有机化学课件第十六章

有机化学人教版,东北大学,陈锋编

有机化学 Organic Chemistry教材:高鸿宾 主编 高等教育出版社

第十六章 杂环化合物制作： 陈 锋

东北大学理学院化学系

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第十六章

杂环化合物

杂环化合物：参与成环的原子除碳原子外，还有其它 元素的原子，这类环状化合物叫做杂环化合物 一般把除碳以外的成环原子叫杂原子，常见的杂原子 有氧、硫和氮：

环系中可含一个、两个或多个相同或不同的杂原子。

环可以有三元环、四元环、五元环、六元环或更大， 可以是稠合的环。 杂环化合物种类繁多，约占全部已知有机化合物的 三分之一。

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已经学过的杂环化合物： 这些化合物的性质与相应的脂肪族化合物相近。

本章介绍的是具有不同芳香性的杂环化合物 (简称芳杂化合物)。

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16.1 杂环化合物的分类和命名 按骨架分类:五元杂环、六元杂环;单杂环和稠杂环等。 命名——按英文音译。常见的杂环有：

呋喃

噻吩

吡咯

吡啶

喹啉

噻唑

嘧啶

吲哚

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16.1 杂环化合物的分类和命名一. 杂环化合物的分类： 按环的形式分：单杂环和稠杂环(一)

单环杂环一杂五环O N H S

五元杂环二杂五环

呋喃 FuranN N H

吡咯 PyrroleN N H

噻吩 ThiophenN S

吡唑

咪唑

噻唑

Pyrazol

Imidazol

Thiazol

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一杂六环 六元杂环 二杂六环N

NN

吡啶 Pyridine嘧啶 Primidine

三杂六

三聚氰胺

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二. 杂环化合物的命名1. 音译法 即按照英文名称的译音，选用同音汉字，在加上“口”旁以表 示环状化合物。 如：

O呋喃 Furan

N吡咯 Pyrrole

S噻吩 Thiophen

N

N

吡啶

喹啉

Pyridine

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杂环分类五 元 杂 环

碳环母核4 5 3

重要的杂环4 5 3

单

N S 噻吩 N 吡咯4 3 5

N

O1

2

S1

2

N咪唑N

环戊二烯

呋喃4

噻唑

杂5 3

N2

环

六 元 杂 环

6

N N1 2

6

N

N1

N

苯 吡啶

哒嗪

嘧啶

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吡嗪

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杂环分类

碳环母核

重要的杂环

N

稠

N

苯

喹啉

异喹啉 N

杂 茚 环 蒽

N 吲哚8 7

O苯并呋喃9

N

嘌呤2

1

65

吖啶

10

N

3

4

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当环上有取代基时：

⑴以杂环为母体，编号时从杂原子开始，将杂原子编为1号， 依次1,2,3···,或与杂原子相邻的碳原子遍为α,依 ··· 次为α,β,γ······ CH-3

O

-Br

2 -溴呋喃 α-溴呋喃

N

4 -甲基吡啶 γ-甲基吡啶

⑵当环上有两个或两个以上的杂原子时，应使杂原子所在的位次 数字最小；当环上有不同杂原子时，按O→S→N的次序编号。H 3C 5 N1 H 4 N3 2

4

N

3 2

4-甲基咪唑

H3C

5 S 1

5-甲基噻吩

⑶环上连有不同取代基时，编号时遵守次序规则及最低系列原则CH3- -CH3

O

2,4 -二甲基呋喃

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含有两个或以上的相同杂原子的单杂环衍生

物，编 号从连有取代基(或氢原子)的那个杂原子开始，顺 序定位，使另一个杂原子的位次保持最小：

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二、杂环化合物的命名

2. IUPAC法杂环母体在对应的结构名前“加杂原子”+杂 如： O 茂 呋 喃 氧(杂)茂-Br

N 吡咯 氮(杂)茂

S噻吩 硫(杂)茂

N

O

吡啶 氮(杂)苯

2 -溴氧(杂)茂

2 ,4 ,6- 三氨基-1,3,5-三氮杂苯 2 ,4 ,6- 三氨基-1,3,5-三嗪

在没有误会的情况下，“杂”字可以省去。

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16.2 杂环化合物的结构与芳香性(1)五元杂环化合物——呋喃、噻吩、吡咯的结构

五个原子处于同一平面；有一个闭合的共轭体系。符合4n+2 休克尔规则。 杂原子均 以 sp2 杂 化 (未杂化 的P上有2 个电子参 加成环) p(2), sp2(1,1,2)

p(2), sp2(1,1,1)

p(2), sp2(1,1,2)

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芳香性程度的比较：

呋喃、吡咯、噻吩环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 比苯容易发生亲电取代反应，取代通常发生在 -位。

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芳香性强弱的次序 苯 > 噻吩 > 吡咯 > 呋喃 离域能：152 117 88 67 KJ/mol 取代反应活性的次序 位电子 云密度 -0.10

呋喃>吡咯 > 噻吩 > 苯 -0.03 -0.06 0 (不一致)