杂环化合物 概述 杂环化合物的涵义 杂环化合物的命名 结构与芳香性 五元杂环化合物的化学性质 六元杂环化合物的化学性质 含2个杂原子的六元杂环化合物
1 杂环化合物 概述 杂环化合物的涵义 杂环化合物的命名 结构与芳香性 五元杂环化合物的化学性质 六元杂环化合物的化学性质 含2个杂原子的六元杂环化合物
本章重点】 呋喃、吡咯、噻吩和吡啶的结构与化学性质。 必须掌握的内容】 1.杂环化合物的命名方法。 2.呋喃、吡咯、噻吩和吡啶的结构与芳香性。 3.呋喃、吡咯、噻吩和吡啶的化学性质
2 【本章重点】 呋喃、吡咯、噻吩和吡啶的结构与化学性质。 【必须掌握的内容】 1. 杂环化合物的命名方法。 2. 呋喃、吡咯、噻吩和吡啶的结构与芳香性。 3. 呋喃、吡咯、噻吩和吡啶的化学性质
概述 、杂环化合物的涵义: 成环原子除碳以外,还有其它如0、N、S、P 等杂原子的环状化合物,统称为杂环化合物。 非芳香性杂环化合物,如: 、内酯、环状酸酐等。 杂环化合物 芳香性杂环化合物 本章讨论的就是那些环为平面型,环内π电子数 符合 4n+2规则,具有一定芳香性的芳杂环化合物
3 等杂原子的环状化合物，统称为杂环化合物。 杂环化合物 非芳香性杂环化合物, 如： 芳香性杂环化合物 O N H 、 、 内酯、环状酸酐等。 本章讨论的就是那些环为平面型，环内π电子数 符合 4n+2规则，具有一定芳香性的芳杂环化合物。 概 述 一、杂环化合物的涵义： 成环原子除碳以外，还有其它如O、N、S、P
杂环化合物的分类: 五元杂环,如 单杂环 六元杂环,如 杂环化合物 N 苯环与单杂环稠并如(, 稠杂环 N N 两个以上单杂环稠并
4 杂环化合物的分类： 杂环化合物 单杂环 五元杂环, 如 O N H S 六元杂环, 如 N 稠杂环 苯环与单杂环稠并, 如 N H N 两个以上单杂环稠并
杂环化合物的命名 1.音译法:在同音汉字左边+口字。 furan pyrrole iophene pyridine 呋喃 吡咯 噻吩 吡啶 N H indole quinoline 吲哚 喹啉 2.杂环及环上取代基的编号: (1)母体杂环的编号:杂原子的编号为“1”。 杂原子邻位的碳原子也可依次用a、B、γ编号。 5
5 二、杂环化合物的命名： 1. 音译法： O N H S N furan pyrrole thiophene pyridine 呋 喃 吡 咯 噻 吩 吡 啶 N H N indole quinoline 吲 哚 喹 啉 2. 杂环及环上取代基的编号： 在同音汉字左边 + 口字。 (1) 母体杂环的编号：杂原子的编号为“1” 。 1 1 1 1 1 1 杂原子邻位的碳原子也可依次用α、β、γ…编号
COOH cooh CH3N OCHO NCOOH 2-甲基吡咯 2-呋喃甲醛 3-噻吩甲酸 2,3-吡啶二甲酸 a-甲基吡咯 a-呋喃甲醛 β-噻吩甲酸 a,B吡啶二甲酸 当环上有不同杂原子时,按0→S→N的次序编号。若 环上连有不同的取代基,其编号按次序规则和最低系列。 NNH N N N 少2 lmidazole oxazole thiazole pyrimidine 咪唑 嗎唑 噻唑 嘧啶 6
6 当环上有不同杂原子时，按O→S→N的次序编号。若 环上连有不同的取代基，其编号按次序规则和最低系列。 1 2 N H O S CH3 CHO COOH 2 - 甲基吡咯 2 - 呋喃甲醛 3 - 噻吩甲酸 N COOH COOH 2, 3 - 吡啶二甲酸 α β α α β α - 甲基吡咯 α - 呋喃甲醛 β - 噻吩甲酸 α , β - 吡啶二甲酸 1 3 2 N N H N O N S imidazole oxazole thiazole 咪 唑 噁 唑 噻 唑 3 3 1 2 1 2 N N pyrimidine 1 2 3 嘧 啶
N N3 N 2 C 22 HOCH, CH2 S 5-甲基咪唑 4-硝基嗯唑 4-甲基-5-(2-羟乙基)噻唑 o 苯并呋喃 苯并噻唑 三、结构与芳香性 、杂环化合物为什么具有芳香性? N-H H 未参与共轭 富电子体系
7 1 3 2 N N H N O N S 5 - 甲基咪唑 4 - 硝基噁唑 4 - 甲基 - 5 - ( 2' -羟乙基 ) 噻唑 3 3 CH 1 2 1 2 3 O2N HOCH2CH2 5 5 4 4 CH3 O S N 苯并呋喃 苯并噻唑 三、结构与芳香性 1、杂环化合物为什么具有芳香性？ C C C N C H C C C O C N H O π 5 未参与共轭 6 富电子体系
五元杂环化合物具有芳香性的另一个标志就是环上的 氢受离域电子环流的影响,其核磁共振信号都出现在低场 区。a-H由于受杂原子吸电子诱导效应的影响,其δ值 较大 66.99 66.22 66.24 67.18 66.68 67.29 等电子体系 C-C 未参与共轭 8
8 N C C N C C C π 6 6 等电子体系 五元杂环化合物具有芳香性的另一个标志就是环上的 氢受离域电子环流的影响，其核磁共振信号都出现在低场 区。α- H 由于受杂原子吸电子诱导效应的影响，其δ值 较大。 S N H O δ δ 6.99 δ 6.22 δ 6.24 7.18 δ 6.68 δ 7.29 未参与共轭
2、具有芳香性的杂环与苯环的异同点 1).五元杂环化合物 Z-C C-C 3 呋喃0136(0.143)0.1361 0.1430 吡咯01370(0.147)0.1383 0.1417 Z=0、NH、S 噻吩0.1714(0.182)0.1370 0.1423 C=C C-C 0.134 0.154 (1)由此可见,苯分子中的键长完全平均化,而五元 杂环化合物分子中的键长只是有一定程度的平均化。因此, 五元杂环化合物的芳香性比苯差。其芳香性次序是: s 9 H 离域能:150.5m7
9 Z Z = O、NH、S 呋喃 吡咯 噻吩 Z C 0.136(0.143) 0.1361 0.1430 2 4 3 C2 C3 C3 C4 0.1370(0.147) 0.1383 0.1417 0.1714(0.182) 0.1370 0.1423 C =C C C 0.134 0.154 1）. 五元杂环化合物 2、具有芳香性的杂环与苯环的异同点 (1) 由此可见，苯分子中的键长完全平均化，而五元 杂环化合物分子中的键长只是有一定程度的平均化。因此， 五元杂环化合物的芳香性比苯差。其芳香性次序是： S N H O 离域能： 150.5 117 88 67 kj / mol
(2)五元杂环化合物是富电子体系,而苯环为等电子 体系,故环上的电子云密度比苯高,其亲电取代反应比苯 容易,尤其易发生在a-位。杂原子的存在相当于在环上 引入了一NH2、-0H、一SH等活化基团而使环活化, 故进行亲电取代反应的活泼顺序是: 2).六元杂环化合物 0.140 吡啶环的键长也发生了较大程度 0.139 的平均化,C一C键虽与苯相似,但 NB(0)C一N键变化很大,因此,其芳香性一 10 0.128
10 (2) 五元杂环化合物是富电子体系，而苯环为等电子 体系，故环上的电子云密度比苯高，其亲电取代反应比苯 容易，尤其易发生在α- 位。杂原子的存在相当于在环上 引入了― NH2、―OH、 ―SH 等活化基团而使环活化， 故进行亲电取代反应的活泼顺序是： N S H O 2）. 六元杂环化合物 N 2 3 4 0.139 0.140 0.134 0.147 0.128 单 双 吡啶环的键长也发生了较大程度 的平均化，C ―C键虽与苯相似，但 C ―N键变化很大，因此，其芳香性