大类。 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：
N
O
呋喃 furan
N N H
S
噻吩 thiophene
H2SO4
S
25℃
S
SO3H
常用这个反应除去苯中的噻吩，苯和噻吩的沸点接近， 不能用蒸馏的方法分离。
酰化：呋喃、噻吩的酰化反应在α-C上发生，呋喃要用较 温和的催化剂SnCl4、BF3等。
(CH3CO)2O BF3,－10℃
O
O
COCH3
噻吩的酰化反应可以用酸催化。
第十八章 杂环化合物
NH ： 供 电 子
2、溶解性： 是与水、油均能混溶的良好溶剂。 烃基R：易溶于有机溶剂
N
孤对电子：与水成氢键，易溶于水。
3、化学性质
（1）N原子的性质 碱性
N
+ HCl
HCl N
盐酸吡啶
含 孤 对 电 子 ： 弱 碱
叔胺
N + RX
N R X-
+
（2） 亲电取代：吡啶环看作苯环，N看作NO2。
机化学、有机化学、生理学乃至物理学多学科共同配合，共同努 力的结果。
CH 2OH
维生素 B12
-
H H O O CH 2 HN O=C (CH 2)2 H H2C H C=O H2N N CH 3 CH 3 O P O
H OH
O N N
H CH 3 CH 3 CO-NH 2 CH 2 CH 3 CH 2
芳香性强弱的次序 • 苯 > 噻吩 117 > 吡咯 88 > 呋喃 67 KJ/mol
离域能： 152
取代反应活性的次序 • 吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯
如：
+ 4 I2
N H
I I N H
I I
四碘吡咯(伤口消毒剂)
+ H2SO4
S
室 温 S SO3H
α-噻吩磺酸
(CH 3CO) 2O
O
SnCl 2
叶绿素
叶绿素是含于植物的叶和茎中的绿色素，它与蛋白质
结合存在于叶绿体中，是植物进行光合作用所必需的催化 剂，通过叶绿素吸收了太阳能才能进行光合作用。 叶绿素是叶绿素a和叶绿素b的混合物（a:b=3:1），叶 绿素a是蓝色结晶，m.p.150-153℃，其乙醇溶液为蓝绿色， 并有深红色荧光。叶绿素b是深绿色粉末， m.p.120-130℃， 其乙醇溶液为黄色或蓝绿色，并有红色荧光。二者都有旋 光性。
18 杂环化合物
吡咯环不如苯环稳定，易被氧化。 吡咯环不如苯环稳定，易被氧化。 吡咯容易发生亲电取代反应，其反应活性与苯胺类似。如： 吡咯容易发生亲电取代反应，其反应活性与苯胺类似。
I
I2 + NaOH
I N H I ( 卤代 ) (偶合)
20
I
N H
N2+Cl
N H
N =N
吲哚系由苯环和吡咯环稠并而成，故又称苯并吡咯。 吲哚系由苯环和吡咯环稠并而成，故又称苯并吡咯。 吲哚仍具有芳香性，其亲电取代反应的活性比苯高， 吲哚仍具有芳香性，其亲电取代反应的活性比苯高， 但比吡咯低。 但比吡咯低。 吲哚亲电取代反应发生在什么位置？ 吲哚亲电取代反应发生在什么位置？
5
Y = m - 定位 基 Y
S
2
(主) 主
S 5 - 位被 占, 则 进入 4 - 位, 而不 进入 2 - 位
(主) 主
5
这里值得注意的是：吡咯和呋喃也遵循上述规律， 这里值得注意的是：吡咯和呋喃也遵循上述规律，但 位上有m 定位基(如 当α- 位上有 – 定位基 如： –CHO、 –COOH)时，新引 、 时
H2 / Ni
=
O
H OCH3
O
O
HCl 140℃ ℃ H2O/H+
Cl(CH2)4Cl
NaCN
NC(CH2)4CN
HOOC(CH2)4COOH H2N(CH2)6NH2
18
NC(CH2)4CN
H2 / Ni
呋喃甲醛又称糠醛，是呋喃的重要衍生物。 呋喃甲醛又称糠醛，是呋喃的重要衍生物。 糠醛的化学性质与苯甲醛类似，可发生 糠醛的化学性质与苯甲醛类似，可发生Cannizzaro反 反 应、与含α-H的醛或酮的交错缩合反应等。 与含 的醛或酮的交错缩合反应等。 的醛或酮的交错缩合反应等 糠醛是良好的溶剂和重要的有机合成原料。 糠醛是良好的溶剂和重要的有机合成原料。 2. 吡咯和吲哚 吡咯为无色油状液体， 吡咯为无色油状液体，b.p 131℃，微溶于水，易溶于 ℃ 微溶于水， 有机溶剂。 有机溶剂。 吡咯的酸碱性： 吡咯的酸碱性： 由于氮上的未共用电子对参与了共
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第十八章杂环化合物一、教学目的和要求（1）掌握杂环化合物的分类和命名。
掌握呋喃、噻吩、吡咯、咪唑、噻唑、吲哚、吡啶、嘧啶、喹啉、嘌呤等母体结构及性质特征（芳香性、环稳定性、碱性）（2）掌握糠醛的制法、性质及用途。
（1）掌握Skraup合成法。
（4）了解生物碱的含义、存在、结构、提取方法及生理作用。
二、教学重点与难点（1）杂环化合物的命名及性质。
（2）Skraup合成法。
三、教学方法和教学学时1、教学方法：以课堂讲授为主，结合必要的课堂讨论。
教学手段以板书和多媒体相结合。
2、教学学时：6学时四、教学内容第一节杂环化合物的分类和命名第二节五元杂环化合物一、呋喃、噻吩、吡咯的结构二、呋喃、噻吩、吡咯的性质三、α-呋喃甲醛四、呋喃、噻吩、吡咯的制法五、咪唑、噻唑六、吲哚七、卟啉环化合物叶绿素，血红素，维生素B12.第三节六元杂环化合物一、吡啶的结构、性质和制备方法二、嘧啶三、喹啉的结构和性质，Skraup合成法；异喹啉四、嘌呤第四节生物碱第五节改变人行为的药物一、兴奋剂二、幻觉剂三、抑制剂五、课后作业、思考题习题：1、7、8、9、10。
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。
§18~1 杂环化合物的分类和命名一、分类 （略）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。
NH O ,,,OO O O OO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OO NH N N HO,…………,,N H O S N N N(pyrrole)(furan)(thiophene)(pyridine)(pyrimidine)NN N N H NN H (quinoline)(indole)(purine)吡咯呋喃噻吩吡啶嘧啶喹啉吲哚嘌呤当环上有取代基时，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§18~2 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。
二、呋喃、噻吩、吡咯的性质 （一）存在与物理性质 P 554 （二）光谱性质 P 554 （三）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：OSN HΠ56π为共轭体系电子= 6符合4n + 2具有芳性富电子芳环五元杂环有芳香性，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OSN H000+ 0.1- 0.03- 0.02+ 0.20- 0.06- 0.04+ 0.32- 0.10- 0.06ON HSH , Ni or PdH , Ni or PdH , NiON H S四氢呋喃四氢吡咯( T HF )不能用催化因噻吩能使中毒PdPd OO O O+℃+内式外式(90%)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。
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。
NHN HNH 2K b×3.8 10-102 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 NHOHK a =×1.3 10-101 10-181 10-15××CH 3CH 2OHN H+ KOH N K+ H 2O固体NH+ RMgX N + H 2OMgX干乙醚N HN K（固体）热N CORN N H CORN HR三、重要的五元杂环衍生物 （一）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。
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N HN MgX干乙醚N CORN RN H CORN HR(C 5H 8O 4)n24HO CHCH OH CH 2OHCH CHO OH24稀CHO多聚戊糖戊糖呋喃甲醛水蒸气OCHO OCH=CHCHO+CH 3CHOOCHO320℃,2,OCH 2OH OCOOHOO O+ CO 2 + H 2OOCHOOCH 2OHOCOOH+浓碱OCHOOCH O OH3．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。
（二）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。
四、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B 1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。
δ45678SNC O NH C ROHOOC CH 3CH 3青霉素具有强酸性(pKa ≈2.7),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B 1（VB 1）§18~3 六元杂环化合物六元杂环化合物中最重要的有吡啶、嘧啶和吡喃等。
吡啶是重要的有机碱试剂，嘧啶是组成核糖核酸的重要生物碱母体。
一、吡啶(一) 来源、制法和应用吡啶存在于煤焦油页岩油和骨焦油中，吡啶衍生物广泛存在于自然界，例如，植物所含的生物碱不少都具有吡啶环结构，维生素PP 、维生素B 6、辅酶Ⅰ及辅酶Ⅱ也含有吡啶环。
吡啶是重要的有机合成原料（如合成药物）、良好的有机溶剂和有机合成催化剂。
吡啶的工业制法可由糠醇与氨共热（500℃）制得，也可从乙炔制备（P 565）。
吡啶为有特殊臭味的无色液体，沸点115.5℃，相对密度0.982，可与水、乙醇、乙醚等任意混和。
（二）吡啶的结构R =CH 2CH 2OCH CH CH 2S CH 3R =R =G VO常用青霉素为青霉素为青霉素为青霉素N NCH 2NS CH 3CH 2CH 2OHNH 3Cl CH 3Cl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N NNO 吡啶嘧啶吡喃由于吡啶环的N 上在环外有一孤对电子，故吡啶环上的电荷分布不均。
（三）吡啶的性质 1．碱性与成盐吡啶的环外有一对未作用的孤对电子，具有碱性，易接受亲电试剂而成盐。
吡啶的碱性小于氨大于苯胺。
吡啶易与酸和活泼的卤代物成盐。
N NH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 2 Π66N P sp 2NCH 3NH 2NH 3N NH 2pK b3.384.768.809.42N+ HClN HClNNH 3N+ SO 3CH 2Cl 2N SO 3(90%)此反应常用于在反应中吸收生成的气态酸室温吡啶三氧化硫络合物是常用的缓和磺化剂NN N RI R I300℃IN I +RRNNRR制取烷基吡啶的一种方法γN αβ1.430.841.010.87电荷分布亲电取代亲核取代N >ββαγγα，>>位位2．亲电取代反应吡啶环上氮原子为吸电子基，故吡啶环属于缺电子的芳杂环，和硝基苯相似。
其亲电取代反应很不活泼，反应条件要求很高，不起傅-克烷基化和酰基化反应。
亲电取代 反应主要在β-位上。
3．氧化还原反应 （1）氧化反应吡啶环对氧化剂稳定，一般不被酸性高锰酸钾、酸性重铬酸钾氧化，通常是侧链烃基被氧化成羧酸。
吡啶易被过氧化物（过氧乙酸、过氧化氢等）氧化生成氧化吡啶。
氧化吡啶在有机合成中用于合成4-取代吡啶化合物。
NNClNBrNNO 2NSO 3H300℃氯吡啶溴吡啶硝基吡啶吡啶磺酸3333NNNN 吡啶甲酸（烟酸）CH 3 / HHNO 3COOHCOOH αβ吡啶甲酸NN 3OO（2）还原反应吡啶比苯易还原，用钠加乙醇、催化加氢均使吡啶还原为六氢吡啶（即胡椒啶）。