《有机化学》课程教学课件（PPT讲稿）第十八章 杂环化合物

第十八章杂环化合物 (-)杂环化合物的分类、命名和结构 (二)五元杂环化合物及其化学性质 (三)六元杂环化合物 (四)稠杂环化合物(吲哚、喹啉)

第十八章 杂环化合物 (一) 杂环化合物的分类、命名和结构 (二) 五元杂环化合物及其化学性质 (三) 六元杂环化合物 (四) 稠杂环化合物（吲哚、喹啉）

(一)杂环化合物的分类、命名和结构 (1)分类和命名 (2)结构和芳香性 (甲)五元杂环的结构 (乙)六元杂环的结构

(一) 杂环化合物的分类、命名和结构 (1) 分类和命名 (2) 结构和芳香性 (甲) 五元杂环的结构 (乙) 六元杂环的结构

第十八章杂环化合物 杂环化合物种类很多,广泛存在于自然界中,与动植物 的生理作用及药物、染料等关系密切 ()杂环化合物的分类、命名和结构 (1)分类和命名 根据有无芳香性,可将杂环化合物分为非芳香性杂环和 芳香性杂环。 非芳香性杂环化合物具有与相应脂肪族化合物相类似的 性质。例如 四氢呋喃1,4二氧六环六氢吡啶四氢吡咯奎宁环 通常,杂环化合物是指含有杂原子构成环的、有一定芳香 性的环状化合物

第十八章 杂环化合物 杂环化合物种类很多，广泛存在于自然界中，与动植物 的生理作用及药物、染料等关系密切。 (一) 杂环化合物的分类、命名和结构 (1) 分类和命名 根据有无芳香性，可将杂环化合物分为非芳香性杂环和 芳香性杂环。 非芳香性杂环化合物具有与相应脂肪族化合物相类似的 性质。例如： O O N O N H N H 四氢呋喃 1,4-二氧六环 六氢吡啶 四氢吡咯 奎宁环 通常，杂环化合物是指含有杂原子构成环的、有一定芳香 性的环状化合物

常见的杂环化合物如下: 五元杂环化合物分类及名称 类别 含一个杂原子 含二个杂原子 单环 呋喃噻吩吡咯 H H 吡唑 咪唑 噫唑 噻唑 furan thiophene pyrrole pyrazole imidazole oxazole thiazole 苯并呋喃 苯并咪唑 benzofuran enzoimidazole H 明环苯并 苯并噫唑 thionaphthene nOXA 吲哚 (苯并吡咯) 苯并噻唑 S benzo hiazole H

常见的杂环化合物如下： √ √ √ √

六元杂环化合物分类及名称 类别 含一个杂原子 含二个杂原子 单环 吡啶 哒嗪 嘧啶 吡嗪 pyridine pyridazine pyrimidine pyrazine 喹啉 N2 酞嗪 quinoline phthalazine 异喹啉 环 1,10-菲咯啉 吖啶 1, 10-phenanthroline acridine

√ √

命名: 杂环化合物的命名常用音译法。例如: C CH2COOH γ-甲基吡啶 β-吲哚乙酸 N H2 S 0 CHO 咪唑 噻唑 5-甲基噻唑α-呋喃甲醛 imidazole thiazole5- methylthiazole2-呋喃甲醛 糠醛 (以0、S、N为序!)

命名： 杂环化合物的命名常用音译法。例如： N CH2 COOH b-吲哚乙酸 N CH3 g-甲基吡啶 5 （以O、S、N为序！） O CHO a-呋喃甲醛 2-呋喃甲醛 糠醛 N H3 C S 5-甲基噻唑 imidazole thiazole 5-methylthiazole 咪唑 N N 1 2 4 3 噻唑 N S 5 4 3 2 1

(2)结构和芳香性 (甲)五元杂环的结构 呋喃、噻吩、吡咯分子中所有的原子共平面,具有与 苯环类似的结构。 吡咯(NH) N: 2s 2p p轨道 p轨道 Sp杂化 + S轨道P轨道 Sp轨道

(2) 结构和芳香性 (甲) 五元杂环的结构 呋喃、噻吩、吡咯分子中所有的原子共平面，具有与 苯环类似的结构。 吡咯( )： sp2 杂化 p轨道 sp2 轨道 p轨道 s轨道 N p轨道 H N:2s 2p 2 3 N-H

呋喃(匚0) 0:2s22p p轨道 p轨道 p杂化轨道 井#4+sp3杂化 #++# S轨道P轨道 sp轨道 噻吩(S)具有与呋喃相似的结构

呋喃( ) O ： O:2s 2p 2 4 杂化 p轨道 轨道 p轨道 s轨道 p轨道 sp2 sp2 O sp 杂化轨道 2 噻吩( ) S 具有与呋喃相似的结构

杂原子上的一对p电子与G平面垂直,与未 参与杂化的p轨道平行,形成π6的大π键, 这种大π键由于含有6个π电子,符合休克 4n+2规则的要求,所以它们具有一定 的芳香性(可发生环上的亲电取代反 应); 由于环上的5个原子共享6个π电子,电子 云密度比苯环大,发生亲电取代反应的 速度也比苯快得多

杂原子上的一对p电子与σ平面垂直，与未 参与杂化的p轨道平行，形成 π5 6的大π键， 这种大π键由于含有6个π电子，符合休克 尔4n+2规则的要求，所以它们具有一定 的芳香性（可发生环上的亲电取代反 应）； 由于环上的5 个原子共享6个π电子，电子 云密度比苯环大，发生亲电取代反应的 速度也比苯快得多

下列实验事实均说明呋喃、噻吩、吡咯具有芳香性: ①键长数据 呋喃、噻吩、吡咯都具有一定程度的键长平均化 XC键长(正常值mC2C键长mC3-C4键长/nm X=0、S、NH、C 呋喃 0.136(0.143) 0.136 0.143 噻吩 0.171(0.182) 0.137 0.142 吡咯 0.137(0.147) 0.138 0.142 环戊二烯 0.150(0.154) 0.134 0.146 注:普通C=C键长0.133nm;普通C一C键长0.154nm

下列实验事实均说明呋喃、噻吩、吡咯具有芳香性： ① 键长数据 呋喃、噻吩、吡咯都具有一定程度的键长平均化： 注：普通C＝C键长0.133nm；普通C－C键长0.154nm