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1、第二讲 杂环化合物结构与性能,第一节 饱和杂环化合物,第二节 芳香杂环化合物,第一节 饱和杂环化合物,1.环张力,小环张力较大,张力焓(KJ/mo 106.3 80,2.孤电子对(电负性、偶极矩),3.物态,为什么含氮杂环化合物的沸点异常?,第二节 芳香杂环化合物,饱和化合物,1、五元杂环化合物,A.呋喃:无色液体,存于松木焦油中,b.p.31.36oC.遇盐酸浸湿的松木片呈绿色。B.噻吩:无色有特殊气味的液体,存于煤焦油中,b.p.84.16oC.与吲哚醌在硫酸作用下显兰色。C.吡咯:无色液体,存于煤焦油和骨焦油中,b.p.130 131oC.遇盐酸浸湿的松木片呈红色。,1)物理性质,2)化
2、学性质,结构特点:,成环的所有原子在一个平面上;是一个环闭的共扼体系(5原子6电子体系),键长、键角均匀化;p电子数符合休克尔规则。,因此,具有芳香性。但因O、S、N原子电负性的不同,参与芳构化的能力也不同。其芳性强若之顺序为:,(4)碱性较弱,环易发生亲电取代反应,(5)屏蔽效应,(6)由于呋喃、噻吩、吡咯中的杂原子上的未共用电子对参与了环的共轭体系,使环上的电子云密度增大,故它们都比苯容易发生亲电取代反应,取代通常发生在位上。,2、六元杂环化合物,结构参数与电荷分布,数据表明:吡啶环中因N原子电负性较大,其电荷分布不均匀,键长没有完全平均化。又因氮原子上电子云密度大而具有碱性。,b.碱性,
3、a.水溶性 在水中溶解度大,1)物理性质,pKb 3.6 4.75 8.8 9.3,2)化学性质,吡啶与苯环很相似,N与C处在同一平面上,原子间的 SP2杂化轨道相互交盖,成六个键,键角120,环上每一原子还有一个电子在 P 轨道上,P 轨道与环平面垂直,相互交盖成包括六个原子在内的分子轨道,电子分布在环的上方和下方,每个 C 的第三个 SP2 杂化轨道与 H 的 S 轨道交盖成键,氮原子的第三个SP2杂化轨道上有一对未用电子对。,(5)由于氮原子的电负性,所以氮原子附近电子云密度较高,环上碳原子的密度有所降低,因此吡啶在发生亲电取代反应时,比苯较为困难,取代反应主要发生在位上。,成环的所有原子在一个平面上;是一个环闭的共扼体系(6原子7电子体系),键长、键角均匀化;p电子数符合休克尔规则。,(4)屏蔽效应,