第十四章　杂环化合物 
 

 
 

THF

顺丁烯二酸酐

戊内酰胺

呋喃

吡啶

喹啉

嘌呤

——芳香杂环化合物

第十四章　杂环化合物

 

第一节　六元杂环化合物

常见的六元含氮杂环

吡啶

嘧啶

吡嗪

喹啉

异喹啉

哒嗪

单氮六元杂环的命名

3-乙基吡啶

1

2

3

4

5

6

1

6

5

4

3

2

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

β-乙基吡啶

5-乙基-3-吡啶甲酸

3-甲基-5-氯喹啉

5-羟基-8-异喹啉磺酸

5-羟基异喹啉-8-磺酸

α

β

吡啶的结构

吡啶

N

吡啶型氮原子

  • 一个电子参与共轭， 
    一对电子伸向环外， 
    具有碱性 
  • 结构式上与C以双键相连 
  • 吸电子，使芳环上电子云密度下降，类似于硝基对苯环的作用

喹啉与异喹啉

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

喹啉

异喹啉

化学性质与吡啶及萘有相当密切的关联

喹啉与异喹啉的化学性质

  • 亲电取代

（发生在富电子苯环类似萘的α-位）

喹啉与异喹啉的化学性质

  • 亲核取代

（易发生在缺电子吡啶N原子α-位）

喹啉与异喹啉的化学性质

  • 氧化：优先氧化富电子苯环 
  •  
  •  
  •  
  • 还原：优先还原缺电子吡啶环

喹啉的合成：Skraup法

1o

2o

3o

4o

5o

丙烯醛

β-苯胺丙醛

1,2-二氢喹啉

Skraup法逆合成思路

含两个氮原子的六元杂环

嘧啶

吡嗪

哒嗪

——二嗪类化合物

二嗪类化合物的命名

4-乙基-2-氨基嘧啶

2,3-吡嗪二甲酸

4-甲基哒嗪

吡嗪- 2,3-二甲酸

1

2

3

4

5

6

二嗪类化合物的反应

  • 亲电取代——较困难

二嗪类化合物的反应

  • 亲核取代——较容易

二嗪类化合物的反应

  • 氧化 
  •  
  •  
  • 碱性与亲核性 

相当于一元胺

含氧六元杂环

  • 吡喃 
  •  
  •  
  •  
  • 吡喃衍生物 

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

4H-吡喃

2H-吡喃

γ-吡喃酮

α-吡喃酮

香豆酮

色酮

γ-吡喃

α-吡喃

第十四章　杂环化合物

 

第二节　五元杂环化合物

  • 含单个杂原子的五元杂环 
  •  
  •  
  •  
  • 含多个杂原子的五元杂环

常见的五元杂环化合物

呋喃

吡咯

吲哚

噻吩

噁唑

咪唑

噻唑

异噁唑

吡唑

异噻唑

嘌呤

含单个杂原子五元杂环的命名

  •  
  •  
  •  
  •  
  • 吡咯位置异构体的命名

4-乙基-2-噻吩甲酸

2-甲基吡咯

2-氨基-5-苯甲酰基吲哚

2H-吡咯

1H-吡咯

3H-吲哚

1H-吲哚

1

2

3

4

5

6

7

吡咯的结构

吡咯

N

“吡咯”型N原子

吡啶N

吡咯型氮原子

  • 一对电子参与共轭， 
  • 结构式上与C、H以单键相连 
  • 给电子，使芳环上电子云密度升高，类似于氨基对苯环的作用 
  • 不具有碱性，相反有一定酸性
  • 含单个杂原子的五元杂环 
  •  
  •  
  •  
  • 含多个杂原子的五元杂环

常见的五元杂环化合物

呋喃

吡咯

吲哚

噻吩

噁唑

咪唑

噻唑

异噁唑

吡唑

异噻唑

嘌呤

唑类化合物

1,3-唑

1,2-唑

唑的命名

  • 编号 
    • 价数小的原子编号优先，如 S > N
    • 价数相同，原子序数小的原子优先，O > S
    • 若都相同，连接氢原子较多的杂原子优先 
  •  
  • 实例

2,5-二乙基噁唑

4-甲氧基咪唑

吡唑与咪唑的互变异构

3H-吡唑

1H-吡唑

唑的化学性质

  • 碱性 
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
      • 1,3-唑 > 1,2-唑

>

>

>

>

唑的化学性质

  • 亲电取代活性 
  • 　　苯 > 唑 > 吡啶

>

>

>

>

  • 含单个杂原子的五元杂环 
  •  
  •  
  •  
  • 含多个杂原子的五元杂环

常见的五元杂环化合物

呋喃

吡咯

吲哚

噻吩

噁唑

咪唑

噻唑

异噁唑

吡唑

异噻唑

嘌呤

嘌呤

1

2

3

4

5

6

7

8

9

9H-嘌呤

7H-嘌呤

2-甲基-8-氨基-6-氯嘌呤

第十四章　杂环化合物

 

第三节　杂环化合物的命名

杂环化合物命名的基本步骤

  •  
  • 杂环母核的命名 
  •  
  • 杂环母核的编号 
  •  
  • 根据取代基位置写出名称

杂环母核的命名

  • 习惯上采取俗名（传统名称） 
    • 单个杂原子的五元单杂环 
      　呋喃、噻吩、吡咯、四氢呋喃 
    • 两个杂原子的五元单杂环 
      　咪唑、噁唑、噻唑、吡唑、异噁唑、异噻唑 
    • 单个杂原子的六元单杂环 
      　吡啶、吡喃 
    • 两个杂原子的六元单杂环 
      　哒嗪、嘧啶、吡嗪 
    • 稠杂环 
      　吲哚、喹啉、异喹啉、嘌呤

杂环母核的编号

  • 通常从杂原子开始编1号 
  •  
  •  
  •  
  • 含多个杂原子时，按O、S、N的次序，优先级高的位次靠前 
  •  
  •  
  • 个别稠杂环编号方式特殊，如嘌呤

特例：异喹啉

根据取代基位置写出名称

  • 连接在杂环母核上的-SO3H、-COOH、-COX、-COOR、-CHO等基团通常视为主官能团，名称后置 
  • 其它基团当作取代基，放在杂环名称之前

2,3-吡嗪二甲酸

吡嗪- 2,3-二甲酸

4-乙基-2-噻吩甲酸

4-乙基噻吩-2-甲酸

4-甲氧基咪唑

异构体问题

  • 位置异构体的标氢 
  •  
  •  
  •  
  • 注意互变异构体

1H-吲哚

3H-吲哚

4-硝基咪唑

5-硝基咪唑

4(5)-硝基咪唑

无特定名称稠杂环母核的命名

  • 基本环与附加环的选择 
    • 杂环+苯环，杂环为基本环 
    • 两环都是杂环，看环上杂原子，按N>O>S次序选择基本环 
    • 若两环上优先级最高的原子相同，选大环为基本环 
    • 若环大小也相同，含杂原子数目多者优先 
    • 杂原子数目也一样，种类多者优先 
    • 杂原子种类也相同，取未稠合前杂原子编号小者为基本环

无特定名称稠杂环母核的命名

  • 杂环+苯环，杂环为基本环 
  •  
  •  
  • 两环都是杂环，看环上杂原子，按N>O>S次序选择基本环 
  •  
  •  
  • 若两环上优先级最高的原子相同，选大环为基本环

苯并[　　　]呋喃

吡喃并[　　　]吡咯

吡咯并[　　　]吡啶

无特定名称稠杂环母核的命名

  • 若环大小也相同，含杂原子数目多者优先 
  •  
  •  
  • 杂原子数目也一样，种类多者优先 
  •  
  • 杂原子种类也相同，取未稠合前杂原子编号小者为基本环

吡嗪并[　　　]哒嗪

咪唑并[　　　]噻唑

吡咯并[　　　]噁唑

无特定名称稠杂环母核的命名

  • 杂环+苯环，杂环为基本环 
  •  
  •  
  • 两环都是杂环，看环上杂原子，按N>O>S次序选择基本环 
  •  
  • 若两环上优先级最高的原子相同，选大环为基本环

苯并[　　　]呋喃

吡喃并[　　　]吡咯

吡咯并[　　　]吡啶

b

3,4-b

3,2-b

1

2

3

4

5

a

b

c

d

e

a

b

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

a

b

无特定名称稠杂环母核的命名

  • 若环大小也相同，含杂原子数目多者优先 
  •  
  •  
  • 杂原子数目也一样，种类多者优先 
  •  
  • 杂原子种类也相同，取未稠合前杂原子编号小者为基本环

吡嗪并[　　　]哒嗪

咪唑并[　　　]噻唑

吡咯并[　　　]噁唑

3,2-d

5,1-b

2,3-d

1

2

3

4

5

a

b

c

d

1

2

3

4

5

a

b

a

b

c

d

1

2

3

4

b

c

吡嗪并[3,2-d]哒嗪

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