第13章杂环化合物.ppt
v碳原子和其它非碳原子组成的环状有机化合碳原子和其它非碳原子组成的环状有机化合物称为杂环化合物。物称为杂环化合物。NOv非碳原子叫做杂原子，常见的有非碳原子叫做杂原子，常见的有氮、氧、硫氮、氧、硫。v环醚、内酯、交酯、环状酸酐、内酰胺等与相应环醚、内酯、交酯、环状酸酐、内酰胺等与相应的开链化合物性质相似，又容易开环，所以的开链化合物性质相似，又容易开环，所以不属于不属于杂环化合物杂环化合物。v已知的天然产物中，杂环化合物超过半数，分布已知的天然产物中，杂环化合物超过半数，分布极广。如：叶绿素、血红素、核酸和许多药物，均极广。如：叶绿素、血红素、核酸和许多药物，均含有杂环结构。含有杂环结构。v本章主要讨论那些环系比较稳定，并且有不同程本章主要讨论那些环系比较稳定，并且有不同程度芳香性的杂环化合物，即芳杂环化合物。度芳香性的杂环化合物，即芳杂环化合物。13.1 杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名v按杂环的骨架分为按杂环的骨架分为单杂环单杂环和和稠杂环稠杂环。v单杂环又按环的大小分为五元杂环和六元杂环。单杂环又按环的大小分为五元杂环和六元杂环。五元单杂环五元单杂环六元单杂环六元单杂环ON1.分类分类v稠杂环稠杂环常由常由苯环与单杂环苯环与单杂环稠合或稠合或单杂环互相单杂环互相稠合而成。稠合而成。NNHNNNNH苯环与单杂环苯环与单杂环单杂环与单杂环单杂环与单杂环v主要采用主要采用外文音译法外文音译法，把杂环化合物的英文，把杂环化合物的英文名称的汉字译音加名称的汉字译音加“口口”字旁表示。字旁表示。v呋喃（呋喃（furan）、吡啶（）、吡啶（pyridine）v根据国际通用名称音译，使用方便，缺点是根据国际通用名称音译，使用方便，缺点是名称和结构之间没有任何联系。名称和结构之间没有任何联系。2.命名命名OSNHNSNNHfuran呋喃呋喃pyrrole吡咯吡咯thiophene噻吩噻吩imidazole咪唑咪唑thiazole噻唑噻唑ONNNpyran吡喃吡喃pyridine吡啶吡啶pyrimidine嘧啶嘧啶v五元单杂环五元单杂环v六元单杂环六元单杂环NHNNNNHindole吲哚吲哚purine嘌呤嘌呤v 稠杂环稠杂环Nquinoline喹啉喹啉注注：红色字体的杂环结构必须记住：红色字体的杂环结构必须记住v杂环化合物的编号原则杂环化合物的编号原则OCH3H3C254312,5-二甲基呋喃二甲基呋喃二甲基呋喃二甲基呋喃)NHCH3122-甲基吡咯甲基吡咯甲基吡咯甲基吡咯)NNO23-硝基吡啶硝基吡啶硝基吡啶硝基吡啶)环上有环上有两个或两个以上两个或两个以上相同杂原子时，连接有氢相同杂原子时，连接有氢或取代基的杂原子编号为或取代基的杂原子编号为1，并使这些杂原子所在，并使这些杂原子所在位次的数字之和为最小。位次的数字之和为最小。NNHH3C123454-甲基咪唑甲基咪唑4-氨基嘧啶氨基嘧啶NNNH2OCH3CH3NHC2H52,4-二甲基呋喃二甲基呋喃3-乙基吡咯乙基吡咯NCH3NNCH33-甲基吡啶甲基吡啶4-甲基嘧啶甲基嘧啶练习：练习：13.2 五元杂环化合物五元杂环化合物吡咯吡咯5 56 6共轭体系共轭体系有芳香性有芳香性N：2s22p3NHv吡咯吡咯N上孤对电子参与共轭，环上的电子云密度增上孤对电子参与共轭，环上的电子云密度增加，加，亲电取代亲电取代比比苯容易苯容易。v共轭的结果，使共轭的结果，使NH键的极性增加，有一定的键的极性增加，有一定的酸性酸性13.2.1 结构与性质结构与性质v吡咯吡咯：比苯容易：比苯容易发生亲电取代反应。发生亲电取代反应。13.2.2 亲电取代反应亲电取代反应NH+I2NHIIII四碘吡咯四碘吡咯NaOHv吡咯吡咯具有一定的弱酸性具有一定的弱酸性：13.2.3 吡咯的酸碱性吡咯的酸碱性NH+KOHNK+H2O13.2.6 噻唑、噻嗪及衍生物（噻唑、噻嗪及衍生物（不作要求不作要求）13.2.5 咪唑及衍生物咪唑及衍生物（不作要求不作要求）13.2.4 吡咯的衍生物吡咯的衍生物（不作要求不作要求）N：2s22p3N6 66 6共轭体系共轭体系有芳香性有芳香性v吡啶吡啶N上孤对电子不参与共轭，由于上孤对电子不参与共轭，由于N的电负性较的电负性较C大，使碳环上的电子云密度大，使碳环上的电子云密度降低，降低，亲亲电取代电取代比比苯难苯难。vN上的孤对电子不参与共轭，有一定的上的孤对电子不参与共轭，有一定的碱性。碱性。13.3.1吡啶的结构与性质吡啶的结构与性质13.3 六元杂环化合物六元杂环化合物N+HClNHCl1、吡啶的碱性、吡啶的碱性v吡啶：吡啶：比苯难发生亲电取代反应。比苯难发生亲电取代反应。v在强烈条件下才能进行，取代基主要在强烈条件下才能进行，取代基主要进入进入 位位。N+HNO3+HNO3H2SO430050-60H2SO4NO2NNO22、吡啶的亲电取代反应、吡啶的亲电取代反应3、吡啶的亲核取代反应（、吡啶的亲核取代反应（不作要求不作要求）v亲电取代活性顺序：亲电取代活性顺序：吡咯吡咯苯苯吡啶吡啶4、吡啶的氧化和还原反应、吡啶的氧化和还原反应N+H2PtNH六氢吡啶六氢吡啶（哌啶）（哌啶）v吡啶吡啶的还原加氢比苯容易，生成六氢吡啶（的还原加氢比苯容易，生成六氢吡啶（不作要求不作要求）v吡啶吡啶不易被氧化不易被氧化,但侧链易被氧化但侧链易被氧化NCH3NCOOHKMnO4H+-吡啶甲酸吡啶甲酸13.4 稠杂环化合物（稠杂环化合物（不作要求不作要求）13.3.3 嘧啶及衍生物嘧啶及衍生物（不作要求不作要求）13.3.2 吡啶的衍生物吡啶的衍生物（不作要求不作要求）1、吡啶是六员环、吡咯是五员环，所以吡啶的碱性比吡咯强。、吡啶是六员环、吡咯是五员环，所以吡啶的碱性比吡咯强。（）2、吡咯的碱性比苯胺弱，是因为吡咯氮上只连、吡咯的碱性比苯胺弱，是因为吡咯氮上只连1个氢，而苯个氢，而苯胺氮上连胺氮上连2个氢。个氢。（）3、吡咯和吡啶上的、吡咯和吡啶上的N原子都是原子都是sp2杂化，均与其他碳原子形成杂化，均与其他碳原子形成等电子的共轭体系。等电子的共轭体系。（）4、下列不具有芳香性的是（、下列不具有芳香性的是（）A、吡啶、吡啶 B、吡咯、吡咯 C、环已烯、环已烯 D、苯、苯5、吡啶、吡啶 苯苯 吡咯发生亲电取代反应的活性顺序为（吡咯发生亲电取代反应的活性顺序为（）A、B、C、D、C COONHSCOCOO6 6、下列化合物中属于杂环化合物的是（、下列化合物中属于杂环化合物的是（）A A、B、C、D、7、吡咯比吡啶的碱性弱是因为、吡咯比吡啶的碱性弱是因为（）A、吡咯能够给出质子、吡咯能够给出质子 B、吡咯环比吡啶环小、吡咯环比吡啶环小 C、吡咯的稳定性比吡啶小、吡咯的稳定性比吡啶小 D、吡咯、吡咯N上的孤对电子参与了环的共轭体系，而吡啶上的孤对电子参与了环的共轭体系，而吡啶N没有没有 CD
