杂环化合物

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。 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。 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。 环醚、内酯、内酐和内酰胺等，不属杂环化合物。

第一节 杂环化合物的分类和命名 第二节 五元杂环化合物 第三节 六元杂环化合物 第四节 重要的杂环化合物及其衍生物 *第五节 生物碱

第一节 杂环化合物的分类和命名 一、杂环化合物的分类 五元杂环 六元杂环。 单杂环 稠杂环 芳环并杂环 杂环并杂环。 杂环 含一个杂原子杂环 第一节 杂环化合物的分类和命名 一、杂环化合物的分类 五元杂环 六元杂环。 单杂环 稠杂环 根据环的形式分类 芳环并杂环 杂环并杂环。 杂环 含一个杂原子杂环 含两个杂原子杂环 根据环中杂原子的数目分类

二、杂环化合物的命名 1.译音法 根据杂环化合物的英文名称，选择带“口”字偏旁的同音汉字来命名。 呋喃 噻吩 吡咯 咪唑 噻唑 呋喃 噻吩 吡咯 咪唑 噻唑 (furan) (thiophene) (pyrrole) (imidazole) (thiazole)

(pyridine) (pyran) (pyrimidine) (pyrazine) (indole) 吡啶 吡喃 嘧啶 吡嗪 吲哚 (pyridine) (pyran) (pyrimidine) (pyrazine) (indole) 喹啉 异喹啉 嘌呤 苯并噻唑 (quinoline) (isoquinoline) (purine) (benzothiazole)

2.系统命名法 适用于杂环衍生物的命名 (1) 选母体　与芳香族化合物命名原则类似，当杂环上连有－R、－X、－OH、－NH2等取代基时，以杂环为母体；如果连有－CHO、－COOH、－SO3H等时，把杂环作为取代基 。 (2) 杂环编号 杂环上连有取代基时，需要给杂环编号，编号规则如下。

①从杂原子开始编号，杂原子位次为1。当环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α位，其后依次为β位和γ位。 2-呋喃甲醛（糠醛） 8-羟基喹啉 (α-呋喃甲醛) （不叫8-喹啉酚）

②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最小。 （4-甲基咪唑） ③若含有不相同的杂原子，按O、S、N的顺序 编号。 （4-氯噻唑）

某些特殊的稠杂环，不符合以上编号规则，有其特定的编号。 4-异喹啉甲酸 6-氨基嘌呤（不叫6-嘌呤胺） 当N上连有取代基时，往往用“N”表示取代基的位置。 （N-甲基吡啶）

第二节 五元杂环化合物 一、呋喃、噻吩、吡咯的结构 . . . 呋喃 噻吩 吡咯 呋喃 噻吩 吡咯 . . . 呋喃、噻吩、吡咯π电子数符合休克尔规则（4n+2），因此具有芳香性。

在呋喃、噻吩、吡咯分子中，是由5个原子，6个π电子组成的共轭体系，使环上碳原子的电子云密度增加，所以称为富电子芳杂环或多π电子芳杂环。 另外，吡咯分子中的氮原子上连有一个氢原子，由于氮原子的p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，因此芳香性比苯差。 电负性强弱顺序是：氧>氮>硫， 芳香性强弱顺序是：苯＞噻吩＞吡咯＞呋喃。

呋喃

噻吩

吡咯

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松木片时呈绿色，叫做松木片反应。此现象可用来鉴定呋喃。 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蓝色，反应灵敏。可用来检验噻吩。 吡咯存在于煤焦油和骨焦油中，其蒸气或其醇溶液能使浸过盐酸的松木片呈红色，此反应可用来鉴定吡咯。

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α位。它们反应的活性顺序为：吡咯＞呋喃＞噻吩＞苯。 1. 亲电取代反应 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α位。它们反应的活性顺序为：吡咯＞呋喃＞噻吩＞苯。 (1) 卤化

(2) 硝化 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。硝酸乙酰酯由硝酸和乙酸酐反应制得。

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）。 (3) 磺化 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）。 α-呋喃磺酸 α-吡咯磺酸

噻吩在室温下可溶于浓硫酸，并发生磺化反应。 α-噻吩磺酸 α-噻吩磺酸能溶于浓硫酸，而且易发生水解反应。 利用此性质可分离或除去粗苯中的噻吩。

2. 加成反应

第三节 六元杂环化合物 一、吡啶的结构 . N原子为sp2杂化 吡啶π电子数符合休克尔规则，具有芳香性。吡啶的芳香性比苯弱。

吡啶

吡啶氮原子上有一对孤对电子（sp2杂化电子）没有参与共轭，可与质子结合，因此具有碱性。 二、吡啶的性质 碱性 吡啶存在于煤焦油及页岩油中。是一种弱碱，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生成配合物，所以不能使用氯化钙干燥吡啶。 吡啶氮原子上有一对孤对电子（sp2杂化电子）没有参与共轭，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： 四氢吡咯 氨 吡啶 苯胺 吡咯

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。 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。

2.取代反应 吡啶的取代反应，主要发生在β位，且反应比苯困难。吡啶不发生傅－克反应。

吡啶比苯稳定，不易被氧化剂氧化，当环上连有含α-氢的侧链时，侧链容易被氧化成羧基。 3.加成反应 4.氧化反应 吡啶比苯稳定，不易被氧化剂氧化，当环上连有含α-氢的侧链时，侧链容易被氧化成羧基。

第四节 重要的杂环化合物及其衍生物 一、呋喃衍生物 糠醛 2.呋喃唑酮（痢特灵 ） 3.呋喃妥因（呋喃坦丁 ） 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。 2.呋喃唑酮（痢特灵 ） 3.呋喃妥因（呋喃坦丁 ）

二、吡啶衍生物 1．维生素B1 2．雷米封 又名异烟肼。 3．维生素PP 包括烟酸和烟酰胺两种物质。

三、嘧啶 嘧啶具有弱碱性，可与强酸成盐，其碱性比吡啶弱。 嘧啶 4-氨基-2-羟基嘧啶 4-氨基-2-氧嘧啶 胞嘧啶（C）

5-甲基-2，4-二氧嘧啶 5-甲基-2，4-二羟基嘧啶 2，4-二羟基嘧啶 2，4-二氧嘧啶 尿嘧啶（U） 5-甲基-2，4-二氧嘧啶 5-甲基-2，4-二羟基嘧啶 胸腺嘧啶（T）

四、嘌呤 6-氨基嘌呤（腺嘌呤）（A ) 2-氨基-6-羟基嘌呤 2-氨基-6-氧嘌呤 鸟嘌呤（G）

第五节 生物碱 一、生物碱的分类和命名 二、生物碱的性质 1．物理性质 2．化学性质 第五节 生物碱 生物碱是指存在于生物体内，有一定生理活性的碱性含氮杂环化合物。 一、生物碱的分类和命名 二、生物碱的性质 1．物理性质 2．化学性质 (1) 碱性 (2) 沉淀反应 大多数生物碱或生物碱的盐类水溶液，能与一些试剂生成不溶性沉淀。这些试剂称为生物碱沉淀剂。

沉淀剂是复盐、杂多酸和某些有机酸，例如，碘-碘化钾、碘化汞钾、碘化铋钾、磷钼酸、硅钨酸、 、苦味酸和鞣酸等。不同生物碱能与不同的沉淀试剂作用呈不同颜色的沉淀。 (3) 显色反应 一些氧化剂或脱水剂，例如，高锰酸钾、重铬酸钾、浓硝酸、浓硫酸、钒酸铵或甲醛的浓硫酸溶液等。它们能与不同的生物碱反应呈现不同的颜色。 显色剂在色谱分析上常作为生物碱的鉴定试剂。

又名尼古丁，剧毒，属吡啶衍生物类生物碱。为无色或微黄色液体，在烟草中以柠檬酸盐或苹果酸盐的形式存在。烟碱也是有效的农业杀虫剂。 三、重要的生物碱 1．烟碱 又名尼古丁，剧毒，属吡啶衍生物类生物碱。为无色或微黄色液体，在烟草中以柠檬酸盐或苹果酸盐的形式存在。烟碱也是有效的农业杀虫剂。 2．麻黄碱

3．咖啡碱和茶碱 咖啡碱 茶碱 4．吗啡和可待因 吗啡 可待因

5．小檗碱 6．莨菪碱

7．利血平