杂环化合物有机

一.杂环化合物的分类、命名1.分类按环的形式——单杂环和稠杂环；

按环的大小——最重要的是五元杂环和六元杂环；按杂环中杂原子数目的多少——单杂原子的杂环和多杂原子的杂环吲哚喹啉

第1页/共27页第一页，共28页。一.杂环化合物的分类、命名2、命名a.音译法：在同音汉字左边+口字。第2页/共27页第二页，共28页。一.杂环化合物的分类、命名b.

杂环及环上取代基的编号：

(1)母体杂环的编号：

杂原子的编号为“1”,，杂原子邻位的碳原子也可依次用α、β、γ…编号。第3页/共27页第三页，共28页。一.杂环化合物的分类、命名（2）当环上有不同杂原子时，按O→S→N的次序编号。若环上连有不同的取代基，其编号按次序规则和最低系列。第4页/共27页第四页，共28页。1.杂化轨道理论二.杂环化合物的结构与芳香性S:3S23P4第5页/共27页第五页，共28页。2.结构与芳香性

五元杂环：环上所有原子以SP2杂化轨道成键；4个碳原子以一

个P电子，杂原子以一对P电子形成闭环共轭系统，

环上所有原子在同一平面上；环上P电子数超过成环

原子数，环上电子云密度比苯大呋喃噻吩二.杂环化合物的结构与芳香性第6页/共27页第六页，共28页。实验结果表明：芳香性：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃二.杂环化合物的结构与芳香性呋喃、吡咯、噻吩芳香性可从其共轭能(离域能）上显示：呋喃、吡咯、噻吩分别为67、88

和

117kJ／mo1。（苯150.5kJ／mo1，共轭二烯烃12~28kJ／mo1

）五元杂环化合物具有芳香性的另一个标志就是环上的氢受离域电子环流的影响，其核磁共振信号都出现在低场区。α-H

由于受杂原子吸电子诱导效应的影响，其δ值较大。第7页/共27页第七页，共28页。

六元杂环：环上所有原子以

SP2

杂化轨道成键；5个碳原子以

一个P电子,杂原子也以一个P电子形成闭环共轭系统，

环上所有原子在同一平面上;环上P电子数和成环原

子数相等,由于杂原子电负性较大,环上电子云密度

比苯小。二.杂环化合物的结构与芳香性第8页/共27页第八页，共28页。三.五元杂环化合物

1.五元杂环化合物的化学性质

亲电取代反应活性：

对于五元杂环化合物，它们五原子六电子结构，碳原子上的电子云密度比苯环高，而使亲电取代反应（如硝化、磺化、卤化和Friedel-Craft反应）更易进行。

活性次序为：吡咯＞呋喃＞噻吩＞苯

由于它们的高度活泼性及呋喃和吡咯对无机强酸的敏感性，亲电取代反应需要比较温和的试剂或反应条件。

第9页/共27页第九页，共28页。吡咯酰基化可不用催化剂三.五元杂环化合物

呋喃、吡咯、噻吩的亲电取代反应主要发生在α位！乙酰基硝酸酯吡啶-三氧化硫加成物比AlCl3温和第10页/共27页第十页，共28页。三.五元杂环化合物

2、五元杂环化合物亲电取代反应的定位规律以噻吩为例：(1)α-位上有取代基第11页/共27页第十一页，共28页。三.五元杂环化合物

(2)β-位上有取代基注意：吡咯和呋喃也遵循上述规律，但当α-位上有m-定位基(如：–CHO、–COOH)时，新引入基团进入的位置与反应试剂有关：第12页/共27页第十二页，共28页。双烯体亲双烯体1,4-加成三.五元杂环化合物

2.常见的五元杂环化合物

(1)呋喃与糠醛

呋喃:1.

容易发生亲电取代反应,且需采用比较缓和的试剂2.

具有不饱和化合物的性质，可以发生加成反应

*3.

具有共轭双键的性质,和顺丁烯二酸酐发生双烯合成反应第13页/共27页第十三页，共28页。在催化剂作用下，呋喃加氢生成四氢呋喃，简写为THF

四氢呋喃为无色液体，沸点650C，是一种优良的溶剂和重要的合成原料，常用以制取己二酸、己二胺、丁二烯等产品三.五元杂环化合物

第14页/共27页第十四页，共28页。三.五元杂环化合物

糠醛:学名α-呋喃甲醛糠醛是不含α氢原子的醛，其化学性质与苯甲醛或甲醛相似Cannizzaro反应Perkin反应羟醛缩合反应糠醇糠酸钠第15页/共27页第十五页，共28页。(2)噻吩

比苯更易发生亲电取代反应,亲电取代反应发生在α位三.五元杂环化合物

(3)吡咯和吲哚吡咯：弱酸性:由于N上未共用电子对参加了杂环的共轭体系，

吡咯的碱性极弱。吡咯表现出弱酸性，(pH=5)，

与N相连的H可被碱金属取代形成盐。第16页/共27页第十六页，共28页。(B)加成反应

吡咯与还原剂作用或催化加氢时，可生成四氢吡咯（吡咯烷）四氢吡咯不是共轭体系，因此具有脂肪族仲胺的性质，是较强的碱三.五元杂环化合物

第17页/共27页第十七页，共28页。三.五元杂环化合物

吲哚：由苯环和吡咯环稠合而成的，因此也叫做苯并吡咯(4)咪唑和噻唑：较常见的含有两个杂原子的五元杂环化合物第18页/共27页第十八页，共28页。四.六元杂环化合物1.吡啶和嘧啶

吡啶：可与水、乙醇、乙醚等混溶，还能溶解大部分

有机化合物和许多无机盐类，因此吡啶是一个

很好的溶剂。

第19页/共27页第十九页，共28页。四.六元杂环化合物（A）碱性与成盐吡啶环上的氮原子一对未共用电子对,它没有参于环上的共轭体系，因此能与质子结合，具有弱碱性。碱性比苯胺强,但比脂肪胺及氨弱得多。

温和的磺酰化试剂磺化对强酸不稳定物质(如呋喃)第20页/共27页第二十页，共28页。(B)亲电取代反应：

吡啶环上的电子云密度低，亲电取代不如苯活泼

吡啶与硝基苯类似，一般要在强烈条件下才能发生亲电取代

反应，且主要发生在β位四.六元杂环化合物硝化：磺化：卤化：不发生傅-克反应！

第21页/共27页第二十一页，共28页。四.六元杂环化合物吡啶可与强的亲核试剂起亲核取代反应，主要发生在α-位和γ-位。被取代的可以是氢原子，也可以是易于离去的基团。

（C）

亲核取代反应第22页/共27页第二十二页，共28页。四.六元杂环化合物吡啶经催化氢化或用乙醇和钠还原，可得六氢吡啶

六氢吡啶又称哌啶，它的碱性比吡啶大，化学性质和脂肪族仲胺相似，常用作溶剂及有机合成原料。(C)氧化与还原吡啶比苯稳定，它不易被氧化剂氧化第23页/共27页第二十三页，共28页。2.喹啉和异喹啉

喹啉异喹啉氧化还原：吡啶环上的电子云密度较低，喹啉氧化时，苯环

易被氧化；还原时则是吡啶环优先被还原四.六元杂环化合物第24页/共27页第二十四页，共28页。四.六元杂环化合物(b)亲电反应：比吡啶容易进行，亲电试剂主要进攻喹啉分子中

的苯环部分。亲电反应易发生在5、8位

(c)亲核反应：亲核试剂主要进攻喹啉分子中的吡啶环部分，亲

核反应易发生在2位58第25页/共27页第二十五页，共28页。本章重点

一、杂环化合物命名三、呋喃与糠醛的特征反应

四、吡啶和喹啉的特征反应

*二、杂环化合物芳香性的判定第26页/共27页第二十六页，共28页。感谢您的观看！第27页/共27页第二十七页，共28页。内容总结一.杂环化合物的分类、命名。的电子云密度比苯环高，而