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π-杂环化合物和 缺π-杂环化合物

（三）、按杂环中所含杂原子不同分类法：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。

O S

N

312

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。

2、阿莫西林。

第三节 六元杂环化合物

一、六元杂环化合物

(一)、 吡喃

（二）

、吡啶

1、结构

缺π芳杂环，芳香性比苯要弱，不易发生亲电取代反应。同时氮的存在还改变了苯分子原来正六边型的对称结构，并使吡啶成为较强的偶极分子。

2、性质

（1）、水溶性。

（2）、环的稳定性

（3）、碱性

（4）、亲电取代反应：吡啶很难发生亲电取代反应。其卤代、硝化及磺化反应要在剧烈条件下才能进行，不能发生付-克反应，取代基通常进入环中β-位。

（5）、亲核取代反应:：吡啶容易发生亲核取代反应。这都是由于环碳原子电

N O N N N S N

O N N N S

子密度降低造成的。

（6）、氧化：吡啶环对氧化剂比较稳定，氧化反应多发生在侧链上。

（7）、还原：吡啶比苯环容易还原，催化氢化条件比较温和。

（三）、衍生物

（1）、烟碱（2）、半边莲碱。

二、六元杂环化合物

三种二嗪类化合物：哒嗪（1，2-二嗪）、嘧啶（1，3-二嗪）和吡嗪（1，4-二嗪）。

从结构上看，三种化合物均与吡啶相似，环内均具有缺π芳香共轭体系。

(一) 性质

1、溶解性；

2、环的稳定性；

3、碱性；

4、亲电取代反应；

5、亲核取代反应

(二) 衍生物

尿嘧啶、胞嘧啶和胸腺嘧啶。

第四节稠杂环化合物

一、吲哚

吲哚是由苯环与吡咯环的b-边稠合而成，亦可称为苯并[b]吡咯，具有芳香性，属多π芳杂环，

（一）、性质。

1、酸碱性；

2、稳定性；

3、亲电取代反应

（二）、衍生物

1.、利血平

2、靛蓝

二、苯并咪唑

苯并咪唑分子由苯环和咪唑稠合得到。

三、喹啉与异喹啉

喹啉和异喹啉互为异构体。是由苯与吡啶不同位置的稠合产物。均属于缺π芳杂环化合物。

（一）、性质

1、溶解性

2、碱性

3、亲电取代反应：易于在苯环上发生，取代基一般进入5-位或8-位。

4、亲核取代反应：主要在吡啶环上进行，取代基一般进入喹啉的2-位、4-位或异喹啉的1-位。

5、氧化反应

6、还原反应

（二）、衍生物

1、喜树碱

2、罂粟碱

四、苯并吡喃

苯并吡喃又称为色烯它与吡喃一样，也有两种异构体：

（一）、香豆素类化合物

（二）、黄酮类化合物

五、嘌呤

（一）、性质：很难发生亲电取代反应。

（二）、衍生物

1、腺嘌呤与鸟嘌呤

2、茶碱、可可碱、咖啡碱

思考题：

1、为什么呋喃、噻吩、吡咯容易进行亲电取代反应？

2、比较吡咯与吡啶两种杂环。从酸碱性、环对氧化剂的稳定性、取代反应等角度加以讨论。