杂环化合物的命名

1、杂环化合物heterocycliccompoundsheterocycliccompounds属于环状有机化合物的一种,是指由碳原子和非碳原子共同参与组成环的环状化合物.这种参与成环的非碳原子称为杂原子.杂原子大都属于周期表中 IVIV、V V、VIVI 三族的主族元素,最常见的是氮、氧、硫,其中以氮原子最为多见.根据这个定义,在前面一些章节中曾讨论过的内酯、交酯、环状酸酊和内酰胺等,也应属于杂环化合物.但这些化合物通常容易开环成原来的链状化合物,其性质又与相应的链状化合物相同,因此一般不把它们列入杂环化合物的范围.有机化学中所要讨论的杂环化合物,一般都比拟稳定,不容易开环,有些杂环化合物的杂

2、环化合物的种类繁多,数目庞大.据统计,在已发现的几百万种有机化合物中,杂环化合物约占总数 65%65%以上.这说明杂环化合物在有机化学的各个研究领域中都占有相当重要的地位.杂环化合物广泛地存在于自然界中,动植物体内所含的生物碱、甘类、色素等往往都含有杂环结构.许多药物,包括天然药物和人工合成药物,例如头抱菌素抗生素、羟基树碱抗肿瘤药小巢碱抗菌药等也都含有杂环.与人类生命活动及各种代谢关系非常密切的物质一核酸,其碱基局部也含有杂环.近几十年来,在杂环化合物的理论和应用方面的研究不断取得重大进展,许多天然杂环化合物,包括维生素 B B 像那样结构极其复杂的杂环分子,已经能够用人工方法进行全合成；同

3、时,人类也合成了许多自然界不存在的杂环化合物.这些化合物作为药物,作为超导材料,作为工程材料,也都具有很重要的意义.杂环化合物的分类杂环化合物的种类繁多,其常见的分类方法按所依据的原那么不同,可分为按分子所含环系的多少及其连接方式分类和按分子中所含无电子的状态和数量多少分类两种.按分子所含环系的多少及其连接方式分类根据这种方法可将杂环化合物分为以下几类:单杂坏类,灿叱喀、叱琬等稠杂玮类,如：制味、嚅吟等性质与苯、茶等相似,具有不同程度的芳香性.内酯交靠环状酸好巨杂环类,加：咋吩、冠醛等按分子中所含无电子的状态和数量多少分类根据这种方法可将杂环化合物大致分为四类,即:(1)(1)多他(他 exc

4、essive)excessive)杂环.以苯分子为参照标准,但凡环中无电子云密度大于苯,并像苯一样有一个闭合的环状共羯体系的杂环化合物属于此类,如：味喃、叱咯、曝吩等.这类杂环的主要特征是亲电取代反响活性比苯高.(2)(2)缺他(他 deficient)deficient)杂环.这类杂环也同样具有闭合的环状共轲体系,但环中无电子云密度小于苯,其亲电取代反响活性比苯低.叱咤、嗑咤等属于此类.(3)(3)烯型杂环.这类杂环不含有闭合的环状共羯体系,只具有孤立的无键或不连续的共羯无键0-0-味喃、泗比喃等属于此类.(4)(4)烷型杂环.这类杂环不含不饱和键,是完全饱和的杂环.四氢味喃、六氢叱咤等属于

5、此类.此外,单杂环类还可根据环的大小分为三元杂环、四元杂环、五元杂环、六元杂环等,实际分类时,可将不同方法结合进行,一般分为五元杂环、六元杂环、稠杂环等几类.稠杂环化合物的结构较为复杂,可以是芳环和杂环相稠合,也可以是杂环和杂环相稠合,还可能是含有共用杂原子的稠杂环.杂环化合物的命名杂环化合物的命名比拟复杂,其名称应包括根本母核名称和环上取代基的名称这两局部.取代基的命名原那么根本上与前面各章所介绍的相同,本章主要介绍有特定名称的杂环母核以及无特定名称的稠杂环母核的命名.有特定译音名称杂环母核的命名映哺嚏骑哦碇四氢映喃六氢毗碇这类杂环母核的编号都采用固定的方法,其一般原那么如下：许多杂环化合物

6、都有英文俗名或半俗名,这些俗名习用已久,有些已作为特定名称为IUPACIUPAC 的系统命名法所收载.对于此类杂环,音相同或相似的汉字,并在左边加可采用译音命名法命名,即根据该杂环的英文特定名称选用发口字偏旁,作为其名称.例如：6OFl2H1口噩骑(thiophene)吐哈(pyrrole)口比陛异琳哇(isoxasolei异嘎唾(L50f+lpiia3ole)口恶哩( (OKOKazole)噫理(thiasoleO46*5S3|1I图毗哺Zff-pycan)人日4Ji-口比哺AM2毗碇(pyxidijie)哒嚓(pyridazme)口密碇(pyrimidine5毗摩(pyraaine)S口6

7、r口可噪(indoleO3铲嗟咻(quinoline)异喳咽tisoquirioline)噫玲(pui,)小广碇(aeMdim)4 45(1)(1)含一个杂原子的单杂环.编号用阿拉伯数字,以杂原子为起编点,同时应使取代基所在碳原子有最低位次.有时也可用希腊字母,将杂原子邻位编为a a 位,其次为 0 0 位,再其次为丫位2 2含有多个相同杂原子的单杂环.编号应使所有杂原子都有最低位次.如果其中一个杂原子连有氢或取代基,那么应从此杂原子开始编号,并使其他杂原子有最低位次.一般杂环母核都含有最多的非聚积双键,当杂环上某个不饱和碳原子再额外连接氢原子即由=CH=CH 变为一 CH*CH*时,这个氢就

8、叫额外氢或指示氢.指求氢位置不同的异构体命名时,应以所在位次加 H H用斜体大写,放在母体名称之前.例如：4 4有特定译音名称的稠杂环一般按相应芳环的编号方式编号嗯吟除外.例如:秦噗咽相应芳环的编号杂环的编号喋吟不按上述原那么,那么按自己的习惯方式编号.这类有特定译音名称杂环的衍生物命名时,既可把杂环当作母体,也可将杂环视为取代基.例如:3 3含有不同杂原子的单杂环编号时,一般按O O、S S、N N 的顺序优先选择起编点,例如:相应芳环的编号司噪杂坏的编4j15rCKiCOOKkJcHO7H12联哺甲醛3-间味乙酸杂环作取代基无特定译音名称稠杂环化合物的命名对这类杂环化合物,可将其母核分解成

9、两个有特定名称的环系,并将其中一个定为根本环,另一个定为附加环.命名时将附加环名称放在前,根本环名称放在后,两环名称间缀以方括号,方括号内分别用阿拉伯数字和小写英文字母表示两环的稠合情况.现就其具体方法说明如下：Q根本环的选择方法a稠合方式的表示方法a稠合方式的表示方法关于根本环的选择,主要按以下几条规那么依次考虑.由杂环和芳环构成的稠杂环,优先选择杂环作根本环.如还有选择时,应优先选择环数较多,且有特定名称的杂环作根本环.例如：COrryIII中曝陛为根本环,苯为附加环,称为苯并曝陛；n称为苯并异唾咻不称蔡并口比咤.由杂环和杂环构成的稠杂环,环大小不同时,优先选择大环作根本环；环大小相同时,

10、按N N、o、S的顺序优先选择根本环.例如：出的根本环是口比喃,称吠喃并口比喃；W的根本环是吠喃,称曝吩并吠喃.杂环中杂原子数目不同时,含杂原子数目多的环优先；数目相同时,那么含杂原子种类多的环优先.例如：V应称口比咤并哒嗪杂原子数目多的优先；V:应称咪陛并曝陛杂原子种类多的优先；但口应称口恶曝吩并口比咯含氮杂环优先.vvivn环的大小、杂原子的数目、种类都相同时,优先选择稠合前杂原子编号较小的杂环为根本环.例如：皿应称口比嗪并哒嗪.含有共用杂原子的稠杂环,应视为两环都含有该共用杂原子来进行选择.例如：IX应称为咪陛并曝陛含杂原子种类多的优先.为了将根本环与附加环的稠合方式表达清楚,应先将两局

11、部各自按编号原那么编号,再将根本环的每条边按编号方向依次用a、b、c、d代表,然后将附加环稠合边原子序号写在前,根本环稠合边字母写在后,二者之间用:隔开,一起放到两环系名称之间的方括号内.附加环稠合边原子序号在书写时应与根本环字母次序的方向一致,两者顺序相同时小数字在前,大数字在后；反之那么大数字在前,小数字在后.例如：该化合物两环稠合边编号方向相反,命名时应使其一致,所以应称为咪陛并2,1-b曝口坐,而不称咪口坐并1,2-b曝口坐.又例如前面所见到的I应称为苯并d口恶陛苯环的稠合边原子序号在此无需标出,IV称为曝吩并2,3-b吠喃,V1称为咪陛并5,4-d曝陛,皿称为口比嗪并2,3-d哒嗪.

12、当此类化合物分子中存在有其他取代基或官能团时,需要对整个化合物进行统一编号此编号方式与表示稠合方式的编号无关,其编号方式应注意以下几点：应尽可能使所有杂原子都有最低位次,其次按O、S、NH、N的顺序选择优先编号的杂原子,例如：正确杂原子编号为1.3.4不正确杂原子编号为1.3.6嗤唾根本环咪唾f附加杯眯胜并2,Lb嘿唾共用碳原子一般不编号个别例外,但在满足上一条规那么的前提下,应尽可能使其_a、“b“涛.例如：下面化合物可有三种不同的编号方式,得到杂原子的编号均为1、4、5、具有较低的序号其编号方式是依整个分子的编号方向在其前一个原子的编号下加注8,但 A 种共用碳原子的编号为4a,后两种那么

13、为8a,故正确的编号方4183y1f一池武/华一k/M入口丫正确不正确不正确氢原子和指示氢的编号应尽可能低.例如：HN.3014巳正确恒原子编号为2、2、4.6不正确氢原子骗号为2,2、5飞命名实例：56j啊金砥OCHaC6H52-甲基 Y-氮基-8苇氧基味嘤并11F F吐嗪制本基-2,第5式应为第一种.MlJz5y,在四氢咪陛并1-h嘿哇杂环化合物的命名杂环化合物的命名比拟复杂,现在一般通用的有两种类型的命名方法.一种是根据化合物的西文名称音译,另一种是根据相应的碳环化合物名称类比命名.最常用的是音译法.音译法是根据每个杂环化合物的根本杂环母核的西文名称按读音译成汉字,原那么上是23个汉字名

14、词的结构尊重我国的习惯,在汉字上加上一个象形性的偏旁“口字,环化合物的根本名称.1 1.单杂环的命名方法第一步,写出杂环化合物的根本名称第二步,是将杂环上每个环节原子编号,并使杂原子处在最小号数位置,如果一个环上有两个或多个不同种类的杂原子时,那么规定按O,S,N,顺序使其位号由小到大.例如：作为杂环的标志构成杂furanfuranthiophenethiophene吠喃叱咯曝吩咪唾睡唾叱喃叱咤pyrimidinepyrimidine嗑咤pyrazinepyrazine叱嗪0pyrrolpyrrole eimidazoleimidazoleoxazoleoxazolethiazolthiazo

15、le epyranpyranpyridinpyridine e第三步,当环上有取代基时,先将取代基的名称放在杂环根本名称或称主体环名称的前面,并把主体环的位号写在取代基名称的前面,以表示取代基在主体环上的位置.如果杂环分子上有两个或两个以上取代基时,那么根据最低系列原那么编号.例如：第四步,对于不同程度饱和的杂环化合物,命名时不但要标明氢化饱和的程度,而且要标示出氢化的位置,用中文数字标明其数目,用阿拉伯数字标明其位置,全氢化物可只标明数目.例如：2 2. .稠杂环命名方法1 1对于一些简单的稠杂环,可以直接采用与单杂环相同的命名方法,例如3-3-甲基叱咤1,3-1,3-二甲基叱咯不是 1,4

16、-1,4-二甲基叱咯四氢味喃六氢叱咤 2,3-2,3-二氢叱咯2,5-2,5-二氢叱咯indolindole equinolinquinoline epurinepurinecarbazolecarbazole口引噪唾琳喋吟咔陛2对于大多数稠杂环的命名方法,是确定稠杂环中的主体环当然必须是分子中的杂环局部并以它的名字作为整个稠环分子的根本名称,其它与之骈合的环的名字都看成是这个专主体环的前缀而放在主体环名称的前面,如下式所示.当稠环中的主体环和骈合环具有非专一位置时,那么要标明用以骈合的主体环的边号.边序号是用a,b,c,d,表示的,并规定1-2位间的键边为a,2-3位间者为b等,按顺序标记.

17、最后把骈合边的边序号放在骈合环和主体环的名称之间,并以方括号括起来.例如：3在稠杂环分子中,假设含有两个或多个有可能被选择作为主体环时即在杂环骈杂环分子中通常是优先选择最大的含氮杂环作为主体环,其次是含氧的和含硫的杂环等等.但总体环即整个稠环分子的编号仍然是按O,S,N的顺序优先选择起算点.在这样的分子中,骈合边位置的标示也比苯骈杂环的情形要复杂.首先要将主体环和所有骈合环分别各自编号,然后标明主体环的边序号a,b,c,d,骈合边的位置是用主体环上的边序号和骈合环的编号一起表示的,并且都放在方括号内.但是在方括号列出的骈合环的骈合边的位置号,必须要和主体环的边序号的走向顺序一致.18.1.2碳

18、环类比命名法这种命名方法的根本出发点是把所有的杂环化合物都看成是在碳环环节原子中掺杂进去一个或多个杂原子的结果.所以,各种杂环化合物的名称,只要在相应的碳环化合物的名字中加上某杂就行了.如口比咤又可以名之为氮杂苯,吠喃可以名之为氧杂茂等等.类碳环化合物杂环化合物别结构名称杂原子单杂原子化合物多杂原子化合物苯骈g g唾琳55benzothiazole苯骈曝嘎硫杂苗18.2杂环化合物的分类杂环化合物的数量十分庞大,种类非常复杂,通常是根据杂环化合物的结构特征进行分类,大致有三种分类方法.1 1 . .根据杂环分子中所含电子的状态和数量来分类；可以分为四种类型：(1)(1)以苯分子为参比标准,但凡环中的电子密度比苯大,并像苯一样有一个连续封闭的共腕体系的杂环环系,称为超电子环系(-excessive-excessive) ).例如吠喃环系、叱噬环系等.它们在性质上的主要特征是亲电取代反响的反响性比苯还大.(2)(2)杂环分子中虽然存在一个像苯一样的连续封闭的共腕体系,但环中的电子密度比苯中的小,这类杂环环系称为缺电子环系(-deficient-deficient).显然,这类杂环的亲电取代反响性要比