噻吩 嘧啶 吲哚性质对比

1、（1）水溶性。呋喃、噻吩、毗咯分子中杂原子的未共用电子对因参与组成环状共轭体系， 失去或减弱了与水分子形成氢键的可能性，致使它们都较难溶于水。但毗咯因氮原子上的 氢还可与水形成氢键，故水溶性稍大。三者水溶性顺序为：毗咯（1 ： 17 ）呋喃（1 ： 35 ） 噻吩（1 ： 700 ）。（2 ）环的稳定性。呋喃、毗咯对氧化剂（甚至空气中的氧）不稳定，特别是呋喃可被 氧化开环生成树脂状物；噻吩对氧化剂比较稳定，但在强氧化剂，如硝酸的作用下也可开 环。三种杂环化合物对碱都稳定，对酸的稳定性则不同。噻吩对酸比较稳定，毗咯与浓酸 作用可聚合成树脂状物，呋喃对酸很不稳定，稀酸就可使环破坏，生成不稳定的二醛

2、，并 聚合成树脂状物。这是因为杂原子参与环系共轭的电子对能不同程度地与质子结合，从而 部分地破坏了环状大n键，导致环的稳定性下降。（3 ）酸碱性。三个化合物中，噻吩和呋喃既无酸性，也无碱性；毗咯从结构上看是一 个仲胺，应具有碱性，但由于氮上的未共用电子对参与构成环状大n键，削弱了它与质子 的结合能力，因此毗咯的碱性极弱（pK J 0.4 ）,比一般脂肪仲胺（pK”10 ）的碱性弱 得多，它不能与酸形成稳定的盐，可以认为无碱性。另由于氮原子上的未共用电子对参与 环系的共轭，致使其电子云密度相对减小，氮原子上的氢能以质子的形式离解，所以毗咯 显弱酸性（pK&= 17.5 ）。它可以看成是一种比苯酚

3、酸性更弱的弱酸，能与固体氢氧化钾 作用生成盐，即毗咯钾。 J + KOH （固）- 一 |+ H0H广这个钾盐不稳定，相对容易水解，但在一定条件下，它可以与许多试剂反应，生成一 系列氮取代产物。例如：ICOOH5CH2CH2OH毗咯的氢化产物一一四氢毗咯不含有芳香共轭体系，氮上的未共用电子对可与质子结 合，因此碱性大大增加，与一般脂肪仲胺碱性相当。毗咯 四氢毗咯 乙二胺PKa Q, 411. 311. 0(4)化学性质。呋喃、噻吩、毗咯均属多n芳杂环，环中n电子云密度大，亲电取 代反应活性比苯高，但由于它们对酸的稳定性不同，故反应条件和苯有差异。另由于三个 化合物的芳香性比苯差，因而在一定条件

4、下可发生加成反应，如催化加氢、Diels-Alder反 应等。磺化。三个化合物中噻吩对酸较稳定，可直接用浓硫酸作磺化剂，反应在室温下就 可进行：唆吩-之-璜酸 7脚)苯在相同的条件下很难发生反应，因此，常利用这个性质上的差异从粗苯中除掉噻吩。 其方法是在室温下反复用浓硫酸洗涤粗苯，磺化的噻吩可溶于浓硫酸，而苯不溶于浓硫酸， 分离后即可得到无噻吩的苯。这一方法同样可用于噻吩的提取、纯化。因为噻吩2-磺酸可 经水解而去掉磺酸基。1，岫过迭水蒸%匚呋喃、毗咯不能直接用浓硫酸磺化，需采用毗啶的SO,加成物作磺化剂进行反应。硝酸是强酸，又是强氧化剂，因此三个化合物都不能直接用硝酸硝化，而需硝化。采用硝酸

5、乙酰酯作硝化剂，这是一个温和的非质子硝化剂，反应应在低温下进行。003 + (CH3C0e)20 CH3COONO2 + CHaCOOH4 ch3coono2卤代。三个化合物都非常易于发生卤代反应，通常都得到多卤代产物，控制反应条bf3+ (ch3co)so II + (ch3co)2o 坐，COCHs0IISnCl11+ (ch3co)zo j tcoch3件也可使生成一卤代产物为主。例如：ClhCltOh付-克酰化反应。呋喃、噻吩、毗咯均可发生付-克酰化反应，得到a位酰化产物。 例如：HH从以上所举反应实例可以看到，呋喃、噻吩、毗咯发生亲电取代反应，取代基一般都 进入a位，而少进入P位，这

6、是因为a位的n电子云密度较?位高，更易受到亲电试剂的进攻。这种现象也可以用共振论加以解释。以毗咯的硝化为例，反应时，一N0可进攻p 也可进攻a位，进攻p位得到的正碳离子中间体是两个共振结构（I与II）的共振杂化体; 进攻a位得到的正碳离子中间体是三个共振结构（III、W、V）的共振杂化体，即有三个 共振式参加共振。参加共振的共振式越多，说明正电荷的分散程度越大，共振杂化体就越 稳定。所以在a位反应得到的中间体正碳离子比较稳定，稳定的中间体其过渡态能量低， 反应速度快。因此这三种杂环化合物的亲电取代反应均容易在a-位发生：IIIIVV较稳定的正离子加成反应。三个化合物在一定条件下都可发生加成，其中呋喃的反应活性较高，毗 咯次之。例如：四氢味喃HH四氢咀咯噻吩含硫，易使催化剂中毒而失去活性，所以其催化加氢较困难，需使用特殊催化剂。 例如：1n 2He, MoSe I1四氢嚏吩呋喃、毗咯还可作为双烯体，与亲双烯体，如丁烯二酸酐，发生Diels-Alder反应，生 成相应的产物，噻吩不能发生这一反应。例如：显色反应。呋喃、噻吩