有机化学第13章杂环化合物

第十三章杂环化合物

定义：成环原子中，除了碳原子以外，还含有氧、硫、氮等原子。这些非碳原子叫做杂原子。由碳原子和杂原子构成的环叫做杂环。具有杂环的化合物叫做杂环化合物。特点：环比较稳定，π电子数符合4n+2规则，具有芳香性。说明：内酯、内酰胺、内酸酐和环醚等不属于杂环化合物，这些化合物不具备芳香性，化学性质和一般环化合物没有多少区别。§13—1杂环化合物的分类和命名一、分类二、命名（一）用带口旁的英文名称的同音汉字表示环，环可作为母体和取代基。（二）环的编号从杂原子开始。

（三）含多个杂原子的杂环，按O,S,N的次序编号。

（四）几种常见稠杂环。§13—3杂环化合物的性质杂环化合物能发生亲电取代反应，五元杂环化合物的亲电取代反应比苯容易，且α-位比β-位活泼。一、呋喃及其衍生物（一）亲电取代反应1.溴化2.硝化3.磺化

4.傅瑞德尔—克拉夫茨酰基化（二）加成反应1.催化加氢

2.1,4-加成反应（狄尔斯—阿尔德反应：D-A反应）（三）糠醛（α-呋喃甲醛）—呋喃最重要的衍生物1.制法玉米芯是糠醛生产的主要原料。2.性质无色有苦杏仁味液体，化学性质较活泼。3.用途糠醛是有机化工原料，主要用于润滑油精制，用于制取糠醇、马来酸酐、四氢呋喃等，用它可以生产医药和兽药，可用来生产呋喃树脂，糠醛树脂，糠酮树脂等，还可以做防腐剂、消毒剂、杀虫剂和除锈剂，此外在食品香料染料等工业中均有应用。二、吡咯及其衍生物（一）亲电取代反应（二）还原和加氢（三）吡咯的酸碱性碱性远低于仲胺，相反氮上氢有明显的弱酸性。（四）吡咯的衍生物——叶绿素和血红素

结构特点：均以卟吩环为母体，中心络合一个金属离子。

1.叶绿素植物进行光合作用的催化剂，中心是Mg2+离子。植物通过叶绿素吸收太阳能，合成糖类化合物，把太阳能转化成化学能而贮藏。

2.血红素中心是Fe2+离子。主要存在于哺乳动物的红血球中，它与蛋白质结合成血红蛋白质。其主要作用，在生物体内起着运载氧气的作用。三、噻吩（一）亲电取代反应1.磺化

得到的产物经水解，又可得到噻吩。2.溴化3.硝化

4.傅瑞德尔—克拉夫茨酰基化（二）还原和加氢（三）氧化噻吩不易氧化，而四氢噻吩易氧化。四、吡啶（一）碱性吡啶的氮原子上有未参与共轭的孤对电子，其碱性比脂肪胺弱，但比苯胺和吡咯都要强。与强酸生成盐，得到的盐再碱化可恢复原物。（二）亲电取代反应吡啶亲电取代反应与硝基苯相似，但比苯困难。反应主要发生在β位上，产率一般都较低。可发生溴化、硝化、磺化，但不发生付-克烃基化和酰化反应。（三）亲核取代反应

吡啶：缺π电子环系，环上电子云密度下降，使之能发生亲核取代反应，一般发生在α－位。（四）催化氢化吡啶催化氢化可得六氢吡啶（又称哌啶）。（五）氧化反应吡啶环不易被氧化，当有侧链时，侧链被氧化成羧酸。

（六）形成加合物吡啶与许多化合物可形成加合物。（七）与卤代烷作用生成季铵盐（吡啶属于叔胺）。五、嘧啶性质：碱性：比吡啶的碱性还弱。不易发生芳香亲电取代反应。可与亲核试剂发生芳香亲核取代反应。可与卤代烷形成季铵盐。如下:维生素B1分子中含有嘧啶环，许多药物中也含有嘧啶体系。六、喹啉（一）制法1.提取法用稀硫酸从煤焦油或骨焦油中提取。2.合成法斯克洛普合成法。（二）化学性质1.弱碱性与强酸可成盐。2.亲电取代反应发生在苯环上。3.亲核取代反应发生在吡啶环上。4.氧化反应苯环先被氧化。

5.还原反应吡啶环先被还原。七、嘌呤由一个咪唑环和一个嘧啶环构成。茶叶和可可豆里的茶碱、咖啡碱等分子中含有嘌呤环。核酸分子中有腺嘌呤和鸟嘌呤。习题1（1）2—甲基呋喃；（2）5—甲基—2—呋喃甲酸；（3）2—噻吩磺酸；（4）N—甲基吡咯（或1—甲基吡咯）；（5）3—硝基吡啶；（6）2，3—吡啶二甲酸；（7）2—甲基喹啉；（8）8—羟基喹啉。习题2习题3习题4习题5N原子碱性大小顺序：

(a)＞(c)＞(b)。(a)孤对电子在N的sp3杂化轨道上；(c)孤对电子在N的sp2