第十六章 杂环化合物 niversity of science and echnology of china
University of Science and Technology of China 第十六章 杂环化合物 有 机 化 学
环状化合物,环上除碳,还有杂原子(N,O,S等) 环具有芳香结构和一定的稳定性(闭合共轭体系) 根据以上定义,酸酐,环氧,内酯,内酰胺不属杂环化合物 核酸碱基, NH2 HO→P-O OH NH B OH OH 自然界分布 血红素,叶绿素 生物碱,天然或合成药成分 维生素,植物色素,植物染料 Organic chem
Organic Chem 环状化合物，环上除碳，还有杂原子（N,O,S等） 环具有芳香结构和一定的稳定性（闭合共轭体系） 根据以上定义，酸酐，环氧，内酯，内酰胺不属杂环化合物 核酸碱基， 自然界分布 血红素，叶绿素 B O O OH OH HO OH O P B= NH NH O O N N NH N NH2 生物碱，天然或合成药成分 维生素，植物色素，植物染料
§一、杂环化合物的分类和命名 单环 N 含一个杂原子 Furan Pyrrole Thiophene 呋喃 吡咯 噻吩 N N 五元环 Oxazole Imidazole Thiazole 嗯唑 咪唑 噻唑 含两个杂原子 o-N N NH Isoxazole Pyrazole Isothiazole 异嗯唑吡唑 异噻唑che
Organic Chem §一 、杂环化合物的分类和命名 单环 五元环 含一个杂原子 O N H S Furan Pyrrole Thiophene 呋喃 吡咯 噻吩 含两个杂原子 N O N N H N S Oxazole lmidazole Thiazole 噁唑 咪唑 噻唑 N O N N H N S Isoxazole Pyrazole Isothiazole 异噁唑 吡唑 异噻唑
含一个杂原子:pmme ran 吡啶 吡喃 六元环〈 含两个杂原子 Pyridazine imidine Pyrazine 哒嗪 嘧啶 吡嗪 Organic chem
Organic Chem 六元环 含一个杂原子： 吡啶 吡喃 含两个杂原子： N N Pyridazine Pyrimidine N N N N Pyrazine 哒嗪 嘧啶 吡嗪 N O Pyridine Pyran
N N N Quinoline Isoquinoline 喹啉 异喹啉 蝶啶 丫啶 稠杂环 N N NN H H Indole Carbazole 吲哚 嘌啉 咔唑 Organic chem
Organic Chem 稠杂环 N N N N N N N Quinoline Isoquinoline 喹啉 异喹啉 蝶啶 丫啶 N N N N H N H Indole Purine Carbazole N H 吲哚 嘌啉 咔唑
命名: 1、音译名(同音汉字加“口”字旁 2、当作碳环芳香化合物的衍生物 如: o N 氧杂茂 茂 氮杂苯 苯 3、环上原子的编号顺序 ①从杂原子开始1,2,3,4 ②不止一个杂原子,按O,S,N顺序编号 ③取代基位次之和最小原则 4 例 4 5 25 O2N NI CH3 CH2 CHOH 2-乙基噻唑2甲基-5—硝基-1-【2-羟乙基】 anic chem
Organic Chem 命名： 1、音译名 （同音汉字加“口”字旁 2、当作碳环芳香化合物的衍生物 如： 3、环上原子的编号顺序 ① 从杂原子开始 1，2，3，4…… ② 不止一个杂原子，按O，S，N顺序编号 ③ 取代基位次之和最小原则 O N 氧杂茂 茂 氮杂苯 苯 例： S C2H5 2 3 4 5 2- 乙基噻唑 N 2 4 3 5 CH3 CH2CH2OH O2N 1 1 2-甲基－5－硝基－1－【2'－羟乙基】
NO 5-硝基喹啉 6 7 2 NN 3 Organic chem
Organic Chem N N N N 1 2 3 4 5 6 7 8 N 1 2 3 5 4 6 7 8 5-硝基喹啉 N 1 2 3 5 4 6 7 8 NO2 N N N 1 N 2 3 4 5 6 7 8 9
§二、含一杂原子的五元杂环化合物 、结构特点: 28 呋喃 噻吩 吡咯 、杂原子P轨道上一对未共用电子与两个C=C双键共轭 π56,具有芳香性(闭合共轭大π键,P电子数 为6,符合4n+2规则) 电负性 2、芳香性顺序: O、N、S 3.53.02.5 Organic chem
Organic Chem § 二、含一杂原子的五元杂环化合物 一、结构特点： O 呋喃 S 噻吩 N H 吡咯 1、杂原子P轨道上一对未共用电子与两个C＝C双键共轭 π5 6 ，具有芳香性（闭合共轭大π 键，P电子数 为6，符合4n＋2规则） 2、芳香性顺序： S N O > > > 电负性 O 、N、S 3.5 3.0 2.5
杂原子电负性比C大,周围电子云密度较大。环上电子云 分布不均,芳香性不如苯。O电负性最大,呋喃上电子云 最不均匀,芳香性最差 芳香性证据: ①NMR化学位移低—环电流的存在,各向异性去屏蔽 H637 H 6.22 H 7.10 O H742 N 6.68 S H 730 ②偶极矩: 173D 1.90D 158D 十 0.70D 0.51D 1.81D Organic chem
Organic Chem 杂原子电负性比C大，周围电子云密度较大。环上电子云 分布不均，芳香性不如苯。O电负性最大，呋喃上电子云 最不均匀，芳香性最差 芳香性证据： ① NMR 化学位移低——环电流的存在，各向异性去屏蔽 O H H 6.37 7.42 N H H 6.22 6.68 S H H 7.10 7.30 ②偶极矩： O S N 1.73 D 1.90 D 1.58 D O S N 0.70 D 0.51 D 1.81 D
140 143 43 键长不完全平均化 137 136 方向性不如苯 (各教材数据不一致 N 电子云密度分布不均(量化计算等数据) 3、π56(多电子环状闭合大π键)环上电子云密度较苯大, 有利于亲电子取代,反之,故亲电取代反应的活性都大于苯 呋喃、噻吩、吡咯的反应 1、亲电取代丌56,多电子共轭体系,电子云密度比较大 亲电取代活性 ./N N (F3C-Ct3O CCF3,反应速度以苯为1 1.9*104 若以 14*102 N55107 3.2*107 H Organic che
Organic Chem 方向性不如苯： 键长不完全平均化 （各教材数据不一致） 电子云密度分布不均（量化计算等数据） S N O 140 142 137 143 137 143 136 3、 π5 6 （多电子环状闭合大π 键）环上电子云密度较苯大， 有利于亲电子取代，反之，故亲电取代反应的活性都大于苯 二、呋喃、噻吩、吡咯的反应 1、亲电取代 π5 6，多电子共轭体系，电子云密度比较大 亲电取代活性： N O S > > > X + F3C C O O ( )3 X C CF3 O ，反应速度以苯为1 S 1.9*10 4 3.2*10 7 若以 S 为1 则 O 1.4*10 2 N H 5.5*10 7