第四章杂环化合物

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1、第四章杂环本章讲授提要第一节杂环化合物的定义、分类与命名第二节五元单杂环化合物第三节唑第四节六元杂环化合物—吡啶第五节喹啉和异喹啉第六节嘧啶与嘌呤第七节生物碱概述杂环化合物广泛地存在于自然界，是有机化合物中数目最庞大的一类。邢其毅先生在给花文廷《杂环化合物》一书的序言中写到：杂环化合物占有机化合物总数的65%，论文占有机化学的1／3…..。生物体内具有重要生理功能的两大色素：血红素和叶绿素具有杂环；对生物的生长、繁殖、遗传、变异起决定性作用的核酸具有杂环；此外，天然和人工合成的大多数色素、酶、染料、某些助剂，一些

2、特殊的高分子材料以及人类赖以生存所必须的、大量的医药、农药也含有杂环。因而杂环化合物在发达国家受到了化学家们的普遍重视。第一节杂环化合物的定义、分类、与命名一、定义从广义上来讲，组成环状化合物的原子除碳外，还有其它的原子时，这样的化合物就叫杂环化合物。但习惯上不是如此。如：环氧乙烷氮杂环丙烷γ-丁酸内酯γ-丁内酰胺马来酸酐这些化合物中虽然含有杂原子，但不稳定易开环，性质类似于开链化合物。习惯上认为的杂环化合物是：定义：含有杂原子，具有芳香性或一定程度稳定性的环状化合物叫杂环化合物。二、分类与命名一）、分类呋喃咪唑

3、吡啶嘧啶吲哚嘌呤二、杂环化合物的命名1.译音法根据杂环化合物的英文名称，选择带“口”字偏旁的同音汉字来命名。呋喃噻吩吡咯咪唑噻唑(furan)(thiophene)(pyrrole)(imidazole)(thiazole)OSNHSNNNH吡啶吡喃嘧啶吡嗪吲哚(pyridine)(pyran)(pyrimidine)(pyrazine)(indole)喹啉异喹啉嘌呤苯并噻唑(quinoline)(isoquinoline)(purine)(benzothiazole)NHNONNNNNNSNNNNNH2.系统命

4、名法适用于杂环衍生物的命名(1)选母体与芳香族化合物命名原则类似，当杂环上连有－R、－X、－OH、－NH2等取代基时，以杂环为母体；如果连有－CHO、－COOH、－SO3H等时，把杂环作为取代基。(2)杂环编号杂环上连有取代基时，需要给杂环编号，编号规则如下。O12345_CHOaba¢b¢12345N678OHbag8-羟基喹啉（不叫8-喹啉酚）2-呋喃甲醛（糠醛）(α-呋喃甲醛)①从杂原子开始编号，杂原子位次为1。当环上只有一个杂原子时，也可把与杂原子直接相连的碳原子称为α位，其后依次为β位和γ位。②若含有多

5、个相同的杂原子，则从连有氢或取代基的杂原子开始编号，并使其他杂原子的位次尽可能最小。（4-甲基咪唑）（4-氯噻唑）③若含有不相同的杂原子，按O、S、N的顺序编号2NNHCH3_134512345_ClSN某些特殊的稠杂环，不符合以上编号规则，有其特定的编号6-氨基嘌呤（不叫6-嘌呤胺）当N上连有取代基时，往往用“N”表示取代基的位置（N-甲基吡啶）12345678NNNNNHNH2123456789COOH4-异喹啉甲酸N__________CH3第二节五元单杂环化合物一、呋喃、吡咯、噻吩的物理性质与结构呋喃：存

6、在于松木焦油中，有氯仿味。bp：31℃吡咯：存在于煤焦油和骨胶油中，有苯胺味bp：131℃噻吩：存在于煤焦油中，有特殊气味。bp：84℃1、物理性质2、结构呋喃、噻吩、吡咯的结构OSNH呋喃........O噻吩........S吡咯......NH唑的命名原子是氮时，则该杂环化合物称为唑。含有两个杂原子的五元杂环，若至少有一个杂呋喃(furan)吡咯(pyrrole)噻吩(thiophene)含一个杂原子的五元杂环吡唑(pyrazole)咪唑(inidazole)噻唑(thiazole)噁唑(oxazole)二

7、、呋喃、吡咯、噻吩的化学性质呋喃、吡咯、噻吩都具有芳香性，都能够进行亲电取代反应要有意识地将他们的反应活性与苯进行比较。＞＞＞＞六元杂环化合物吡啶(pyridine)哒嗪(pyridazine)嘧啶(pyrimidine)吡嗪(pyrazine)吡喃(pyran)α-吡喃酮(α-pyrone)γ-吡喃酮(γ-pyrone)2、呋喃、噻吩、吡咯及吡啶的化学性质一、取代反应1、卤代2、硝化3、磺化二、加成反应三、鉴别反应四、酸碱性五元杂环化合物的亲电取代反应主要发生在α—位1、取代反应亲电取代反应发生在α—位时，反

8、应活性中间体的正电核能够得到更有效的分散，体系能量低反应易于进行。故：吡咯红吡咯在酸性条件下发生的聚合：呋喃在酸性条件下发生的开环：1）硝化反应呋喃,吡咯和噻吩易氧化,一般不用硝酸直接硝化;通常用比较温和的非质子硝化剂，且反应在低温下进行。乙酰硝酸酯2—硝基噻吩3—硝基噻吩呋喃的硝化比较特殊,相当于先进行1，4—加成,然后再加热或用吡啶除去乙酸,得到硝化产物。2—硝基呋喃