医用有机化学第13章 杂环化合物-2011

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1、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。第13章杂环化合物内容提要:一、杂环化合物的定义、分类与命名二、五元单杂环化合物三、六元单杂环化合物四、稠杂环化合物第13章杂环化合物广义来讲，构成环的原子除了碳原子外，还含有一个或多个非碳原子(杂原子)的化合物称为杂环化合物。常见的杂原子（hetero-atom）：N、O、S。

2、一、杂环化合物的定义、分类与命名（一）定义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。一、杂环化合物的定义、分类与命名（二）杂环化合物的分类和命名单杂环五元杂环、六元杂环。稠杂环苯环和杂环稠合、杂环和杂环稠合。一、杂环化合物的定义、分类与命名五元杂环五元一杂五元二杂1、基本杂环结构（二）杂环化合物的分类和命名六元杂环：其中以吡啶和嘧啶最为重要1、基本杂环结构稠杂环（苯环与杂环稠合）1、基本杂环结构杂环与杂环

3、的稠合：1、基本杂环结构几个重要的含氮杂环化合物吡咯吡啶间氮咪唑和嘧啶咪唑嘧啶吲哚喹啉左并苯吲哚喹啉嘌呤嘧（啶）咪（唑）稠合是嘌呤。记忆口诀：氮五吡咯六吡啶；间氮咪唑和嘧啶；吲哚喹啉左并苯；嘧咪相稠是嘌呤。指出下列杂环化合物中，各含有哪些杂环母核？（1）含嘌呤环和呋喃环（2）含嘧啶和噻唑环2、取代杂环的命名编号的原则：对于单杂环，从杂原子开始，用阿拉伯数字（或α、β、γ）表示；若同一环上有多个杂原子，则按O、S、NH（仲氮）和N（叔氮）的顺序编号。4-甲基咪唑4-methylimidazole5-甲基噻唑5-methylthiazole对于稠杂环则有固定的编号顺序，通常是

4、从一端开始，依次编号，公用的碳原子一般不编号，并尽可能使杂原子的编号较小如喹啉、异喹啉和吲哚。值得注意的是嘌呤，不仅公用碳参与编号，而且编号的顺序很特殊。2、取代杂环的命名有时，为了命名的方便，也将杂环作为取代基，以官能团作为母体来命名。3-吡啶甲酸2-呋喃甲醛(糠醛)3-pyridineformicacid2-furanformaldehyde2、取代杂环的命名Z=O、S、N（一）吡咯、呋喃和噻吩的结构与性质二、五元杂环化合物二、五元杂环化合物Pyroleisanamineandaconjugateddiene,howeveritschemicalpropertiesa

5、renotconsistentwitheitherofstructuralfeatures吡咯的结构：杂原子上的孤对电子，参与闭合的共轭体系。π电子数为6，具有一定的芳香性，芳香性比苯差。芳香性：苯>噻吩>吡咯>呋喃共振能150.6121.387.866.9（kJ·mol-1）结构特点：亲电取代活性比苯大，且α位比β位活泼。（一）吡咯、呋喃和噻吩的结构与性质亲电取代活性比苯大，且α位比β位活泼。富有电子的大π键。电子离域的结果，使得杂原子上的电子云密度降低，环上各碳原子的电子云密度升高（杂原子的活化作用相当于酚羟基），键长在一定程度上发生平均化。（一）吡咯、呋喃和噻吩的结

6、构与性质为什么吡咯分子的偶极矩与四氢吡咯的方向相反？（一）吡咯、呋喃和噻吩的结构与性质五元杂环化合物的亲电取代反应主要发生在α-位（二）亲电取代反应亲电取代反应发生在α-位时，反应活性中间体的正电荷能够得到更有效的分散，体系能量低反应易于进行。故：2、呋喃、吡咯、噻吩在酸性条件下都可发生质子化。吡咯在强酸作用下会发生聚合生成吡咯红；呋喃在稀酸水溶液中质子化发生在氧上，会导致开环反应发生。相对来说噻吩对于酸比较稳定。1、呋喃、吡咯、噻吩对氧化剂都敏感，遇到氧化剂时环都很容易被破坏。五元杂环的反应有两点需要注意：（二）亲电取代反应1、卤代反应反应强烈，易得多卤取代物。为了得一

7、卤代(Cl,Br)产物，要采用低温、溶剂稀释等温和条件。2、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，且在低温下进行。乙酰硝酸酯2-硝基噻吩（主）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2、硝化反应3、磺化反应吡咯、呋喃不太稳定，磺化时直接使用质子酸会发生聚合或开环，所以使用较温和的磺化剂：吡啶与三氧化硫的加合物。Α-呋喃磺酸或呋喃-2-磺酸噻吩环较稳定，磺化可在室温下直接使用浓硫酸，生成的α-噻吩磺酸溶于浓硫酸。苯在室温下不