第一节第一节 杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名第二节第二节 五元杂环化合物五元杂环化合物第三节第三节 糠醛糠醛第四节第四节 六员杂环化合物六员杂环化合物*第五节 生物碱第十三章第十三章 杂环化合物杂环化合物第十三章 杂环化合物杂环化合物是指由碳原子和氧、硫、氮等杂原子共杂环化合物是指由碳原子和氧、硫、氮等杂原子共 同组成的，具有环状结构的化合物。同组成的，具有环状结构的化合物。 本章所要讨论的杂环化合物是环系比较稳定，具有本章所要讨论的杂环化合物是环系比较稳定，具有 一定芳香性的化合物。一定芳香性的化合物。环醚、内酯、内酐和内酰胺等，不属杂环化合物。环醚、内酯、内酐和内酰胺等，不属杂环化合物。概概 述述第一节第一节 杂环化合物的分类和命名杂环化合物的分类和命名 一、杂环化合物的分类一、杂环化合物的分类五元杂环五元杂环六元杂环。六元杂环。芳环并杂环芳环并杂环 杂环并杂环。杂环并杂环。根据环的形式分类根据环的形式分类根据环中杂原子的数目分类根据环中杂原子的数目分类杂杂 环环单杂环单杂环稠杂环稠杂环含一个杂原子杂环含一个杂原子杂环含两个杂原子杂环含两个杂原子杂环二、杂环化合物的命名二、杂环化合物的命名1.1.译音法译音法呋喃呋喃 噻吩噻吩 吡咯吡咯 咪唑咪唑 噻唑噻唑 (furan) (thiophene) (pyrrole) (imidazole) (thiazole)(furan) (thiophene) (pyrrole) (imidazole) (thiazole)根据杂环化合物的英文名称，选择带根据杂环化合物的英文名称，选择带“口口”字偏字偏 旁的同音汉字来命名。旁的同音汉字来命名。 吡啶吡啶 吡喃吡喃 嘧啶嘧啶 吡嗪吡嗪 吲哚吲哚(pyridine) (pyridine) (pyran) (pyrimidine) (pyrazine) (pyran) (pyrimidine) (pyrazine) (indole) (indole) 喹啉喹啉 异喹啉异喹啉 嘌呤嘌呤 苯并噻唑苯并噻唑(quinoline) (isoquinoline) (purine) (benzothiazole)(quinoline) (isoquinoline) (purine) (benzothiazole)2.2.系统命名法系统命名法适用于杂环衍生物的命名适用于杂环衍生物的命名(1)(1)选母体选母体 与芳香族化合物命名原则类似，当杂 与芳香族化合物命名原则类似，当杂 环上连有环上连有R R、X X、OHOH、NH2NH2等取代基时，以等取代基时，以 杂环为母体；如果连有杂环为母体；如果连有CHOCHO、COOHCOOH、SO3HSO3H 等时，把杂环作为取代基等时，把杂环作为取代基 。 (2)(2)杂环编号杂环编号 杂环上连有取代基时，需要给杂环杂环上连有取代基时，需要给杂环 编号，编号规则如下。编号，编号规则如下。从杂原子开始编号，杂原子位次为从杂原子开始编号，杂原子位次为1 1。当环。当环 上只有一个杂原子时，也可把与杂原子直接相连上只有一个杂原子时，也可把与杂原子直接相连 的碳原子称为的碳原子称为 位，其后依次为位，其后依次为 位和位和 位。位。 2-2-呋喃甲醛（糠醛）呋喃甲醛（糠醛） 8-8-羟基喹啉羟基喹啉 ( ( - -呋喃甲醛呋喃甲醛) ) （不叫（不叫8-8-喹啉酚）喹啉酚） 若含有多个相同的杂原子，则从连有氢或取代若含有多个相同的杂原子，则从连有氢或取代 基的杂原子开始编号，并使其他杂原子的位次尽可能基的杂原子开始编号，并使其他杂原子的位次尽可能 最小。最小。 （4-4-甲基咪唑）甲基咪唑）（4-4-氯噻唑）氯噻唑） 若含有不相同的杂原子，按若含有不相同的杂原子，按O O、S S、N N的顺序编号。的顺序编号。某些特殊的稠杂环，不符合以上编号规则，有其特某些特殊的稠杂环，不符合以上编号规则，有其特 定的编号。定的编号。 4-4-异喹啉甲酸异喹啉甲酸 6-6-氨基嘌呤（不叫氨基嘌呤（不叫6-6-嘌呤胺）嘌呤胺）当当N N上连有取代基时，往往用上连有取代基时，往往用“N N”表示取代基表示取代基 的位置。的位置。 （N N- -甲基吡啶）甲基吡啶） 第二节第二节 五元杂环化合物五元杂环化合物一、呋喃、噻吩、吡咯的结构一、呋喃、噻吩、吡咯的结构呋喃呋喃 噻吩噻吩 吡咯吡咯呋喃、噻吩、吡咯呋喃、噻吩、吡咯电子数符合休克尔规则（电子数符合休克尔规则（4 4n n+2+2），因此），因此 具有芳香性。具有芳香性。. . . . .在呋喃、噻吩、吡咯分子中，是由在呋喃、噻吩、吡咯分子中，是由5 5个原子，个原子，6 6个个电子组电子组 成的共轭体系，使环上碳原子的电子云密度增加，所以称为成的共轭体系，使环上碳原子的电子云密度增加，所以称为富富 电子芳杂环电子芳杂环或或多多电子芳杂环电子芳杂环。另外，吡咯分子中的氮原子上连有一个氢原子，由于氮原另外，吡咯分子中的氮原子上连有一个氢原子，由于氮原 子的子的p p电子参与了环上共轭，降低了对这个氢原子的吸引力，电子参与了环上共轭，降低了对这个氢原子的吸引力， 使得氢原子变得比较活泼，具有使得氢原子变得比较活泼，具有弱酸性弱酸性。 呋喃、噻吩、吡咯分子中各原子间的键长并不完全相等，呋喃、噻吩、吡咯分子中各原子间的键长并不完全相等， 因此芳香性比苯差。因此芳香性比苯差。电负性强弱顺序是：氧电负性强弱顺序是：氧 氮氮 硫，硫，芳香性强弱顺序是：苯噻吩吡咯呋喃。芳香性强弱顺序是：苯噻吩吡咯呋喃。呋喃呋喃噻吩噻吩吡咯吡咯二、呋喃、噻吩、吡咯的性质二、呋喃、噻吩、吡咯的性质呋喃存在于松木焦油中，其蒸气遇到浸过盐酸的呋喃存在于松木焦油中，其蒸气遇到浸过盐酸的 松木片时呈松木片时呈绿色绿色，叫做，叫做松木片反应松木片反应。此现象可用来。此现象可用来 鉴定呋喃。鉴定呋喃。噻吩存在于煤焦油的粗苯及石油中，在浓硫酸存噻吩存在于煤焦油的粗苯及石油中，在浓硫酸存 在下，与靛红一同加热显示在下，与靛红一同加热显示蓝色蓝色，反应灵敏。可用，反应灵敏。可用 来检验噻吩。来检验噻吩。吡咯存在于煤焦油和骨焦油中，其蒸气或其醇溶吡咯存在于煤焦油和骨焦油中，其蒸气或其醇溶 液能使浸过盐酸的松木片呈液能使浸过盐酸的松木片呈红色红色，此反应可用来鉴，此反应可用来鉴 定吡咯。定吡咯。1. 1. 亲电取代反应亲电取代反应 呋喃、噻吩、吡咯都比苯容易发生亲电取代反呋喃、噻吩、吡咯都比苯容易发生亲电取代反 应，取代主要发生在应，取代主要发生在位。它们反应的活性顺序为位。它们反应的活性顺序为 ：吡咯呋喃噻吩苯吡咯呋喃噻吩苯。(1)(1)卤化卤化 (2)(2) 硝化硝化呋喃、噻吩、吡咯的硝化，常使用比较缓和的硝呋喃、噻吩、吡咯的硝化，常使用比较缓和的硝 化剂（硝酸乙酰酯）在低温下进行硝化。硝酸乙酰酯化剂（硝酸乙酰酯）在低温下进行硝化。硝酸乙酰酯 由硝酸和乙酸酐反应制得。由硝酸和乙酸酐反应制得。(3)(3)磺化磺化 呋喃和吡咯遇酸容易发生环的破裂，磺化时常使用呋喃和吡咯遇酸容易发生环的破裂，磺化时常使用 比较缓和的磺化剂（吡啶三氧化硫）。比较缓和的磺化剂（吡啶三氧化硫）。 - -呋喃磺酸呋喃磺酸 - -吡咯磺酸吡咯磺酸利用此性质可分离或除去粗苯中的噻吩 。- -噻吩磺酸能溶于浓硫酸，而且易发生水解反应。噻吩磺酸能溶于浓硫酸，而且易发生水解反应。噻吩在室温下可溶于浓硫酸，并发生磺化反应。噻吩在室温下可溶于浓硫酸，并发生磺化反应。 -噻吩磺酸噻吩磺酸2.2.加成反应加成反应第四节第四节 六元杂环化合物六元杂环化合物 一、吡啶的结构一、吡啶的结构N原子为sp2杂化吡啶吡啶电子数符合休克尔规则，具有芳香性。电子数符合休克尔规则，具有芳香性。吡啶吡啶 的芳香性比苯弱的芳香性比苯弱。. .吡啶二、吡啶的性质二、吡啶的性质吡啶存在于煤焦油及页岩油中。是一种吡啶存在于煤焦油及页岩油中。是一种弱碱弱碱，能使湿润的，能使湿润的 石蕊试纸变蓝，可用此性质鉴定吡啶。吡啶能与无水氯化钙石蕊试纸变蓝，可用此性质鉴定吡啶。吡啶能与无水氯化钙 生成配合物，所以不能使用氯化钙干燥吡啶。生成配合物，所以不能使用氯化钙干燥吡啶。1.1.碱性碱性 吡啶氮原子上有一对孤对电子（吡啶氮原子上有一对孤对电子（sp2sp2杂化电子）没杂化电子）没 有参与共轭，可与质子结合，因此具有碱性。有参与共轭，可与质子结合，因此具有碱性。 不同化合物的碱性大小顺序为：不同化合物的碱性大小顺序为：四氢吡咯四氢吡咯 氨氨 吡啶吡啶 苯胺苯胺 吡咯吡咯吡啶容易与三氧化硫结合，生成吡啶三氧化硫。吡啶容易与三氧化硫结合，生成吡啶三氧化硫。吡啶与叔胺相似，也可与卤代烷作用生成季铵盐。吡啶与叔胺相似，也可与卤代烷作用生成季铵盐。利用此反应可分离、提纯吡啶，也可用吡啶吸收利用此反应可分离、提纯吡啶，也可用吡啶吸收 反应中所生成的酸。反应中所生成的酸。2.2.取代反取代反 应应 吡啶的取代反应，主要发生在吡啶的取代反应，主要发生在位，且反应比苯困位，且反应比苯困 难。吡啶不发生傅克反应。难。吡啶不发生傅克反应。3.3.加成反应加成反应 4.4.氧化反应氧化反应 吡啶比苯稳定，不易被氧化剂氧化，当环上连有含吡啶比苯稳定，不易被氧化剂氧化，当环上连有含 - -氢的侧链时，侧链容易被氧化成羧基。氢的侧链时，侧链容易被氧化成羧基。第三节第三节 重要的杂环化合物及其衍生物重要的杂环化合物及其衍生物糠醛糠醛 一、呋喃衍生物一、呋喃衍生物1.1.糠醛糠醛糠醛具有芳香醛的特征。性质与苯甲醛相似，可以糠醛具有芳香醛的特征。性质与苯甲醛相似，可以 发生氧化、还原、歧化及环上取代等反应。发生氧化、还原、歧化及环上取代等反应。2.2.呋喃唑酮（痢特灵呋喃唑酮（痢特灵 ）3.3.呋喃妥因（呋喃坦丁呋喃妥因（呋喃坦丁 ）二、吡啶衍生物二、吡啶衍生物1.1.维生素维生素B1B13.3.维生素维生素PPPP包括烟酸和烟酰胺两种物质。 2.2.雷米封雷米封又名又名异烟肼异烟肼。三、嘧啶三、嘧啶嘧啶嘧啶具有弱碱