单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,构成环的原子除碳原子外还有,O,、,S,、,N,、,P,等杂原子的一类环状化合物称为杂环化合物。,90%,以上药物和,60%,以上的有机化合物为杂环化合物；,杂环化合物在现实生活中的地位极其重要：,正是由于其存在，自然万物才有了勃勃生机。,碳水化合物,（它为生命提供能量）；,叶绿素,（它为植物提供绿色）；,血红素,(,它赋予血液以鲜红的颜色,),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。,叶绿素,a(R=CH,3,),叶绿素,b(R=CHO),1993,年被发现的一种高效抗癌物质,(,一,),杂环化合物的分类和命名,（,1,）非芳香性杂环,四氢呋喃,1,4-,二氧六环,四氢吡咯,六氢吡啶,1-,氧,-4-,氮杂环己烷,(,吗啡啉,),奎宁环,杂环可简单地分为非芳香杂环和芳香杂环两大类。,（,2,）芳香性杂环,最常见和最稳定的芳杂环分为五元杂环和六元杂环两大类。每一类又依杂原子种类、数目、单环或稠环等再分类。,（,A,）分类,（,B,）命名,（,a,）母体化合物,采用英文名称的音译，一般在同音汉字的左边加一“口”旁。,单环芳香性五元杂环化合物：,呋喃,Furan,噻吩,Thiophene,吡咯,Pyrrole,吡唑,Pyrazole,咪唑,Idmiazole,噁唑,Oxazole,噻唑,Thiazole,稠环芳香性五元杂环化合物：,苯并呋喃,Benzofuran,苯并噻吩,Thionaphene,吲哚（苯并吡咯,）,Indole,苯并噁唑,Benzoxazole,苯并噻唑,Benzothiazole,苯并咪唑,Benzoimidazole,吡啶,Pyridine,喹啉,Quinoline,异喹啉,Isoquinoline,哒嗪,Pyridazine,嘧啶,Pyrimidine,吡嗪,Pyrazine,芳香性六元杂环化合物：,（,b,）定编号,一般从杂原子编起，含多个杂原子时按,O,，,S,，,N,的次序编号。,4-,甲基,-2,，,3,，,-,二溴呋喃,5-,甲基噻唑,只含一个杂原子的杂环，可把靠近杂原子的位置叫做,为，其次为,位。,（二）五元杂环化合物,（,1,）呋喃、吡咯和噻吩的结构,（,A,）符合,Huckel,规则具有芳香性,每个碳原子的,p,轨道有一个电子，杂原子的,p,轨道有二个电子。这五个,p,轨道都垂直于分子所在平面，侧面相互交盖，形成（,4n+2,）,电子共轭体系。,构成环的原子都是,sp,2,杂化，五个原子在同一平面内。,符合,Huckel,规则：,键长：有平均化的倾向（见教材,p469,表,18-3,）。,环上质子受离域电子环流去屏蔽效应影响出现在低场。,具有芳香性,易发生亲电取代反应。,有较高的离域能，具特殊的稳定性。,6.24,7.29,6.99,7.18,6.22,6.68,（,B,）芳香性的比较,离域能,（,kJ/mol,）,呋喃、吡咯和噻吩都是典型的芳香体系，,电子离域，具有离域能。但由于杂原子不同，离域能不同。,67 88 117,芳香性：,150.5,原因,？,氧原子电负性大，其未公用电子对参加体系离域程度小。,电负性：,O N S,3.5 3.0 2.5,（,2,）五元杂芳化合物的化学性质,结构与性质,呋喃、吡咯和噻吩具有芳香性,容易进行亲电取代反应,.,特点,:,它们的亲电取代反应都比苯活泼,(,吡咯,呋喃,噻吩,苯,),，其活泼性同苯酚、苯胺相似。,由于它们的高度活泼性以及呋喃和吡咯对于无机强酸的敏感性，其亲电取代反应需要比较温和的条件。,亲电取代在,位,中间体稳定,（,A,）呋喃,亲电取代反应：,制造尼龙,66,的原料,催化加氢：,加成反应：,呋喃的芳香性比较弱,除进行亲电取代反应外,;,还容易,Diels-Alder,反应进行和亲电加成。,1,，,4,加成,（,B,）,噻吩,亲电加成,极弱,（,C,）吡咯,碱性,因为氮原子上未公用电子对参与了共轭体系。,亲电取代,四氢吡咯，吡咯烷，具脂肪族仲胺的性质,氧化还原,（,D,）糠醛（,-,呋喃甲醛）,制备：,戊聚糖,性质：,戊醛糖,糠醛,（,3,）一些具有生理活性五元杂环化合物,呋喃唑酮,（痢特灵）,呋喃丙胺,（,抗血吸虫药,）,卟吩胆色素原,:,通过生物体内特定酶的作用可转变成卟啉、叶绿素和维生素,B,12,等重要生物活性物质,.,3-,吲哚乙酸,(,植物生长促进剂,),长春碱,(,R=CH,3,),;,长春新碱,(,R=CHO,),;,抗癌药,维生素,B,1,青霉素,G,(,三）六元杂环化合物,（,1,）吡啶,吡啶是一种典型芳香性杂环化合物，具有和苯非常相似的骨架结构和,电子结构。,（,A,）结构,吡啶电子结构与吡咯不同：,成环的六个电子在同一平面内，键角,120,，键长趋于平均化。,具有偶极矩，说明电子分布不均匀。,（,B,）化学性质,吡啶氮原子上的未共用电子对不参与,-,体系，这对电子可与质子结合，因此吡啶的碱性较吡咯强，也比苯胺略强。,（,a,）碱性,碱性比较：,pKb,3.36 4.76 8.8 9.3 13.6,反应：,（,b,）亲电取代反应,由于氮原子的吸电子诱导效应，吡啶环上的电子云密度较低，其亲电取代反应与硝基苯类似，一般需要强烈条件。,主要发生在,-,位,.,活性：,位置：,N,有较大电负性，6电子,N,不稳定。,不反应,烟酰胺,(,维生素,pp),维生素,B,6,异烟酰肼,（雷米封）,抗结核药,烟酰二乙胺,（可拉明）,中枢神经兴奋药,常见吡啶衍生物,（,2,）喹啉,与吡啶类似,喹啉有,弱碱性,（,p,K,b,=9.15,）。,喹啉的,亲电取代反应,（如硝化、磺化、溴化等）,比吡啶容易,，亲电试剂主要进攻苯环部分。,亲核取代反应,则发生在,吡啶环,上，主要在,2-,位取代。,亲电取代,亲核取代,氧化还原,烟碱,