1、第第17章章 杂环化合物杂环化合物 基本要求：基本要求：1. 1. 掌握五元杂环化合物（掌握五元杂环化合物（呋喃、吡咯、噻吩、糠醛呋喃、吡咯、噻吩、糠醛）的命名、结构和芳香性；的命名、结构和芳香性； 掌握掌握五元杂环化合物的典型五元杂环化合物的典型反应反应（重点重点）；）；2. 2. 掌握六元杂环化合物（掌握六元杂环化合物（吡啶吡啶、嘧啶）的命名、结、嘧啶）的命名、结构和芳香性；掌握构和芳香性；掌握六元杂环化合物的典型反应六元杂环化合物的典型反应（碱性；碱性；亲电取代反应；还原反应；烷基吡啶侧链上的反应亲电取代反应；还原反应；烷基吡啶侧链上的反应）（重点，难点重点，难点）。）。3. 3. 掌握
2、掌握稠杂环化合物稠杂环化合物（吲哚、喹啉、异喹啉吲哚、喹啉、异喹啉）的命）的命名、结构和芳香性；掌握名、结构和芳香性；掌握稠杂环化合物的典型反应稠杂环化合物的典型反应（碱性；亲电取代反应；亲核取代反应；还原反应；（碱性；亲电取代反应；亲核取代反应；还原反应；氧化反应）氧化反应）（重点，难点重点，难点）。）。7. 7. 掌握掌握喹啉喹啉的合成方法。的合成方法。杂环化合物杂环化合物： 构成环的原子构成环的原子除碳原子外还有其它原子除碳原子外还有其它原子的一类环的一类环状化合物状化合物 ，常见的杂原子是，常见的杂原子是O,N,S。 ONH2NHNH HOSCOOHCH3H2O头孢氨苄头孢氨苄(先锋霉
3、素先锋霉素IV)NNNNFeCHCH2H3CCH3CHCH2H3CHOOCCH2CH2CH2CH2COOHCH3血红素血红素(heme)四氢呋喃四氢呋喃 哌啶哌啶 吡啶吡啶ONNH自然界自然界中的杂环化合物中的杂环化合物NNNNOOOCH3OORMgR = CH3 Chloropgyll aR= CHO Chloropgyll bROOHRONCH3HR,R = H Morphine baseR,R = H3CCOHeroinR = CH3, R = H Codeine吗啡碱吗啡碱海洛因海洛因可待因可待因17.1 杂环化合物的分类、命名杂环化合物的分类、命名杂环杂环非芳香性杂环非芳香性杂环 芳
4、香性杂环芳香性杂环 非芳香性杂环非芳香性杂环:四氢吡咯四氢吡咯 六氢吡啶六氢吡啶OOO四氢呋喃四氢呋喃 1,4二氧六环二氧六环NNNHH(1氮杂二环氮杂二环2.2.2辛烷辛烷) 奎宁环奎宁环 芳杂环化合物芳杂环化合物 :五元杂环：五元杂环： 呋喃呋喃 噻吩噻吩 吡咯吡咯furan thiophene pyrrole OSNH吡唑吡唑 咪唑咪唑 唑唑 噻唑噻唑pyrazole imidazole oxazole thiazole NNNNONSNHH六元杂环：六元杂环： 吡啶吡啶pyridine 哒嗪哒嗪 嘧啶嘧啶 吡嗪吡嗪pyridazine pyrimidine pyrazine NNNNN
5、NNOSNH苯并呋喃苯并呋喃 苯并噻吩苯并噻吩 吲哚吲哚(苯并吡咯苯并吡咯)benzofuran thionaphthene indole 稠杂环：稠杂环：苯并咪唑苯并咪唑 苯并苯并 唑唑 苯并噻唑苯并噻唑 嘌呤嘌呤benzomidazole benzoxazole benzothiazole purine NNHONSNNNNNHNNN 喹啉喹啉 异喹啉异喹啉 吖啶吖啶quinoline isoquinoline acridine 杂环化合物的命名杂环化合物的命名 杂环化合物的命名一般采用音译的方法，即根据其杂环化合物的命名一般采用音译的方法，即根据其英文读音，用同音汉字左边加上英文读音，用
6、同音汉字左边加上“口口”字旁表示。字旁表示。 杂环的编号杂环的编号 一般从一般从杂原子开始杂原子开始；当环上当环上有两个或两个以上的杂有两个或两个以上的杂原子原子时，应使时，应使杂原子的编号尽可能小杂原子的编号尽可能小；对于不同的杂；对于不同的杂原子，按原子，按OSN的顺序编号。的顺序编号。 对于含一个杂原子的杂环也可把靠近杂原子的位置叫对于含一个杂原子的杂环也可把靠近杂原子的位置叫做做位，其次为位，其次为和和位。位。 N5甲基噻唑甲基噻唑 6甲氧基苯并甲氧基苯并 唑唑 稠杂环化合物的编号一般有固定的编号顺序稠杂环化合物的编号一般有固定的编号顺序。如：。如： 17.2.1 结构和芳香性结构和芳
7、香性 17.2 五元单杂环化合物五元单杂环化合物呋喃、噻吩和吡咯呋喃、噻吩和吡咯NHHHHHsp2 杂化杂化参与大参与大键生成键生成的的p轨道中的电子轨道中的电子NH符合休克尔规则，具有芳香性。符合休克尔规则，具有芳香性。 呋喃呋喃 噻吩噻吩 杂原子以未共用电子对参与环的共轭，具有杂原子以未共用电子对参与环的共轭，具有给电子给电子的共轭效应的共轭效应，使得环上电子云密度比苯环大，称其为，使得环上电子云密度比苯环大，称其为富富电子芳杂环电子芳杂环。1.061.100.68NH1.021.080.90O1.041.060.80S五元杂环化合物中各原子的电子云密度如下五元杂环化合物中各原子的电子云密
8、度如下： 比苯比苯容易容易进行亲电取代反应进行亲电取代反应； 亲电取代反应首先发生亲电取代反应首先发生在在位位。 核磁共振信号大都出现在核磁共振信号大都出现在较低场较低场(芳香性又一证据芳香性又一证据) O 6.24 7.29S 7.18 6.99 NH 6.68 6.22 6.28 6.43呋喃、吡咯和噻吩的芳香性：呋喃、吡咯和噻吩的芳香性： 呋喃、噻吩、吡咯及环戊二烯的键长呋喃、噻吩、吡咯及环戊二烯的键长/nmXC1(单键单键) C2C3 C3C4 呋喃呋喃 0.1362(0.143) 0.1361 0.1430噻吩噻吩 0.1714(0.182) 0.1370 0.1423吡咯吡咯 0.
9、1370(0.147) 0.1382 0.1417 环戊二烯环戊二烯 0.1502 0.1341 0.1455 XX=O,S,NH,CH2CCCC键长键长/nm0.1540.134比苯环差比苯环差芳香性：苯芳香性：苯 噻吩噻吩 吡咯吡咯 呋喃呋喃 17.2.2 五元杂环化合物的化学性质五元杂环化合物的化学性质它们在亲电取代反应中，使用它们在亲电取代反应中，使用温和的试剂温和的试剂：1. 硝化硝化 一般采用一般采用硝酸乙酰酯硝酸乙酰酯 CH3COONO2作硝化剂作硝化剂 XX = NH,O,S 杂原子的杂原子的C 效应，增加了杂环的效应，增加了杂环的 亲电取代反应的活性。亲电取代反应的活性。亲电
10、取代反应活性顺序：亲电取代反应活性顺序：NOSHA. 亲电取代反应亲电取代反应S+ H2SO4(浓浓) )室室温温SSO3H噻噻吩吩2磺磺酸酸(75%) 煤焦油中提取的苯含煤焦油中提取的苯含0.5% 噻吩。这是制取无噻噻吩。这是制取无噻吩苯的一种方法吩苯的一种方法.2. 磺化磺化 吡咯、呋喃通常采用吡咯、呋喃通常采用吡啶与吡啶与SO3的加合物的加合物：N+ SO3NSO3噻吩可直接噻吩可直接用用硫酸磺化硫酸磺化SH2SO4r. t.SSO3H&3. 卤化卤化 采用采用溶剂稀释、低温溶剂稀释、低温O+ Br2OO0OBr C溴溴代代呋喃(90%)S+ Br2室室温温SBr C溴溴代代噻噻吩吩Ac
11、OH4. FriedelCrafts酰基化酰基化 催化剂：催化剂： SnCl4, BF3等等(催化活性较弱）催化活性较弱） 吡咯、呋喃、噻吩亲电取代反应的定位规律：吡咯、呋喃、噻吩亲电取代反应的定位规律：SCOOH+ Br2SCOOHBr3-噻吩甲酸3-噻吩甲酸5-溴-25Y=O, S, N G邻、对位定位基邻、对位定位基, , 第二个基团进入与第二个基团进入与G相邻的相邻的位，位， 即即C-2位。位。 G间位定位基间位定位基, , 第二个基团进入与第二个基团进入与G间位的间位的位，位， 即即C-5位。位。YG21345无论无论G是什么基团，是什么基团，第二个基团均进入第二个基团均进入C-5位
12、。位。 O21345GY21345GY=S, N G邻、对位定位基邻、对位定位基, , 第二个基团进入第二个基团进入C-5位。位。 G间位定位基间位定位基, , 第二个基团进入第二个基团进入C-4位。位。B. 加成反应加成反应OSNHH2 / PdH2 / PdOSNHH2 / MoS2SRRRRNiSSCCORORRaney NiRaney NiH2H2CCOROR+NiS+C. 吡咯的酸碱性吡咯的酸碱性原因：原因：吡咯氮原子上的未共用电子对参与整个环上吡咯氮原子上的未共用电子对参与整个环上的共轭体系，从而使氮原子上的电子云密度降低，的共轭体系，从而使氮原子上的电子云密度降低，给电子能力减弱给电子能力减弱。NHNRRHROHPhOHNHNK+KH2 -呋喃甲醛（糠醛）呋喃甲醛（糠醛）:不含不含H的醛，的醛，化学性质与苯化学性质与苯甲醛相似甲醛相似。
