第十七章杂环化合物
时间：2025-03-11
有机化学各章第一章 绪论 第二章 饱和烃：烷烃和环烷烃 第三章 不饱和烃：烯烃和炔烃 第四章二烯烃 共轭体系 共振论 第五章 芳烃 芳香性 第六章 立体化学 第七章 卤代烃 相转移催化反应 邻基效应 第八章 有机化合物波普分析 第九章 醇和酚 第十章 醚和环氧化合物 第十一章 醛、酮和醌 第十二章羧酸 第十三章羧酸衍生物 第十四章β-二羰基化合物 第十五章有机含氮化合物 第十六章有机含硫、含磷和含硅 化合物 第十七章杂环化合物 第十八章类脂类 第十九章碳水化合物 第二十章氨基酸、蛋白质和核酸
第十七章杂环化合物17.1 17.2 17.3 17.4 17.5 杂环化合物的分类和命名 杂环化合物的结构和芳香性 五元环杂环化合物 六元环杂环化合物 嘧啶、嘌呤及其衍生物
Back
第十七章杂环化合物环状化合物包括： ①碳环化合物 ②杂环化合物构成环的原子除碳原子外还有其它原子的一类环状化 合物称· 为杂环化合物。这些其它原子称为杂原子，最常见的杂原子 有O,S,N等。 常见的环有五元环和六元环及稠环。 如：N H
O
S
N
N
对于内酯、内酰胺、环氧化物等属于杂环化合物，但由于其性 质与相应链状酯、酸酐、酰胺、环醚等性质相似，称为非芳香性杂 环。通常杂环化合物不研究这些化合物，而研究芳香性杂环。O OO O
N
OO
O
N H
O
O
杂环化合物在人们的现实生活中有着极其重要的地位，自然界随 处可以见到它们的踪影。绝大多数药物和半数以上的其它有机化合物为 环化合物；碳水化合物(为生命提供能量)、叶绿素(为植物提供绿色， 是绿色植物进行光合作用不可缺少的物质)、血红素(赋予血液以鲜红的 颜色，是高等动物体内输送氧的物质)都是杂环化合物；核酸中的杂环 (嘧啶和嘌呤)部分对DNA的复制起着至关重要的作用，并使生命得以代 代相传；杂环化合物通常是酶和辅酶中催化生化反应的活性部位。正是 由于上述等杂环化合物的存在，万物才有了勃勃生机。
叶绿素a(R=CH3),叶绿素b(R:CHO)
1993年发现的一种高效抗癌物质
17.1 杂环化合物的分类和命名1、杂环化合物的分类 ①按芳香性 a.非芳香性杂环化合物
b.芳香性杂环化合物 (本章讨论) ②按环的大小 a.五元环；b.六元环； ③杂原子个数 a.一个杂原子；b.多个杂原子 ④环的个数 a. 氮杂环 b.稠环 2、杂环化合物的命名 杂环化合物的命名各国多采用习惯命名法，我国目前一般采 用译音，并带“口”子旁。OSN HN
呋喃(furan)
噻酚(thiophene)
吡咯(pyrrole)N
吡啶(pyridine)N N
N
N H
S
喹啉(quinoline) 吲哚(indole)
噻唑(thiazole)
嘧啶(pyrrole)
若环上有取代基时，编号为杂原子为一号位，若有多个杂
原 子，则杂原子位次最小；杂原子不同时，按O、S、N的顺序编号。4 5 3 24 5 3 2
H3CCOOH5
4
4
N32
N32
O1
CHO
H3C
5
6
N1
S1
N1
2-呋喃甲醛β' H3C α ' β α
3-吡啶甲酸4γ
4-甲基咪唑COOHβ '53 β 2α
5-甲基噻唑COOHβ α
O
CH3
α'6
N1
N H
α,α′-二甲基呋喃
γ-吡啶甲酸
β-吲哚甲酸Back
一些杂环化合物见表17-1 另一种命名方法是根据相应碳环来命名。
O
S
N H
N
N
茂
氧(杂)茂 硫(杂)茂 氮(杂)茂 苯
氮(杂)苯
萘
氮(杂)萘
17.2 杂环化合物的结构和芳香性1、五元环杂环化合物 (1)结构和芳香性 环上原子同平面，并为sp2杂化，符合休克尔4n+2规则，具有芳香性。
第二对位共用 电子对在sp2轨 道上
呋喃、吡咯和噻吩的离域能分别为67kJ· -1、88 kJ· -1和117 mol mol kJ· -1,比苯的离域能(150.5kJ· -1)低，但比大多数共轭二烯烃的 mol mol 离域能(约12~28kJ· -1)要大得多。此外，它们还容易发生亲电取代 mol 反应。它们的各原子间的键长都有一定程度平均化，如表18-3所示。 这些证据均表明它们具有芳香性。许多实验结果表明，芳香性按苯、 噻吩、吡咯、呋喃的次序递减。
表18-3 键长 (单位：nm)X-C1) 呋喃 噻吩 吡咯 环戊二烯 0.1362 (0.143) 0.1714 (0.182) 0.1370 (0.147) 0.1502 C2-C32) 0.1361 0.1370 0.1382 0.1341 C3-C43) 0.1430 0.1423 0.1417 0.1455
X X = O, S, NH, CH2
1)括号内数据为单键键长；2)C=C键长0.134;3)C-C键长0.154
核磁共振： 环上的氢受离域电子环流的影响，它们的核磁共振信号都出现在 低场，这也是它们具有芳香性的一种标志。由于杂原子的诱导效应， α-H的δ值较大(环戊二烯则正相反)δ 6.24δ 6.99δ 6.22δ 6.43
O
δ 7.29
S
δ 7.18
N H
δ 6.68
C H2
δ 6.28
2、六元环杂环化合物
吡啶是典型的六元环芳香杂环化合物，环是平面型的，五个 碳原子和一个氮原子均以sp2杂化轨道形成σ键构成环，环上有 4n+2(n=1)个p电子构成芳香π体系。在氮原子上还有一对未共用 电子，它们在sp2杂化轨道中，并不与π体系发生作用。0.140nm 0.139nmδ 7.55 δ 7.16
N 0.134nm
N
δ 8.52
吡啶的共振结构N .. N ..
+ + .. N .. .. N .. .. N .. +
发生亲电取代反应的活性：五元环>苯>吡啶 电子云密度分布：0 0 0 0 0 0+0.18 +0.05-0.06
-0.04+0.15
-0.02 -0.03
N H
-0.10 +0.32
-0.06
Back
N
S
O
第十七章杂环化合物.doc
将本文的Word文档下载到电脑
