雜環化合物Heterocycles雜環化合物的分類和命名含一個雜原子的五元雜環

吡咯、呋喃、噻吩含一個雜原子的苯并五元雜環-吲哚含兩個雜原子的五元雜環體系含一個雜原子的六元雜環-吡啶含兩個和三個氮原子的六元雜環體系含一個雜原子的苯并六元雜環

喹啉和異喹

嘧啶和嘌呤

本章提綱雜環化合物的分類和命名一雜環化合物分類二五元雜環化合物的命名三六元雜環化合物的命名雜環化合物的分類1脂雜環沒有芳香特征的雜環化合物稱為脂雜環。在環上含有雜原子（非碳原子）的有機物稱為雜環化合物。三元雜環四元雜環五元雜環七元雜環(氮雜環丙烷)(β-丙內酯)(β-丙內酰胺)(順丁烯二酸酐)(氧雜)(環氧乙烷)四氫呋喃六元雜環二噁烷2芳雜環

具有芳香特征的雜環化合物稱為芳雜環★苯并雜環雜環并雜環五元雜環六元雜環呋喃噻吩吡咯噁唑噻唑咪唑吡唑吡啶嘧啶吡喃(無芳香性)吲哚喹啉異喹啉嘌呤雜環化合物的分類(結構要會寫)五元雜環化合物的命名五元雜環（音譯命名）五元雜環苯并體系呋喃(furan)噻吩(thiophene)吡咯(pyrrole)苯并呋喃(benzofuran)苯并噻吩(benzothiophene)苯并吡咯吲哚(indole)六元雜環化合物的命名六元雜環吡啶(pyridine)吡喃(pyran)γ-吡喃酮(γ-pyrone)α-吡喃酮(α-pyrone)噠嗪(pyridazine)嘧啶(pyrimidine)吡嗪(pyrazine)雜環并雜環喹啉(quinoline)異喹啉(isoquinoline)苯并吡喃(benzopyran)苯并--吡喃酮(benzo--pyrone)嘌呤(purine)六元雜環苯并環系六元雜環化合物的命名一呋喃、噻吩、吡咯的結構二呋喃、噻吩、吡咯的制備 三呋喃、噻吩、吡咯的反應含有一個雜原子的五元雜環體系吡咯的結構孤電子對在p軌道上。吡咯結構：吡咯N是sp2雜化，孤電子對參與共軛。∏56平面共軛體系

富電子芳香雜環化合物反應：堿性較弱，環易發生親電取代反應，環上相當于有一個鄰對位定位基。共軛效應是給電子的。誘導效應是吸電子的。吡咯、呋喃、噻吩的結構呋喃、噻吩的結構請同學自己分析。吡咯：存在于煤焦油、骨焦油中。無色液體，沸點130-131℃。鑒定：蒸汽遇鹽酸浸濕的松木片顯紅色。呋喃：存在于松木焦油中。無色液體，沸點32℃。鑒定：蒸汽遇鹽酸浸濕的松木片顯綠色。3.

噻吩：與苯共存在于煤焦油中。無色液體，沸點84℃。鑒定：與吲哚醌在硫酸作用下發生墨綠色反應。

吡咯、呋喃、噻吩的物理性質及鑒定偶極矩：吡咯指向雜環，呋喃、噻吩指向雜原子質子化學位移:類似苯環，在6.22-7.29之間主要化學反應(重點)吡咯、呋喃、噻吩的親電取代反應

吡咯、呋喃、噻吩的加成反吡咯、呋喃、噻吩的化學性質吡咯、呋喃、噻吩的親電取代反應（重點）*1親電取代反應的活性順序為：吸電子誘導：O(3.5)>N(3.0)>S(2.6)

給電子共軛：N>O>S綜合：N貢獻電子最多，O其次，S最少八隅體結構最穩定無最穩定結構（1）概述*2取代反應主要發生在α-C即2-位上；*3吡咯、呋喃對酸及氧化劑比較敏感，選擇試劑時需要注意；*4

噻吩、吡咯的芳香性較強，所以易取代而不易加成；呋喃的芳香性較弱，雖然也能與大多數親電試劑發生親電取代，但在強親核試劑存在下，能發生親核加成。離域能：噻吩：121.3kJ·mol-1吡咯：87.8kJ·mol-1共振能呋喃：66.9kJ·mol-1苯：150kJ·mol-1試問它們的穩定性順序如何？芳香性、穩定性：苯〉噻吩〉吡咯〉呋喃雜原子和取代基的定位效應(重點)A雜原子的定位效應：鄰位B取代基的定位效應：第一取代基進入到雜原子的α-位。3位上有取代基時，呋喃、吡咯、噻吩的定位效應一致。吡咯的特殊反應-氮原子上的取代反應

吡咯的性質與苯酚類似，都具有酸性，但吡咯的酸性比苯酚小。吡咯與苯胺也有類似性質。吡咯成鹽后，使環上電荷密度增高，親電取代反應更易進行。C6H5N2+X-

C2H5OH-H2OAcONaHCON(CH3)2DMF

POCl3CHCl325%NaOH(NH4)2CO3

130oCRMgX1CO22H2OCO2

加熱加壓RCOClRX或K+NH2-這些反應要記住呋喃、噻吩、吡咯的硝化反應(重點)

呋喃,噻吩和吡咯易氧化,一般不用硝酸直接硝化;通常用比較溫和的非質子硝化試劑，如：硝酸乙酰酯。反應在低溫下進行。

呋喃比較特殊,先生成穩定的或不穩定的2,5加成產物,然后加熱或用吡啶除去乙酸,得到硝化產物。吡咯、呋喃、噻吩的磺化反應(重點)

吡咯、呋喃不太穩定，所以須用溫和的磺化試劑磺化。常用的溫和的非質子的磺化試劑有：吡啶與三氧化硫的加合化合物。

噻吩比較穩定，既可以直接磺化（產率稍低），也可以用溫和的磺化試劑磺化。(固體，含量90%)S+

NSO3ClCH2CH2Clr.

t.SSO3-Ba(OH)22Ba2+吡咯、呋喃、噻吩的鹵化反應(重點)

反應強烈，易得多鹵取代物。為了得一鹵代(Cl,Br)產物，要采用低溫、溶劑稀釋等溫和條件（NBS溴化劑）。碘不活潑，要用催化劑才能發生一元取代吡咯、呋喃、噻吩的傅氏酰基化反應N-酰基吡咯

呋喃、噻吩的酰化反應在

-C上發生，而吡咯的酰化反應（不用催化劑）既能在

-C上發生，又能在N上發生。吡咯、呋喃、噻吩的傅氏酰基化反應呋喃、噻吩、吡咯的傅氏烷基化反應總體看，在合成上無實用價值。

呋喃、吡咯、噻吩的加成反應(重點)（1）加氫反應噻吩在鎳催化下加氫生成丁烷（2）Diels-Alder反應呋喃最易發生Diels-Alder反應

噻吩基本上不發生雙烯加成，即使在個別情況下生成也是一個不穩定的中間體，直接失硫轉化為別的產物。呋喃、吡咯、噻吩的衍生物(1)糠醛小結1.親電取代反應活性順序三者是富電子的芳香化合物，親電取代活性比苯大。

吡咯〉呋喃〉噻吩〉苯2.環的穩定性順序（根據離域能的大小）苯〉噻吩〉吡咯〉呋喃

1501229068遇氧化劑或酸不穩定吡咯的反應吡咯的反應噻吩的主要反應如何除去苯中少量噻吩？一吲哚的反應二吲哚的合成（自學）含有一個雜原子的五元雜環苯并體系吲哚的結構共振式吲哚的反應親電試劑易進攻3位吲哚的反應常用的親電試劑硝化：(HNO3+HOAc)磺化：鹵化：(低溫、稀釋條件下進行，常用，HOAc稀釋，試劑為X2)酰基化：(酸酐、酰鹵。AlCl3,ZnCl2

，BF3為催化劑)氯甲基化：(CH2O,HCl,ZnCl2)醛基化：[

+POCl3]避免用強酸下面四種情況，取代基均進入苯環。進入哪個位置，具體分析。1234567

[試分析]親電取代發生在苯環還是雜環上?并指出具體位置。3-吲哚甲醛2-乙酰基3-甲基吲哚5-硝基2-甲基吲哚吲哚的合成

苯肼與醛、酮類化合物在酸性條件下加熱生成吲哚及其衍生物的反應稱為費歇爾(Fischer,E.)合成法。利血平-吲哚乙酸色氨酸一唑的命名二唑的結構唑的反應唑的合成

含有兩個雜原子的五元雜環體系（2）結構吡咯N(孤電子對參與共軛，所以堿性較弱)吡啶N(孤電子對不參與共軛，所以堿性較強)吡咯N的孤電子對處于p軌道一般胺中的N是sp3雜化。N的孤電子對處于sp3雜化軌道sp3軌道堿性：N的孤電子對處于sp2雜化軌道吡啶N與吡咯N均為sp2雜化。強于（3）堿性1.1,2-唑與1,3-唑都有吡啶N，所以都有堿性。2.1,3-唑的堿性比1,2-唑強。

因為兩個雜原子互相影響大。3.咪唑的堿性＞噻唑的堿性＞噁唑的堿性親電取代活性：咪唑>噻唑>噁唑由綜合電子效應決定。唑的反應主要討論親電取代反應1反應性

唑的反應性比呋喃、噻吩、吡咯差，這是因為分子中多了一個吡啶N，使共軛體系的電子云密度降低，所以親電試劑不易進攻。21,2-、1,3-唑的硝化、磺化、鹵化（1）進入環的位置及活性順序（2）反應試劑：一般的硝化、磺化、鹵化試劑即可。實例eg1eg2eg3eg4磺化須強烈條件eg5硝化、鹵化須有給電子取代基一吡啶環系

1.吡啶的結構

2.吡啶的親電取代反應

3.吡啶的親核取代反應

4.吡啶環系的合成

5.吡啶的氧化還原反應

6.吡啶側鏈α-H的反應

7.吡啶N-氧化物的反應二吡喃環系含有一個雜原子的六元雜環體系｝重點1.吡啶的結構共軛效應和誘導效應都是吸電子的孤電子對在sp2雜化軌道上。=2.20D=1.17D比較三甲基胺、吡啶、苯胺和吡咯的堿性大小pKb4.78.759.416.5pKa5.23吡啶結構：吡啶N是sp2雜化，孤電子對不參與共軛。環上電子云密度小于苯環，是缺電子芳香雜環。反應：弱堿性。環不易發生親電取代反應但易發生親核取代反應。發生親電取代反應時，環上N起間位定位基的作用。發生親核取代反應時，環上N起鄰對位定位基的作用。類似硝基苯的反應。(1)吡啶N的親核性：與親電試劑生成吡啶鎓鹽或絡合物2.吡啶的親電取代反應(重點)NO2+BF4-

乙醚室溫CH3IRCOClH+SO3Br2CCl4石油醚吡啶鹽的兩個十分重要的用途：*1可用來做溫和的磺化、硝化、鹵化、烷基化、酰基化的試劑*2利用吡啶N的烷基化反應制備醛(2)在C上發生親電取代反應

N吸電子，類似硝基苯，反應活性低，在位上即3-位碳上反應。反應特點*1不能發生傅氏烷基化、酰基化反應。*2硝化、磺化、鹵化必須在強烈條件下才能發生；*3吡啶環上有給電子基團時，親電反應活性增高；*4吡啶N可以看作是一個間位定位基。進攻2位進攻3位進攻4位更穩定實例：齊齊巴賓(Chichibabin,A.E.)反應——氨化

定義：吡啶與氨基鈉作用生成2-氨基吡啶的反應稱為齊齊巴賓反應。H2O+NaNH2100oCC6H5N(CH3)25.吡啶的氧化還原反應吡啶環本身不易被氧化，但它的側鏈很容易被氧化成醛或羧酸。(吡啶氧化物)還原反應6.吡啶側鏈α-H的反應2,4,6-位烷基的

-H與羰基

-H相似羥醛縮合型N-烷基吡啶鹽的側鏈

-H更活潑羥醛縮合型吡啶的衍生物—煙酸、煙堿等

煙堿(尼古丁)煙酸煙酰胺一喹啉和異喹啉的反應二喹啉和異喹啉的合成

第六節含有一個雜原子的苯并六元雜環環系注意異喹啉的編號喹啉和異喹啉的反應1.成鹽：堿性強弱：喹啉＜吡啶＜異喹啉成鹽反應：2.氧化反應*1喹啉和異喹啉與絕大多數氧化劑不發生反應；*2與高錳酸鉀能發生反應：3.親電取代反應:(重點)★

反應產物受介質的影響。若反應在酸性介質中進行，取代主要在苯環上5，8位反應。若反應在有機溶劑如硝基苯中進行，取代在雜環上發生，得到3位或4位取代產物。4.親核取代反應(重點)★*1親核取代反應主要在吡啶環上發生，喹啉的反應位置

在2位和4位(2位為主)，異喹啉在1位；*2常用的親核試劑有RLi,ArLi,RMgX,NaNH2,RONa等。負氫比較難以取代。Cl,NO2等基團較易取代。喹啉和異喹啉可發生齊齊巴賓反應5.