青岛农业大学（莱阳农学院）：《有机化学》课程教学资源（PPT课件）第十二章 杂环化合物（heterocyclic compound）

环状化合物中，成环 12 杂环化合物 的原子除C外，还含 有O、S、N等其它原 heterocyclic compound 子的化合物称为杂环 化合物。 12.1 杂环化合物的分类和命名 12.2 杂环化合物的结构与芳香性 12.3 杂环化合物的性质 12.4 重要杂环化合物

环状化合物中，成环 的原子除C外，还含 有O、S、N等其它原 子的化合物称为杂环 化合物。 12.1 杂环化合物的分类和命名 12.2 杂环化合物的结构与芳香性 12.3 杂环化合物的性质 12.4 重要杂环化合物 12 杂环化合物 ( heterocyclic compound )

12 杂环化合物 12.1 杂环化合物的分类和命名 1.杂环化合物的分类 单杂环 五元杂环 六元杂环 稠杂环苯并杂环 杂环并杂环 2.杂环化合物的命名 杂环化合物的命名有音译法和系统命名法两种。 音译法是按杂环化合物的外文名称音译，以口字旁 同音汉字表示

。 音译法是按杂环化合物的外文名称音译，以口字旁 同音汉字表示。 12.1 杂环化合物的分类和命名 单杂环 五元杂环 六元杂环 稠杂环 苯并杂环 杂环并杂环 1. 杂环化合物的分类 2 . 杂环化合物的命名 12 杂环化合物

12 杂环化合物 五元杂环 编号从杂原子开始，按OS→N的顺序， 使杂原子的序号最低 H H furan thiophene pyrrole thiazole imidazole 呋喃 噻吩 吡咯 噻唑 咪唑 B CH3 CHO CH2CH3 2-甲基呋喃 2-呋喃甲醛 2-甲基-5-乙基呋喃

五元杂环 furan thiophene pyrrole thiazole imidazole 呋喃 噻吩 吡咯 噻唑 咪唑 2-甲基呋喃 2-呋喃甲醛 2-甲基-5-乙基呋喃 编号从杂原子开始, 按O S N的顺序, 使杂原子的序号最低. H H O S N N S N N α β O CH3 CHO O CH3 O CH2 CH3 12 杂环化合物

12杂环化合物 CH3 2,5-二甲基愿唑 5-甲基噻唑 5-甲基咪唑 CH3 CH3 CH,cH厂） H CH3 2,5-二甲基咪唑 N-甲基-4-乙基咪唑

2,5-二甲基咪唑 N-甲基-4-乙基咪唑 2,5-二甲基噁唑 5-甲基噻唑 5-甲基咪唑 N O CH3 CH3 CH3 N S CH3 N N H CH3 CH3 N N H CH3 CH2 CH3 N N 12 杂环化合物

12 杂环化合物 六元杂环 NH2 COOH N人OH 吡啶 3-吡啶甲酸 胞嘧啶 (烟酸) 稠杂环 NH2 1W5 61 5 N7 6 2- 8 N④N N O 3 H OH 5-甲基吲哚 6-氨基嘌呤 8-羟基喹啉 腺嘌呤

稠杂环 腺嘌呤 5-甲基吲哚 6-氨基嘌呤 8-羟基喹啉 吡啶 3-吡啶甲酸 胞嘧啶 （烟酸） OH NH2 -COOH N N N N NH2 H N N N N CH3 N H N OH 9 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 5 4 5 5 6 6 6 7 7 7 8 8 12 杂环化合物 六元杂环

12 杂环化合物 12.2 杂环化合物的结构和芳香性 五元杂环 H 呋喃、噻吩、吡咯结构上共同点：五元杂环的环上5个原 子都是sp2杂化的，位于同一平面上，碳原子p轨道上有1个单 电子，杂原子p轨道上有2个电子，5个p轨道垂直于环所在的 平面，侧面交盖形成闭合的共轭体系。 (S) 的杂化 SP2杂化 2P4 3个SP2 未杂化的P 2S2

O（S）的杂化 3个SP2 未杂化的P 2S2 2P4 SP2杂化 五元杂环 H O S N 12 杂环化合物 呋喃、噻吩、吡咯结构上共同点：五元杂环的环上5个原 子都是sp2杂化的，位于同一平面上，碳原子p轨道上有1个单 电子，杂原子p轨道上有2个电子，5个p轨道垂直于环所在的 平面，侧面交盖形成闭合的共轭体系。 12.2 杂环化合物的结构和芳香性

12 杂环化合物 N的杂化 吡咯N的杂化 SP2杂化 2P3 未杂化的P轨道 2S2 3个SP2 符合休克尔 4n+2规则， 都 具有芳香性。 富电子芳杂环

N的杂化 吡咯N的杂化 未杂化的P轨道 SP2杂化 2S2 2P3 3个SP2 12 杂环化合物 O S N H 符 合 休 克 尔 4n+2规则，都 具有芳香性。 富电子芳杂环

12 杂环化合物 六元杂环 六元杂环结构和芳香性，以吡啶为例： 吡啶N的杂化 SP2杂化 2P3 未杂化的P轨道 2S2 3个SP2 缺电子芳杂环 符合休克尔4n+2规则，具有芳香性

六元杂环结构和芳香性，以吡啶为例： 吡啶N的杂化 未杂化的P轨道 SP2杂化 2S2 2P3 3个SP2 符合休克尔4n+2规则，具有芳香性。 N N N 12 杂环化合物 六元杂环 缺电子芳杂环

12 杂环化合物 下列化合物是否有芳香性？数出π电子。 NH2 H N H H 头 CH3CH互 CH3

N N N S H N N NH2 N OH N N N CH3 CH3 CH2 H N N CH3 CH3 CH3 N O 下列化合物是否有芳香性？数出π电子。 H O N N H O 12 杂环化合物

12 杂环化合物 12.3杂环化合物的化学性质 1、亲电取代反应 吡咯、呋喃、噻吩a位取代 吡啶位取代 12 NaOH H CH3COONO2 600, H2S04, 亲电取代反应活性 吡咯>呋喃> HNO3 N02 噻吩>苯>吡啶 H2S043700c

12.3 杂环化合物的化学性质 1、亲电取代反应 亲电取代反应活性 吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯 > 吡啶 吡咯、呋喃、噻吩 α位取代 吡啶 β位取代 NaOH I2 I I I I N H N H NO2 C 0 CH3 COONO2 -5 30 O ~ O SO3 H H2 SO4 O S S NO2 N N HNO3 H2 SO4 370 C 0 12 杂环化合物