有機化學雜環(huán)化合物

1、17 雜環(huán)化合物（Heterocyclic Compounds） 基本內(nèi)容和重點要求雜環(huán)化合物的分類和命名；雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)和芳香性；雜環(huán)化合物的化學性質(zhì)；生物堿 重點要求掌握芳香性；五元、六元雜環(huán)化合物的化學性質(zhì)，雜環(huán)化合物的親電取代反應的活性及規(guī)律；酸堿性規(guī)律。17 雜環(huán)化合物17.1 雜環(huán)化合物的分類和命名17.2 幾個重要環(huán)系的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)17.3 生物堿17.1 雜環(huán)化合物的分類和命名 雜環(huán)化合物是指組成環(huán)的原子中含有除碳以外的原子(雜原子常見的是N、O、S等)的環(huán)狀化合物。 雜環(huán)化合物的成環(huán)規(guī)律和碳環(huán)一樣，最穩(wěn)定和最常見的也是五元環(huán)和六元環(huán)。有的環(huán)只有一個雜原子，有的環(huán)含有多個或多種

2、雜原子。雜環(huán)化合物一般按環(huán)的大小分成五元環(huán)和六元環(huán)兩大類。 根據(jù)有無芳香性，可將雜環(huán)化合物分為非芳香性雜環(huán)和芳香性雜環(huán)。 非芳香性雜環(huán)化合物具有與相應脂肪族化合物相類似的性質(zhì)。例如： 雜環(huán)化合物不包括極易開環(huán)的含雜原子的環(huán)狀化合物。單雜環(huán)稠雜環(huán)五元雜環(huán)六元雜環(huán)碳環(huán)母核碳環(huán)母核重要的雜環(huán) 雜環(huán)化合物一般采用音譯法命名，根據(jù)化合物的英文讀音，選用同音漢字，并以“口”字旁表示雜環(huán)化合物。 環(huán)上有取代基的雜環(huán)化合物，命名時以雜環(huán)為母體，從雜原子開始將環(huán)上的原子編號。當環(huán)上含有兩個或兩個以上相同雜原子時，應使雜原子所在位次的數(shù)字最小。當環(huán)上的雜原子不同時，按O、S、N的次序編號。17.2 幾種重要環(huán)系的

3、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)17.2.1 呋喃、噻吩、吡咯和吡啶的結(jié)構(gòu)17.2.2 呋喃、噻吩和吡咯和吡啶的性質(zhì)呋喃( )： 噻吩( )具有與呋喃相似的結(jié)構(gòu)。 17.2.1 呋喃、噻吩、吡咯和吡啶的結(jié)構(gòu)17.2.1 呋喃、噻吩、吡咯和吡啶的結(jié)構(gòu)吡咯( )： 呋喃、噻吩和吡咯組成環(huán)的五個原子都位于同一平面上，四個碳原子和一個雜原子都為sp2雜化狀態(tài)，彼此以鍵相連接；每個碳原子還有一個電子在p軌道上，雜原子的未共用電子對也是在p軌道上，這五個p軌道垂直于環(huán)所在的平面并相互重疊形成環(huán)閉共軛體系。這個共軛體系是由五個原子上的六個p電子組成的，其p電子數(shù)符合休克爾4n2規(guī)則。因此具有芳香性。總結(jié)：呋喃、噻吩和吡咯的原子軌

4、道示意圖：苯噻吩吡咯呋喃芳香性大?。?fkyz/byby/fkzl/gjjb/jhsy/fkzx/gjjb/gjml/fkyz/ydy/fkzl/zgjl/byby/byjc/fkzx/cvmxf/jhsy/rljs/fkyz/bdyc/byby/nxby/fkzx/yczx/jhsy/wtrl/jhsy/yaoliu/gjjb/gjxr/fkyz/fjy/fkzl/lcnz/byby/byzl/jhsy/gwy/byby/lcxby/fkzx/ydjs/jhsy/jyzs/gjjb/gjfd/fkyz/pqy/fkzl/ydnz/byby/byyy/fkzx/yjbt/gjjb/gjy/fk

5、yz/ndy/fkzx/ydzx/byby/gjxby/fkzx/ydzz/jhsy/zyjc/fkzl/fkzl/lc/fkzl/wy/fkzl/yd/fkzl/zgjl/fuke/fuke/fujianyan/fuke/gjy/fuke/ndy/fuke/pqy/fuke/ydy/fuke/zigongneimoyan/gongjing/gongjing/feida/gongjing/gongjingai/gongjing/milan/gongjing/xirou/gongjing/yanzheng/gundong_1.html/jbzs/jhsy/jhsy/gwy/jhsy/jianch

6、a/jhsy/shanghuanquhuan/jhsy/wtrl/jhsy/wutongyinchan/jhsy/yaoliu/jryuyue/weichuangfuke/yyhj/zhengxing/cnmxf/zhengxing/xyczx/zhengxing/ydjss/zhengxing/ydzx/呋喃、噻吩和吡咯的結(jié)構(gòu)吡啶中氮原子采取不等性sp2雜化： 未共用電子對占據(jù)sp2雜化軌道，與環(huán)共平面，不能參與環(huán)系的共軛p軌道與環(huán)平面垂直，相互重疊形成六個原子在內(nèi)的閉合共軛體系吡啶的結(jié)構(gòu)吡啶和吡咯的結(jié)構(gòu)比較孤對電子在sp2雜化軌道上孤對電子在p軌道上17.2.2 呋喃、噻吩和吡咯和吡啶的性

7、質(zhì) 呋喃是無色液體，沸點32，具有類似氯仿的氣味，微溶于水，易溶于乙醇、 乙醚等有機溶劑。呋喃能使鹽酸浸過的松木片顯綠色,此現(xiàn)象可檢驗呋喃的存在。 噻吩與苯共存于煤焦油中， 噻吩是無色而有特殊氣味的液體，沸點84。噻吩和靛紅(吲哚滿二酮)在硫酸作用下呈藍色，此現(xiàn)象可檢驗噻吩的存在。 吡咯存在于煤焦油和骨焦油中，是無色液體,沸點131，有弱的苯胺的氣味。其蒸氣遇鹽酸浸濕的松木片則呈紅色，可檢驗吡咯的存在。(1)環(huán)上的親電取代反應 (2)對氧化劑、酸及堿的穩(wěn)定性(3)還原反應(4)吡咯和吡啶的酸堿性17.2.2 呋喃、噻吩和吡咯和吡啶的性質(zhì)(1) 親電取代反應呋喃、噻吩和吡咯環(huán)中的雜原子上的未共用

8、電子對參與了環(huán)的共軛體系，使環(huán)上的電子云密度增加，故它們都比苯容易發(fā)生親電取代反應，取代通常發(fā)生在位上?；?化硝 化鹵 代呋喃、噻吩和吡咯的鹵代反應都比苯容易。鹵 代 呋喃、吡咯必須用吡啶的三氧化硫加合物作為磺化劑，噻吩可直接用硫酸磺化?；?化 吡啶與硝基苯相似，親電取代比苯困難，并且主要發(fā)生在位上，反應條件要求較高。親電取代反應活性同上。/fkyz/byby/fkzl/gjjb/jhsy/fkzx/gjjb/gjml/fkyz/ydy/fkzl/zgjl/byby/byjc/fkzx/cvmxf/jhsy/rljs/fkyz/bdyc/byby/nxby/fkzx/yczx/jhsy/wtr

9、l/jhsy/yaoliu/gjjb/gjxr/fkyz/fjy/fkzl/lcnz/byby/byzl/jhsy/gwy/byby/lcxby/fkzx/ydjs/jhsy/jyzs/gjjb/gjfd/fkyz/pqy/fkzl/ydnz/byby/byyy/fkzx/yjbt/gjjb/gjy/fkyz/ndy/fkzx/ydzx/byby/gjxby/fkzx/ydzz/jhsy/zyjc/fkzl/fkzl/lc/fkzl/wy/fkzl/yd/fkzl/zgjl/fuke/fuke/fujianyan/fuke/gjy/fuke/ndy/fuke/pqy/fuke/ydy/fuke

10、/zigongneimoyan/gongjing/gongjing/feida/gongjing/gongjingai/gongjing/milan/gongjing/xirou/gongjing/yanzheng/gundong_1.html/jbzs/jhsy/jhsy/gwy/jhsy/jiancha/jhsy/shanghuanquhuan/jhsy/wtrl/jhsy/wutongyinchan/jhsy/yaoliu/jryuyue/weichuangfuke/yyhj/zhengxing/cnmxf/zhengxing/xyczx/zhengxing/ydjss/zhengxin

11、g/ydzx/ 呋喃和吡咯對氧化劑不穩(wěn)定，特別是呋喃可被氧化成樹脂狀物，但噻吩對氧化劑比較穩(wěn)定。 三種雜環(huán)化合物對堿是穩(wěn)定的，但對酸的穩(wěn)定性則不同，噻吩對酸較穩(wěn)定，吡咯與呋喃對酸很不穩(wěn)定。(2)對氧化劑、酸及堿的穩(wěn)定性 吡啶比苯穩(wěn)定，不易被氧化，一般都是側(cè)鏈被氧化，而雜環(huán)不被破壞，結(jié)果生成吡啶甲酸。/fkyz/byby/fkzl/gjjb/jhsy/fkzx/gjjb/gjml/fkyz/ydy/fkzl/zgjl/byby/byjc/fkzx/cvmxf/jhsy/rljs/fkyz/bdyc/byby/nxby/fkzx/yczx/jhsy/wtrl/jhsy/yaoliu/gjjb/gj

12、xr/fkyz/fjy/fkzl/lcnz/byby/byzl/jhsy/gwy/byby/lcxby/fkzx/ydjs/jhsy/jyzs/gjjb/gjfd/fkyz/pqy/fkzl/ydnz/byby/byyy/fkzx/yjbt/gjjb/gjy/fkyz/ndy/fkzx/ydzx/byby/gjxby/fkzx/ydzz/jhsy/zyjc/fkzl/fkzl/lc/fkzl/wy/fkzl/yd/fkzl/zgjl/fuke/fuke/fujianyan/fuke/gjy/fuke/ndy/fuke/pqy/fuke/ydy/fuke/zigongneimoyan/gongj

13、ing/gongjing/feida/gongjing/gongjingai/gongjing/milan/gongjing/xirou/gongjing/yanzheng/gundong_1.html/jbzs/jhsy/jhsy/gwy/jhsy/jiancha/jhsy/shanghuanquhuan/jhsy/wtrl/jhsy/wutongyinchan/jhsy/yaoliu/jryuyue/weichuangfuke/yyhj/zhengxing/cnmxf/zhengxing/xyczx/zhengxing/ydjss/zhengxing/ydzx/(3) 還原六氫吡啶(4)吡

14、咯及吡啶的酸堿性孤對電子在sp2雜化軌道上孤對電子在p軌道上 吡咯因其氮原子上的共用電子對參與了環(huán)的共軛體系，使氮原子的電子云密度降低，減弱了對氫離子的結(jié)合能力。 故吡咯的堿性比胺類化合物弱得多。又由于這種共軛作用，使氮上的氫容易離解成氫離子，故吡咯呈弱酸性。 吡啶環(huán)上的氮原子的一對未共用電子對處于sp2雜化軌道上，它并不參與環(huán)上的共軛體系，因此能與質(zhì)子結(jié)合，具有弱堿性。17.3 與生物有關的雜環(huán)及其衍生物舉例17.3.1 呋喃及-呋喃甲醛 糠醛是無色透明的液體，沸點162，熔點-36.5，相對密度1.160。在空氣中放置時逐漸變?yōu)辄S色至棕色，能溶于水中，并與乙醇、乙醚混溶?？?醛戊醛糖下面的顯色反應可用來定性檢驗糠醛：顯色反應 糠醛沒有-氫，與苯甲醛相似，可以發(fā)生康尼扎羅反應?？的嵩_反應氧化反應 糠醛和水蒸氣混合物在高溫時通過混合催化劑，糠醛可脫去羰基生成呋喃。脫羰反應OCHOOH2OCOH2ZnO-Cr2O3-MnO2+400-41517.4 生物堿 生物堿是一類存在于生物體內(nèi)含氮的堿性有機化合物。它們主要存在于植物中，具有很強的生理作用。 生物堿的結(jié)構(gòu)一般都是比較復雜的多環(huán)化合物。 生物