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1、第十八章 杂环化合物(Heterocyclic compounds),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。,最常见的杂原子：氧、氮和硫。,一.分类和命名,命名 音译名,一.分类和命名 命名 音译名,编号从杂原子开始。遇两相同杂原子,则由带取代基(或H)的 杂原子开始。含多个不同杂原子,则按 O S N 顺序编号。,咪唑 噻唑 噁唑 嘧啶,稠杂环的编号,吲哚 嘌呤 喹啉,编号从杂原子开始。遇两相同杂原子,则由带取代基(或H)的,5-硝基-2-呋喃甲醛 N,N-二乙基-3-吡 啶甲酰胺,1,3,7-三甲基嘌呤-2,6-二酮,将取代基名称连同位号置杂环名前或名后。,环上有取代基的杂环
2、,噻吩并吡咯 萘并呋喃 5-苯基咪唑并2,1-b噻唑噻吩并3,2-b吡咯 萘并1,2-b呋喃,5-硝基-2-呋喃甲醛 N,N-二乙基-3-吡,二.五元杂环化合物,1.含一个杂原子的五元杂环化合物,1)呋喃、吡咯、噻吩的结构与物理性质,碳原子P轨道中有一个电子，杂原子P轨道中有两个电子，形成环状离域大键。电子数:6 有芳香性。,离域能,二.五元杂环化合物 1.含一个杂原子的五元杂环化合,环上氢核的化学位移出现在低场。,偶极矩,酸碱性,吡咯没有碱性,具有一定程度的酸性(pka=17.5),环上氢核的化学位移出现在低场。偶极矩,(1)亲电取代反应,杂原子具有+C效应，活化杂环。亲电取代反应活性顺序：
3、吡咯 呋喃 噻吩 苯。,2)呋喃、噻吩、吡咯的反应,试推断呋喃、吡咯、噻吩发生亲电取代反应，比苯容易发生 还是难发生？,位比位活泼。亲电取代主要发生在位。,亲电取代发生在位还是位？,(1)亲电取代反应 杂原子具有+C效应，活,分析 中间体共振结构杂化体的稳定性,分析 中间体共振结构杂化体的稳定性,取代呋喃、噻吩、吡咯的定位效应,取代呋喃、噻吩、吡咯的定位效应,试写出5-甲基-2-甲氧基噻吩和3-硝基吡咯的一硝化产物的结 构式并解释之。,(2)加成反应,试写出5-甲基-2-甲氧基噻吩和3-硝基吡咯的一硝化产物,3)呋喃、噻吩、吡咯的制备,1,4-二羰基化合物。TsOH(或P2O5)，P2S5，N
4、H3。,3)呋喃、噻吩、吡咯的制备 1,4-二羰基化合物。TsOH,4)呋喃、吡咯、噻吩的衍生物,(1)糠醛,给出下列反应的产物结构、名称及反应类型。,4)呋喃、吡咯、噻吩的衍生物(1)糠醛 给出下列,灵菌红素 卟吩胆色素原,卟吩由四个吡咯和四个次甲基(=CH)交替相连组成的共轭体系。,卟吩呈平面结构，环中间的空隙里四个氮原子可分别以共价键、配价键与不同的金属离子结合。,(2)叶绿素、血红素和维生素B12,灵菌红素,2.含两个杂原子的五元杂环化合物,吡唑 噻唑 噁唑 异噁唑,(3)电致发光材料,1).结构与物理性质,2.含两个杂原子的五元杂环化合物 吡唑,碱性,试推测噁唑与咪唑及1,2唑与相应
5、的1,3唑的碱性大小。,试比较咪唑与吡咯酸碱性的不同，并指出咪唑哪一个N原子 是碱性中心。,碱性 试推测噁唑与咪唑及1,2唑与相,互变异构,2)唑的亲电取代反应,1,2-唑亲电取代发生在C-4位；1,3-唑主要发生在C-4位。,试分析中间体正离子的稳定性 教材p888,互变异构 2)唑的亲电取代反应 1,2-唑亲电取代发,3)唑的衍生物,3)唑的衍生物,维生素B1 青霉素G,三.六元杂环化合物,1)结构与物理性质,1.吡啶,A.吡啶有无芳香性？B.吡啶是否具有碱性？C.吡啶盐有无芳香性？D.为什么哌啶的碱性比吡啶强？,问题,维生素B1,环氮的碱性与亲核性,环氮的碱性与亲核性,2)吡啶环上的亲电
6、取代反应,反应发生在位。、位不发生反应。,问题,吡啶的亲电取代反应活性是大于苯还是小于苯？若发生亲电取代,则反应发生在哪一个位？,试通过共振式分析中间体正离子的稳定性。教材 p898,3)吡啶环上的亲核取代反应,吡啶环容易发生亲核取代反应。、位，以位为主。,2)吡啶环上的亲电取代反应 反应发生在,分析中间体的共振结构 亲核试剂进攻位：,教材：901,分析中间体的共振结构 亲核试剂进攻位：教材：901,问题 3-氯吡啶和CH3ONa能发生亲核取代反应吗？,4)氧化与还原,烟碱(尼古丁)烟酸 烟酰胺,-吡啶甲酸,哌啶(六氢吡啶),问题 3-氯吡啶和CH3ONa能发生亲核取代反应吗？,2.嘧啶,N(
7、sp2)。成环的碳、氮都以一个P电子参与共轭。易发生亲核取代，不易进行亲电取代。,尿嘧啶 胞嘧啶,胸腺嘧啶,脱氧胸苷,2.嘧啶N(sp2)。成环的碳、氮都以一个P电子参与,四.吲哚、嘌呤、喹啉、异喹啉,试分析 亲电取代发生在苯环还是杂环上?并指出具体位置。,亲电取代主要发生在杂环3位,1.吲哚,四.吲哚、嘌呤、喹啉、异喹啉 试分析 亲电取,利血平,-吲哚丁酸,色氨酸,2.嘌呤,两个互变异构体的平衡体系,9H-嘌呤 7H-嘌呤,利血平-吲哚丁酸色氨酸 2.嘌呤 两个互变异构体的,核酸中存在的嘌呤环系：,腺嘌呤 鸟嘌呤 腺嘌呤核苷（腺苷）,3.喹啉、异喹啉,1)亲电取代反应,试推测亲电试剂进入的位置,核酸中存在的嘌呤环系：腺嘌呤,2)亲核取代反应,3)氧化及还原,衍生物,扑疟喹啉 10-羟基喜树碱,2)亲核取代反应 3)氧化及还原 衍生物,
