有机化学课件-ch12-杂环化合物

1第十二章

杂环化合物2由碳原子和其它原子构成的环状结构称为杂环。碳以外的原子称杂原子，常见的杂原子为氮、氧、硫等。含有杂环结构的一类化合物称为杂环化合物。

杂环化合物通常是指环系较为稳定，具有一定程度芳香性的一类化合物，即芳杂环化合物。这类化合物在结构上与芳香环相似，是一个闭合的共轭体系，一般都符合休克尔规则(见第4章)。3一、杂环化合物的分类和命名分为单杂环和稠杂环。单杂环按环的大小分为五元杂环和六元杂环。稠杂环通常由苯环与单杂环稠合而成或单杂环互相稠合而成。环醚、内酯、交酯、环状酸酐、内酰胺等化合物都不属于杂环化合物。4单环

五元环

含一个杂原子

呋喃

吡咯

噻吩含两个杂原子

噁唑咪唑噻唑异噁唑吡唑异噻唑5含一个杂原子：

吡啶吡喃含两个杂原子：

哒嗪嘧啶吡嗪六元环喹啉异喹啉吲哚嘌呤稠杂环6杂环化合物的命名根据国际通用英文名称译音，选用同音汉字加“口”字旁的专用字作为杂环名称。名称已经规范，不得以其它谐音代替。呋喃噻吩吡咯吡喃吡啶7杂环化合物的编号原则1．当环上只有一个杂原子时，杂原子的编号为１。有时以希腊字母编号，靠近杂原子的碳原子为位，其次为位和位。2,5-二甲基呋喃2-甲基吡咯

3-硝基吡啶

(,'-二甲基呋喃)(-甲基吡咯)(-硝基吡啶)82．当环上有两个相同的杂原子时，连接氢原子或取代基的杂原子编号为１，并使另一个杂原子的编号尽可能的小。4-甲基咪唑4-氨基嘧啶3．当环上有不相同的杂原子时，按氧、硫、氮的顺序编号，并使杂原子的编号尽可能小。5-甲基噻唑9嘌呤4．特殊编号喹啉异喹啉吲哚105-硝基喹啉11二、单杂环化合物的结构和芳香性在所有的杂环母核中，凡是具有共轭双键体系的五元环和六元环，都具有芳香性。

呋喃噻吩吡咯五个原子分享六个π电子，电子离域使环上各碳原子的电子云密度相对升高，这类杂环进行亲电性取代比苯容易。12六元杂环化合物：吡啶

氮原子sp2杂化构成芳香体系的是π-π共轭。由于氮原子的电负性较强，使环上碳原子的电子云密度相对降低，亲电性取代反应比苯要难，主要在间位。N上一对未成键电子在sp2杂化轨道上，未参与形成环上共轭体系，可接受H＋显碱性13用sp2杂化轨道成键，在sp2杂化轨道中有一对孤对电子，未参与成键咪唑、吡唑14三、杂环化合物的性质(一)吡啶的性质1.

水溶性解释下列吡啶类化合物的水溶性现象？水溶度：∞ 1:1 1:1 微溶答:吡啶能与水形成氢键。羟基或氨基取代的吡啶因分子间氢键的形成而降低了水溶度。152.碱性：吡啶环N原子的孤电子对处于sp2杂化轨道上，而一般脂肪胺N上的孤电子对处于sp3杂化轨道。前者碱性较弱(pKb=8.8)。碱性比较：脂肪胺>> >≈苯胺pKb：3~4.58.8

9.3163.亲电取代与亲核取代反应由于氮原子的电负性大,吡啶环上碳原子的电子云密度较苯低，尤其与质子或Lewis酸结合使N带正电荷后，环上C的电子云密度更低。吡啶的亲电取代反应要比苯难得多，与硝基苯相似，亲电取代反应主要进入位。-硝基吡啶-溴吡啶-吡啶磺酸17亲核取代比苯容易，主要发生在α位上。当α

或γ位上有易离去基时，较弱的亲核试剂就能发生亲核取代反应。了解184.氧化与还原——侧链氧化吡啶环对氧化剂较苯环稳定,而对还原剂比苯活泼。-吡啶甲酸(烟酸)六氢吡啶(哌啶)嘧啶及其衍生物（自学）19(二)吡咯、呋喃和噻吩的性质芳香性(环的稳定性):苯>噻吩>吡咯>呋喃1．吡咯的酸碱性吡咯N上孤电子对因参与环的共轭,故碱性极弱,比苯胺还弱得多,不能与酸形成稳定的盐。

pKb:3.7

4.7

9.6

13.620另一方面，吡咯N上的H却有微弱的酸性(pKa=17.5

),与醇相当，而比酚弱。吡咯在无水条件下可以与固体氢氧化钾加热生成钾盐。

212.亲电取代反应由于环上的电子云密度比苯大，因此吡咯、呋喃和噻吩亲电取代反应比苯容易发生。吡咯的活泼度与苯胺或苯酚相当。亲电取代反应主要发生在位。22吡咯和呋喃遇强酸时,杂原子能质子化,使芳香大键破坏,所以不能用强酸进行硝化和磺化反应,需选用较温和的非质子性试剂。例如吡咯硝化需用硝酸乙酰基酯。23四、稠杂环化合物

杂环与杂环稠合或苯环与杂环稠合而成的化