有机化学课件：第12章 杂环化合物

杂环化合物的定义*在环状化合物中，构成环的原子除碳原子外还含有非碳原子的化合物*杂原子：（O、S、N）第12章杂环化合物易开环，性质与链状相似，不划归入杂环*下列化合物为非芳香杂环化合物*杂环化合物*芳香杂环*非芳香杂环1.五元杂环吡咯呋喃噻吩咪唑噁唑噻唑吡唑异噁唑一、分类和命名3.稠杂环吡啶嘧啶吡喃嘌呤吲哚喹啉2.六元杂环杂环化合物的命名音译法：英文发音写成中文，并加“口”字旁。与芳香族化合物相似若环上连有取代基，需对环进行编号，原则如下：（1）从杂原子开始；（2）如有两个杂原子，按O、S、NH、N的顺序确定最小编号位置，并使另一个杂原子的编号尽可能小；2-乙基吡咯α-2-呋喃甲醛α-3-吡啶甲酸β-4-甲基咪唑4-乙基噻唑5-羟基嘧啶6-氨基嘌呤（4）稠杂环固定编号8-羟基喹啉6-溴-3-吲哚甲酸（3）存在异构体时，标氢（H）区别。4H-吡喃2H-吡喃3H-吲哚所有成环原子sp2杂化；C、N未杂化的5个p轨道相互平行重叠成闭合的共轭体系，π电子数为6，具有芳香性吡咯：C4H5N等性sp2杂化富电子，易亲电取代二、含一个杂原子的五元杂环化合物1.结构吡喃、噻吩结构与吡咯相似O、S、N的电负性比C的大，使键长和电子云密度没有达到完全平均化，芳香性不及苯。共振能

呋喃：68kJ·mol-1吡咯：90kJ·mol-1

噻吩：122kJ·mol-1

苯：150kJ·mol-1※稳定性顺序为：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃α位电子云密度高，易受亲电试剂进攻2.化学性质（1）亲电取代反应活性顺序：吡咯＞呋喃＞噻吩＞苯O的电负性大于N，使呋喃环上C周围的电子云密度小于吡咯。S的原子半径明显大于C，使大π键共轭得不好，环上C周围的电子云密度小。α>β遇强酸，破坏了芳香体系，容易发生开环、氧化、聚合等反应。另外呋喃和吡咯电子云密度高，对氧化剂敏感，因此，其亲电取代反应应避免强酸、强氧化剂，选择较为温和的反应条件。在酸的作用下质子化，主要在α位硝化：卤代：磺化：若环上连有钝化基，可用强酸（2）吡咯的酸碱性碱性:pKb=13.6

比苯胺弱酸性:pKa=15

比苯酚弱，比醇强卟吩3.吡咯的重要衍生物——血红素不等性sp2杂化缺电子，不易亲电取代1.吡啶（C5H5N）的结构有成环原子都以sp2杂化轨道π电子数为6，具有芳香性三、含一个杂原子的六元杂环化合物（1）吡啶的碱性与亲核性吡啶氮原子上的未共用电子对未参与共轭，**碱性：2.吡啶的化学性质氮原子上的未共用电子对具有一定的亲核性叔胺(pKb=3-4)﹥氨﹥吡啶﹥

(pKb=8.8)﹥苯胺(pKb=9.12)﹥吡咯(pKb=13.6)β位电子云密度相对高，亲电试剂进攻的位置（2）亲电取代反应氧化反应：比苯难（3）氧化还原反应还原反应：环上电子云密度低，比苯易五元环中含有两个或两个以上杂原子其中至少有一个是氮原子的杂环化合物叫唑。吡咯中的N吡啶中的N－－－咪唑的结构四、含两个杂原子的五元杂环化合物

酶蛋白中组氨酸残基的咪唑基pKa为7.35，在生理条件下（pH=7.35-7.45）咪唑的质子化状态和未质子化状态同时存在，既可以作为质子的受体，又可以作为质子的供体，在酶促反应中具有酸和碱的功能，这在生理过程中十分重要。咪唑的酸碱两性嘧啶尿嘧啶(U)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)2，4-二氧嘧啶2-氧-4-氨基嘧啶2，4-二氧-5-甲基嘧啶1、嘧啶杂环五、重要的生物杂环化合物嘧啶杂环的结构互变2、嘌呤杂环

嘌呤易溶于水，其水溶液显中性，能与强酸或强碱成盐。其酸性(pKa=8.9)比苯酚(pKa=10)强，碱性(pKb=11.6)比吡啶(pKb=8.8)弱。在水溶液中易于发生互变异构。嘌呤环系9H-嘌呤7H-嘌呤腺嘌呤(A)(6-氨基嘌呤)鸟嘌呤(G)(2-氨基-6-羟基嘌呤)3、尿酸

尿酸为白色晶体，难溶水，具有弱酸性(pKa=