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1、第十章 杂环化合物Chapter 10. Heterocyclic compounds,第三十一次课,主要内容,第一节 杂环化合物的分类和命名第二节 六元杂环第三节 五元杂环,第一节 杂环化合物的分类和命名,1. 脂杂环 没有芳香特征的杂环化合物称为脂杂环。,三元杂环,四元杂环,五元杂环,七元杂环,(氮杂环丙烷),(-丙内酯),(-丙内酰胺),(顺丁烯二酸酐),(氧杂),(1H-氮杂),(环氧乙烷),一、分类,2. 芳杂环 具有芳香特征的杂环化合物称为芳杂环。,苯并杂环,杂环并杂环,五元杂环,六元杂环,呋喃,噻吩,吡咯,噁唑,噻唑,咪唑,吡唑,吡啶,嘧啶,吡喃(无芳香性),吲哚,喹啉,异喹啉,
2、嘌呤,二、命名,命名原则:,杂环的命名常用音译法，即按外文名音译成带“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,)编号。 如杂环上含不止一个杂原子时，则按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。,呋喃(furan),噻吩(thiophene),吡咯(pyrrole),苯并吡咯吲哚 (indole),杂环母环实例:,吡啶(pyridine),哒嗪(pyridazine),嘧啶(pyrimidine),吡嗪(pyrazine),喹啉 (quinoline),异喹啉 (isoquinoline),嘌呤(purine),一、吡啶,共轭效
3、应和诱导效应都是吸电子的。,孤电子对在sp2杂化轨道上。,结构：吡啶N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭。反应：碱性较强。环不易发生亲电取代反应但易发生亲核 取代反应。发生亲电取代反应时，环上N具有间位定位基作用。发生亲核取代反应时，环上N具有邻对位定位基作用。,1. 电子结构,第二节 六元杂环,2. 物理性质,氮原子的电负性较大，使吡啶有较大极性，其偶极距数值较大。,=2.20D,吡啶能与水以任意比例混溶，又能溶解大多数极性或非极性有机化合物，甚至许多无机盐类，是一个良好的溶剂。,3. 碱性,吡啶N是sp2杂化，孤电子对不参与共轭，可以与质子结合或给出电子，显弱碱性。利用它的碱性，可从混合物中
4、分离吡啶类化合物，在化学反应中还可用作催化剂和除酸剂。,4. 化学反应,(1) 氮原子上的反应,(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-位上。,钝化和 -亲电取代：,其它亲电取代反应：,环上有给电子基时反应易于发生：,(3) 亲核取代反应,取代主要发生在位。,(4) 氧化和还原反应,侧链氧化,N氧化,吡啶的类似反应：,二、喹啉和异喹啉,三、含二个氮六元杂环,含有两个氮原子的六元杂环体系称作二嗪类，因氮原子在环中的相对位置不同，二嗪类有三种异构体：哒嗪、
5、嘧啶、吡嗪。,哒嗪(pyridazine),嘧啶(pyrimidine),吡嗪(pyrazine),尿嘧啶(U),胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T),吡喃环系,吡喃,吡喃酮,四、含氧六元杂环,吡咯的结构,孤电子对在p轨道上。,吡 咯结构：吡咯N是sp2杂化，孤电子对参与共轭。反应：碱性较弱，环易发生亲电取代反应，环上相当 有一个邻对位定位基。,共轭效应是给电子的。诱导效应是吸电子的。,一、呋喃、噻吩、吡咯,1. 电子结构及芳香性,第三节 五元杂环,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于同一平面，杂原子上的孤对电子参与共轭形成共轭体系，其电子数符合休
6、克尔规则（ 电子数 = 4n+2），所以，它们都具有芳香性。,2. 物理性质,能溶于有机溶剂，水中溶解度都小于吡啶；溶解度顺序为：吡咯呋喃噻吩 ；吡咯不但几乎不显碱性，反而具有弱酸性。,( 1)呋喃、噻吩、吡咯的亲电取代反应,亲电取代反应的活性顺序为：,电子密度-络合物,取代反应主要发生在-C上。,吡咯、呋喃对酸及氧化剂比较敏感，选择试剂时需要注意。,噻吩、吡咯的芳香性较强，所以易取代而不易加成；呋喃的芳香性较弱，虽然也能与大多数亲电试剂发生亲电取代，但在强亲核试剂存在下，能发生亲核加成。,3. 呋喃、噻吩、吡咯化学性质,（2） 呋喃、噻吩、吡咯的卤化反应,反应强烈，易得多卤取代物。为了得一卤
7、代(Cl, Br)产物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。,碘不活泼，要用催化剂才能发生一元取代。,（3） 呋喃、噻吩、吡咯的硝化反应,呋喃，噻吩和吡咯易氧化，一般不用硝酸直接硝化；通常用比较温和的非质子硝化试剂，如：硝酸乙酰酯。 反应可在低温下进行：,（4） 呋喃、噻吩、吡咯的磺化反应,吡咯、呋喃不太稳定，所以须用温和的磺化试剂磺化。常用的温和非质子磺化试剂有：吡啶与三氧化硫的加合物。,（5） 呋喃、噻吩、吡咯的酰基化反应,(6) 呋喃、吡咯、噻吩的加成反应,加氢反应,Diels-Alder反应,呋喃最易发生Diels-Alder反应。,二、 吲哚,三种五员杂环苯并体系。,1. 结构,三、嘌呤,2. 嘌呤的两个重要衍生物,腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),(6-氨基嘌呤),(2-氨基-6-羟基嘌呤),THE END OF CHAP 10!,
