第十七章杂环化合物

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1、第十七章杂环化合物一、教学目的及要求1.了解一些常见的重要杂环化合物化学性质二、教学重点与难点2.杂环化合物化学性质三、教学方法启发式引言杂环化合物是指组成环的原子中含有除碳以外的原子(杂原子——常见的是N、O、S等)的环状化合物。杂环化合物不包括极易开环的含杂原子的环状化合物，例如：本章我们只讨论芳香族杂环化合物。在具有生物活性的天然化合物中，大多数是杂环化合物。例如，中草药的有效成分生物碱大多是杂环化合物；动植物体内起重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基都是含氮杂环；一些维生素、抗菌素、植物色素、植物染料、合成染料都

2、含有杂环。一、杂环化合物的分类1.分类杂环从结构上大体分为：单杂环和稠杂环两类。二、命名杂环化合物的命名比较复杂，现在一般通用的有两种类型的命名方法。一种是按照化合物的西文名称音译，另一种是根据相应的碳环化合物名称类比命名。杂环的命名常用音译法，是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。1.单杂环的命名方法①写出杂环化合物的基本名称，如下：     furanpyrrolethiophene imidazoleoxazole呋喃吡咯噻吩咪唑噁唑      t

3、hiazolepyranpyridinepyrimidinepyrazine噻唑吡喃吡啶嘧啶吡嗪②将杂环上每个"环节"原子编号，并使杂原子处在最小号数位置，如果一个环上有两个或多个不同种类的杂原子时，则规定按O，S，N，…顺序使其位号由小到大。例如：两个或多个不同种类的杂原子时，则规定按O，S，N，…顺序使其位号由小到大。例如：             ③当环上有取代基时，先将取代基的名称放在杂环基本名称（或称主体环名称）的前面，并把主体环的位号写在取代基名称的前面，以表示取代基在主体环

4、上的位置。如果杂环分子上有两个或两个以上取代基时，则按照最低系列原则编号。例如：     3—甲基吡啶   1,3—二甲基吡咯(不是1,4—二甲基吡咯)④对于不同程度饱和的杂环化合物，命名时不但要标明氢化（饱和）的程度，而且要标示出氢化的位置，用中文数字标明其数目，用阿拉伯数字标明其位置，全氢化物可只标明数目。例如：      四氢呋喃  六氢呋喃   2,3—二氢吡咯2,5—二氢吡咯2．稠杂环命名方法①对于一些简单的稠杂环，可以直接采用与单杂环相同的命名方法，例如：      indole        quin

5、oline      purine      carbazole吲哚            喹啉            嘌啉        咔唑②对于大多数稠杂环的命名方法，是确定稠杂环中的主体环（当然必须是分子中的杂环部分），并以它的名字作为整个稠环分子的基本名称，其它与之骈合的环的名字都看成是这个专主体环的前缀而放在主体环名称的前面，如下式所示。benzothiazole苯骈噻唑当稠环中的主体环和骈合环具有非专一位置时，则要标明用以骈合的主体环的边号。边序号是用a,b,c,d,…表示的，并规定1-2位间的键（边）为a,2

6、-3位间者为b等，按顺序标记。最后把骈合边的边序号放在骈合环和主体环的名称之间，并以方括号括起来。例如：苯     喹啉         苯骈[g]喹啉第二节五元杂环化合物一、呋喃、噻吩、吡咯杂环的结构呋喃、噻吩、吡咯在结构上具有共同点，即构成环的五个原子都为sp2杂化，故成环的五个原子处在同一平面，杂原子上的孤对电子参与共轭形成共轭体系，其π电子数符合休克尔规则（π电子数=4n+2），所以，它们都具有芳香性。二、呋喃、噻吩、吡咯的性质呋喃、噻吩和吡咯中，碳原子和杂原子均以sp2杂化轨道互相连接成σ健，并且在一个平面上，每个

7、碳原子及杂原子上均有一个p轨道互相平行，在碳原子的p轨道中有一个p电子，在杂原子的p轨道中有两个p电子，形成一个环形的封闭的π电子的共轭体系。这与休克尔的4n+2规则相符，因此这些杂环或多或少的具有与苯类似的性质，故称之为芳香杂环化合物。芳香性大小,试验结果表明:1．亲电取代反应从结构上分析，五元杂环为p56共轭体系，电荷密度比苯大，如以苯环上碳原子的电荷密度为标准（作为0），则五元杂环化合物的有效电荷分布为：强调：①五元杂环有芳香性，但其芳香性不如苯环，因环上的π电子云密度比苯环大，且分布不匀，它们在亲电取代反应中的速率也

8、比要苯快得多。②亲电取代反应的活性为：吡咯>呋喃>噻吩>苯，主要进入α-位。③吡咯、呋喃、噻吩的亲电取代反应，对试剂及反应条件必须有所选择和控制。卤代反应：不需要催化剂，要在较低温度和进行；硝化反应：不能用混酸硝化，一般是用乙酰基硝酸酯(CH3COONO2)作硝化试剂，在低温下进行；磺化反