College Chemistry of Jilin Normal University
第一章 绪 论
主讲人,王康成 教授
有机化学电子教案
第十六章 杂环化合物
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第一节 杂环化合物的分类和命名
一、分类
二、命名
杂环的命名常用音译法，是按外文名词音译成带“口”字旁的同音汉字。
N
H
O S N
N
N
( p y r r o l e ) ( f u r a n ) ( t h i o p h e n e ) ( p y r i d i n e )
( p y r i m i d i n e )
N
N
N N
H
N
N
H
( q u i n o l i n e ) ( i n d o l e ) ( p u r i n e )
吡 咯 呋 喃 噻 吩 吡 啶
嘧 啶 喹 啉 吲 哚 嘌 呤
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第二节 五元杂环化合物
一、呋喃、噻吩、吡咯杂环的结构
呋喃、噻吩、吡咯在结构上具有共同点，即构成环的五个原子都为 sp2杂
化，故成环的五个原子处在同一平面，杂原子上的孤对电子参与共轭形成共
轭体系，其 π电子数符合休克尔规则（ π电子数 = 4n+2），所以，它们都具
有芳香性。
O
S
N
H
S
O
N
H
Π 5
6
π
为 共 轭 体 系
电 子 = 6
符 合 4 n + 2
具 有 芳 性
富 电 子 芳 环
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二、呋喃、噻吩、吡咯的性质
（一）存在与物理性质
（二）光谱性质
（三）化学性质
1．亲电取代反应
从结构上分析，五元杂环为 Π56共轭体系，电荷密度比苯大，如以苯
环上碳原子的电荷密度为标准（作为 0），则五元杂环化合物的有效电荷
分布为：
亲电取代反应的活性为,吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯，主要进入 α-位。
说明,吡咯、呋喃、噻吩的亲电取代反应，对试剂及反应条件必须有所
选择和控制。
O S NH
0
0
0
0
0
0
+ 0, 1
- 0, 0 3
- 0, 0 2
+ 0, 2 0
- 0, 0 6
- 0, 0 4
+ 0, 3 2
- 0, 1 0
- 0, 0 6
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卤代反应 不需要催化剂，要在较低温度和进行。
硝化反应 不能用混酸硝化，一般是用乙酰基硝酸酯 (CH3COONO2)
作硝化试剂，在低温下进行。
磺化反应 呋喃、吡咯不能用浓硫酸磺化，要用特殊的磺化试剂 ——
吡啶三氧化硫的络合物，噻吩可直接用浓硫酸磺化。
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2．加氢反应
O
N
H
S
H 2,N i o r P d
H 2,N i o r P d
H 2,N i
O
N
H
S
四 氢 呋 喃
四 氢 吡 咯
( T H F )
不 能 用 催 化
因 噻 吩 能 使 中 毒
P d
P d
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3．呋喃、吡咯的特性反应
(1) 呋喃易起 D-A反应
O O
O
O
+
3 0 ℃
O
O
O
O
O
OO
O
+
内 式 外 式( 9 0 % )
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（ 2）吡咯的弱酸性和弱碱性
吡咯虽然是一个仲胺，但碱性很弱。
吡咯具有弱酸性，其酸性介与乙醇和苯酚之间。
N
H
N
H
N H 2
K b ×3, 8 1 0 - 1 0 2 1 0 - 42, 5 1 0 - 1 4× ×
原 因,
上 的 未 共 用 电 子 对
参 与 了 环 的 共 轭 体 系,
减 弱 了 与 的 结 合 力 。
N
H
N
H
O H
K a = ×1, 3 1 0 - 1 0 1 1 0 - 1 81 1 0 - 1 5× ×
C H 3 C H 2 O H
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三、重要的五元杂环衍生物
（一）糠醛（ α-呋喃甲醛）
1．制备
由农副产品如甘蔗杂渣、花生壳、高粱杆、棉子壳 …… 用稀酸加热
蒸煮制取。
( C 5 H 8 O 4 ) n 3 ~ 5 % H 2 S O 4
H O C H C H O H
C H 2
O H
C H C H O
O H
H 2 S O 4稀
C H O
多 聚 戊 糖 戊 糖 呋 喃 甲 醛
水 蒸 气
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2．糠醛的性质
同有 α-H的醛的一般性质。
（ 1）氧化还原反应
O
C H O
K M n O 4 弱 碱 性
C u O,C r 2 O 3
1 5 0 1 0 M P a℃,
V 2 O 5 - M o O
3 2 0 ℃,O 2,
O
C H 2 O H
O
C O O H
O OO
+ C O 2 + H 2 O
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（ 2）歧化反应
（ 3）羟醛缩合反应
（ 4）安息香缩合反应
O C H O O C H 2 O HO C O O H +
浓 碱
O C H O O C H = C H C H O+
稀 碱C H 3 C H O
O C H O O C H
醇 溶 液K O H CO
O H O
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3．糠醛的用途
糠醛是良好的溶剂，常用作精练石油的溶剂，以溶解含硫物质及
环烷烃等。可用于精制松香，脱出色素，溶解硝酸纤维素等。糠醛
广泛用于油漆及树脂工业。
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（二）吡咯的重要衍生物
最重要的吡咯衍生物是含有四个吡咯环和四个次甲基 (-CH= )交替
相连组成的大环化合物。其取代物称为卟啉族化合物。
卟啉族化合物广泛分布与自然界。血红素，叶绿素都是含 环的卟
啉族化合物。在血红素中 环络合的是 Fe，叶绿素 环络合的是 Mg。
α
βδ
1
2 3
4
5
67
8
γ
N H N
H NN
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四、噻唑和咪唑
1．噻唑
噻唑是含一个硫原子和一个氮原子的五元杂环，无色，有吡啶臭味
的液体，沸点 117℃,与水互溶，有弱碱性，是稳定的化合物。
一些重要的天然产物几合成药物含有噻唑结构，如青霉素、维生素
B1等。
青霉素
S
N
C H
C O
N H C R
O
H O O C
C H 3
C H 3
R = C H 2
C H 2 O
C H C H C H 2 S C H 3
R =
R =
G
V
O
常 用 青 霉 素
为 青 霉 素
为 青 霉 素
为 青 霉 素
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维生素 B1（ VB1）
N
N
C H 2 N
S
C H 3
C H 2 C H 2 O H
N H 3 C l
C H 3
C l
噻 唑 环
对 糖 类 的 新 陈 代 谢 有
显 著 的 影 响, 人 体 缺
乏 时 可 以 引 起 脚 气 病
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第三节 六元杂环化合物
六元杂环化合物中最重要的有吡啶、嘧啶和吡喃等。
N N
N
O
吡 啶 嘧 啶 吡 喃
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一、吡啶
(一 ) 来源、制法和应用
吡啶存在于煤焦油页岩油和骨焦油中，吡啶衍生物广泛存在于自然界，
例如，植物所含的生物碱不少都具有吡啶环结构，维生素 PP、维生素 B6、
辅酶 Ⅰ 及辅酶 Ⅱ 也含有吡啶环。吡啶是重要的有机合成原料（如合成药
物）、良好的有机溶剂和有机合成催化剂。
吡啶的工业制法可由糠醇与氨共热（ 500℃ ）制得，也可从乙炔制备。
吡啶为有特殊臭味的无色液体，沸点 115.5℃,相对密度 0.982，可与水、
乙醇、乙醚等任意混和。
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（二）吡啶的结构 N N NH
上 的 孤 电 子 对 在
轨 道 上, 参 与
环 内 共 轭, 为 富
电 子 芳 环 。
上 的 孤 电 子 对 在
轨 道 上, 在 环 外
未 参 与 环 内 共 轭 。
成 环 原 子
共 平 面
体 系
C
_
s p
2
N
_
s p
2
Π 6
6
N
P
s p
2
N
由于吡啶环的 N上在环外有一孤对电子，故吡啶环上的电荷分布不均。
γ
N α
β
1, 4 3
0, 8 4
1, 0 1
0, 8 7
电 荷 分 布
亲 电 取 代
亲 核 取 代
N >
β
β α γ
γα,
> >
位
位
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（三）吡啶的性质
1．碱性与成盐
吡啶的环外有一对未作用的孤对电子，具有碱性，易接受亲电试
剂而成盐。
吡啶的碱性小于氨大于苯胺。
C H 3 N H 2 N H 3
N
N H 2
p K b 3, 3 8 4, 7 6 8, 8 0 9, 4 2
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吡啶易与酸和活泼的卤代物成盐。 N
+ H C l N H C l
N
N H 3
N
+ S O 3
C H 2 C l 2
N S O 3 ( 9 0 % )
此 反 应 常 用 于
在 反 应 中 吸 收
生 成 的 气 态 酸
室 温
吡 啶 三 氧 化 硫 络 合 物
是 常 用 的 缓 和 磺 化 剂N NN
R I
R I
3 0 0 ℃
I
N
I
+R
R
O H
N N
R
R
O H
制 取 烷 基 吡 啶 的 一 种 方 法
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2．亲电取代反应
N
N
C l
N
B r
N
N O 2
N
S O 3 H
℃
C l
2
,A l C l
3
B r
2
,
H
2
S O
4
H g S O
4
1 0 0
3 0 0 ℃
浮 石 催 化
气 相
浓
2 2 0 ℃
混 酸
3 0 0 ℃
催 化,
氯 吡 啶
溴 吡 啶
硝 基 吡 啶
吡 啶 磺 酸3
3
3
3
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3．氧化还原反应
（ 1）氧化反应 N
N
NN
吡 啶 甲 酸 （ 烟 酸 ）
C H 3 K M n O
4 / H
H N O 3
C O O H
C O O H
α
β
吡 啶 甲 酸
N N
C H 3 C - O O H
O
O
N
H N O 3
O
N
O
N O 2
H 2 S O 4 9 0 ℃
P C l 3
N
N O 2
+ P O C l 3
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（ 2）还原反应
吡啶比苯易还原，用钠加乙醇、催化加氢均使吡啶还原为六氢
吡啶（即胡椒啶）。
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4．亲核取代
N
N a N H 2
N
H 2 O
N H N a N N H 2二 甲 苯 胺 中 回 流
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二、嘧啶及其衍生物
N
N
嘧啶本身不存在于自然界，其衍生物在自然界分布很广，脲嘧啶、
胞嘧啶、胸腺嘧啶是遗传物质核酸的重要组成部分，微生素 B1也含
有嘧啶环。合成药物的磺胺嘧啶也含这种结构。
N
N
N
N
N
N
O H
H O
O H
H O H O
C H 3
N H 2
尿 嘧 啶 胸 腺 嘧 啶 胞 嘧 啶( U ) ( T ) ( C )
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第四节 稠杂环化合物
稠杂环化合物是指苯环与杂环稠合或杂环与杂环稠合在一起的化
合物。常见的有喹啉、吲哚和嘌呤。
N N
H
N
N N
H
N
2
3
45
6
7
8 9
1
1
1
2 2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
喹 啉 吲 哚 嘌 呤( Q u i o l i n e ) ( i n d o l e ) ( P u r i n e )
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一、吲哚
吲哚是白色结晶，熔点 52.5℃ 。极稀溶液有香味，可用作香料，浓的
吲哚溶液有粪臭味。
N
H
C H 2 C H C O O H
N H 2
N
H
C H 3
β
色 氨 酸
构 成 蛋 白 质 的 重 要 成 分
甲 基 吲 哚 （ 粪 臭 素 ）
很 稀 时 有 茉 莉 香 味
分 解
N
H
C H 2 C H 2 N H A cC H 3 O
脑 白 金
M e l a t o n i n e
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NH
C H 2 C O O H β 吲 哚 乙 酸
植 物 激 素, 少 量 能 调 节 植 物 生 长, 量 大 则 杀 伤 植 物 。
如 在 侧 链 多 一 个 就 失 去 生 理 效 能 。C H 2
吲哚的性质与吡咯相似，也可发生亲电取代反应，取代基进入 β-位。
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二、喹啉
1．喹啉的性质
（ 1）取代反应
N
℃
N
N
N
N
N
N O
2
N O
2
B r
B r
N
S O
3
H
N H N a
N
N H
2
+
+
H
2
O
浓
H N O
3
H
2
S O
4浓浓 +
H
2
S O
4浓+
B r
2
A g
2
S O
4
H
2
S O
4
,2 2 0
K N H
2
.
二 甲 苯
1 0 0 ℃
℃0
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（ 2）氧化还原反应
N
℃
N
N
H
1 0 0K M n O 4
C H 3 C H 2 O H,N a
C O O H
C O O H
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2．喹啉环的合成法 —— 斯克劳普 （ Skraup）法：
喹啉的合成方法有多种，常用的是斯克劳普法。是用苯胺与甘油、
浓硫酸及一种氧化剂如硝基苯共热而生成。
N
N H 2
C H 2 - C H - C H 2
O H O H O H
+
H 2 S O 4
硝 基 苯
8 4 ~ 9 1 %
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3．喹啉的衍生物
喹啉的衍生物在自然界存在很多，如奎宁、氯喹、罂粟碱、吗啡等。
N
C H 3 O
C HH O
N
C H C H 2
奎 宁 （ 金 鸡 钠 碱 ） 存 在 于 金 鸡 钠 树 皮 中, 有 抗 疟 疾 疗 效
N
N
C l
N H
C HH O ( C H 2 ) 3 - N
C 2 H 5
C 2 H 5
C H 2
O C H 3
O C H 3
C H 3 O
C H 3 O
氯 喹 （ 合 成 抗 疟 疾 药 ） 罂 粟 碱
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H O O O H
N
C H 3
1
2
3
4
5 6
7
8
吗 啡
含 一 个 被 还 原 了 的 异 喹 啉 环, 是 从
鸦 片 中 提 取 出 来 的 。
吗 啡 的 盐 酸 盐 是 很 强 的 镇 痛 药, 能
持 续 6 小 时, 也 能 镇 咳, 但 易 上 瘾 。
将 羟 基 上 的 氢 换 成 乙 酰 基, 即 为
海 洛 因, 不 存 在 于 自 然 界 。 海 洛 因 比 吗
啡 更 易 上 瘾, 可 用 来 解 除 晚 期 癌 症 患 者
的 痛 苦 。
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三、嘌呤
N
N N
H
N N
N N
N H
ⅡⅠ( ) ( )9 H 7 H 嘌 呤嘌 呤
嘌呤为无色晶体,m.p216~217℃,易溶于水，其水溶液呈中性，
但能与酸或碱成盐。
纯嘌呤环在自然界不存在，嘌呤的衍生物广泛存在于动植物体内。
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1．尿酸
存在于鸟类及爬虫类的排泄物中，含量很多，人尿中也含少量。
2．黄嘌呤
存在于茶叶及动植物组织和人尿中。
H N
N
H
N
H
N H N
N N
H
N
OO
O O H
H O O H
H N
NH NH
N N
N NH
N
O
O O H
H O
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3．咖啡碱、茶碱和可可碱
三者都是黄嘌呤的甲基衍生物，存在于茶叶、咖啡和可可中，它们
有兴奋中枢作用，其中以咖啡碱的作用最强。
N
N N
N
O
O
N
N N
N
O
O
H N
N N
N
O
O
H N C H 3
C H 3C H 3C H 3
C H 3C H 3 C H 3
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4．腺嘌呤和鸟嘌呤
它是核蛋白中的两种重要碱基。
N
N N
H
N H N
N N
H
N
H 2 N
ON H 2
腺嘌呤（ A） 鸟嘌呤（ G）
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第一章 绪 论
主讲人,王康成 教授
有机化学电子教案
第十六章 杂环化合物
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第一节 杂环化合物的分类和命名
一、分类
二、命名
杂环的命名常用音译法，是按外文名词音译成带“口”字旁的同音汉字。
N
H
O S N
N
N
( p y r r o l e ) ( f u r a n ) ( t h i o p h e n e ) ( p y r i d i n e )
( p y r i m i d i n e )
N
N
N N
H
N
N
H
( q u i n o l i n e ) ( i n d o l e ) ( p u r i n e )
吡 咯 呋 喃 噻 吩 吡 啶
嘧 啶 喹 啉 吲 哚 嘌 呤
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第二节 五元杂环化合物
一、呋喃、噻吩、吡咯杂环的结构
呋喃、噻吩、吡咯在结构上具有共同点，即构成环的五个原子都为 sp2杂
化，故成环的五个原子处在同一平面，杂原子上的孤对电子参与共轭形成共
轭体系，其 π电子数符合休克尔规则（ π电子数 = 4n+2），所以，它们都具
有芳香性。
O
S
N
H
S
O
N
H
Π 5
6
π
为 共 轭 体 系
电 子 = 6
符 合 4 n + 2
具 有 芳 性
富 电 子 芳 环
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二、呋喃、噻吩、吡咯的性质
（一）存在与物理性质
（二）光谱性质
（三）化学性质
1．亲电取代反应
从结构上分析，五元杂环为 Π56共轭体系，电荷密度比苯大，如以苯
环上碳原子的电荷密度为标准（作为 0），则五元杂环化合物的有效电荷
分布为：
亲电取代反应的活性为,吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯，主要进入 α-位。
说明,吡咯、呋喃、噻吩的亲电取代反应，对试剂及反应条件必须有所
选择和控制。
O S NH
0
0
0
0
0
0
+ 0, 1
- 0, 0 3
- 0, 0 2
+ 0, 2 0
- 0, 0 6
- 0, 0 4
+ 0, 3 2
- 0, 1 0
- 0, 0 6
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卤代反应 不需要催化剂，要在较低温度和进行。
硝化反应 不能用混酸硝化，一般是用乙酰基硝酸酯 (CH3COONO2)
作硝化试剂，在低温下进行。
磺化反应 呋喃、吡咯不能用浓硫酸磺化，要用特殊的磺化试剂 ——
吡啶三氧化硫的络合物，噻吩可直接用浓硫酸磺化。
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2．加氢反应
O
N
H
S
H 2,N i o r P d
H 2,N i o r P d
H 2,N i
O
N
H
S
四 氢 呋 喃
四 氢 吡 咯
( T H F )
不 能 用 催 化
因 噻 吩 能 使 中 毒
P d
P d
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3．呋喃、吡咯的特性反应
(1) 呋喃易起 D-A反应
O O
O
O
+
3 0 ℃
O
O
O
O
O
OO
O
+
内 式 外 式( 9 0 % )
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（ 2）吡咯的弱酸性和弱碱性
吡咯虽然是一个仲胺，但碱性很弱。
吡咯具有弱酸性，其酸性介与乙醇和苯酚之间。
N
H
N
H
N H 2
K b ×3, 8 1 0 - 1 0 2 1 0 - 42, 5 1 0 - 1 4× ×
原 因,
上 的 未 共 用 电 子 对
参 与 了 环 的 共 轭 体 系,
减 弱 了 与 的 结 合 力 。
N
H
N
H
O H
K a = ×1, 3 1 0 - 1 0 1 1 0 - 1 81 1 0 - 1 5× ×
C H 3 C H 2 O H
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三、重要的五元杂环衍生物
（一）糠醛（ α-呋喃甲醛）
1．制备
由农副产品如甘蔗杂渣、花生壳、高粱杆、棉子壳 …… 用稀酸加热
蒸煮制取。
( C 5 H 8 O 4 ) n 3 ~ 5 % H 2 S O 4
H O C H C H O H
C H 2
O H
C H C H O
O H
H 2 S O 4稀
C H O
多 聚 戊 糖 戊 糖 呋 喃 甲 醛
水 蒸 气
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2．糠醛的性质
同有 α-H的醛的一般性质。
（ 1）氧化还原反应
O
C H O
K M n O 4 弱 碱 性
C u O,C r 2 O 3
1 5 0 1 0 M P a℃,
V 2 O 5 - M o O
3 2 0 ℃,O 2,
O
C H 2 O H
O
C O O H
O OO
+ C O 2 + H 2 O
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（ 2）歧化反应
（ 3）羟醛缩合反应
（ 4）安息香缩合反应
O C H O O C H 2 O HO C O O H +
浓 碱
O C H O O C H = C H C H O+
稀 碱C H 3 C H O
O C H O O C H
醇 溶 液K O H CO
O H O
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3．糠醛的用途
糠醛是良好的溶剂，常用作精练石油的溶剂，以溶解含硫物质及
环烷烃等。可用于精制松香，脱出色素，溶解硝酸纤维素等。糠醛
广泛用于油漆及树脂工业。
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（二）吡咯的重要衍生物
最重要的吡咯衍生物是含有四个吡咯环和四个次甲基 (-CH= )交替
相连组成的大环化合物。其取代物称为卟啉族化合物。
卟啉族化合物广泛分布与自然界。血红素，叶绿素都是含 环的卟
啉族化合物。在血红素中 环络合的是 Fe，叶绿素 环络合的是 Mg。
α
βδ
1
2 3
4
5
67
8
γ
N H N
H NN
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四、噻唑和咪唑
1．噻唑
噻唑是含一个硫原子和一个氮原子的五元杂环，无色，有吡啶臭味
的液体，沸点 117℃,与水互溶，有弱碱性，是稳定的化合物。
一些重要的天然产物几合成药物含有噻唑结构，如青霉素、维生素
B1等。
青霉素
S
N
C H
C O
N H C R
O
H O O C
C H 3
C H 3
R = C H 2
C H 2 O
C H C H C H 2 S C H 3
R =
R =
G
V
O
常 用 青 霉 素
为 青 霉 素
为 青 霉 素
为 青 霉 素
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维生素 B1（ VB1）
N
N
C H 2 N
S
C H 3
C H 2 C H 2 O H
N H 3 C l
C H 3
C l
噻 唑 环
对 糖 类 的 新 陈 代 谢 有
显 著 的 影 响, 人 体 缺
乏 时 可 以 引 起 脚 气 病
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第三节 六元杂环化合物
六元杂环化合物中最重要的有吡啶、嘧啶和吡喃等。
N N
N
O
吡 啶 嘧 啶 吡 喃
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一、吡啶
(一 ) 来源、制法和应用
吡啶存在于煤焦油页岩油和骨焦油中，吡啶衍生物广泛存在于自然界，
例如，植物所含的生物碱不少都具有吡啶环结构，维生素 PP、维生素 B6、
辅酶 Ⅰ 及辅酶 Ⅱ 也含有吡啶环。吡啶是重要的有机合成原料（如合成药
物）、良好的有机溶剂和有机合成催化剂。
吡啶的工业制法可由糠醇与氨共热（ 500℃ ）制得，也可从乙炔制备。
吡啶为有特殊臭味的无色液体，沸点 115.5℃,相对密度 0.982，可与水、
乙醇、乙醚等任意混和。
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（二）吡啶的结构 N N NH
上 的 孤 电 子 对 在
轨 道 上, 参 与
环 内 共 轭, 为 富
电 子 芳 环 。
上 的 孤 电 子 对 在
轨 道 上, 在 环 外
未 参 与 环 内 共 轭 。
成 环 原 子
共 平 面
体 系
C
_
s p
2
N
_
s p
2
Π 6
6
N
P
s p
2
N
由于吡啶环的 N上在环外有一孤对电子，故吡啶环上的电荷分布不均。
γ
N α
β
1, 4 3
0, 8 4
1, 0 1
0, 8 7
电 荷 分 布
亲 电 取 代
亲 核 取 代
N >
β
β α γ
γα,
> >
位
位
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（三）吡啶的性质
1．碱性与成盐
吡啶的环外有一对未作用的孤对电子，具有碱性，易接受亲电试
剂而成盐。
吡啶的碱性小于氨大于苯胺。
C H 3 N H 2 N H 3
N
N H 2
p K b 3, 3 8 4, 7 6 8, 8 0 9, 4 2
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吡啶易与酸和活泼的卤代物成盐。 N
+ H C l N H C l
N
N H 3
N
+ S O 3
C H 2 C l 2
N S O 3 ( 9 0 % )
此 反 应 常 用 于
在 反 应 中 吸 收
生 成 的 气 态 酸
室 温
吡 啶 三 氧 化 硫 络 合 物
是 常 用 的 缓 和 磺 化 剂N NN
R I
R I
3 0 0 ℃
I
N
I
+R
R
O H
N N
R
R
O H
制 取 烷 基 吡 啶 的 一 种 方 法
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2．亲电取代反应
N
N
C l
N
B r
N
N O 2
N
S O 3 H
℃
C l
2
,A l C l
3
B r
2
,
H
2
S O
4
H g S O
4
1 0 0
3 0 0 ℃
浮 石 催 化
气 相
浓
2 2 0 ℃
混 酸
3 0 0 ℃
催 化,
氯 吡 啶
溴 吡 啶
硝 基 吡 啶
吡 啶 磺 酸3
3
3
3
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3．氧化还原反应
（ 1）氧化反应 N
N
NN
吡 啶 甲 酸 （ 烟 酸 ）
C H 3 K M n O
4 / H
H N O 3
C O O H
C O O H
α
β
吡 啶 甲 酸
N N
C H 3 C - O O H
O
O
N
H N O 3
O
N
O
N O 2
H 2 S O 4 9 0 ℃
P C l 3
N
N O 2
+ P O C l 3
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（ 2）还原反应
吡啶比苯易还原，用钠加乙醇、催化加氢均使吡啶还原为六氢
吡啶（即胡椒啶）。
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4．亲核取代
N
N a N H 2
N
H 2 O
N H N a N N H 2二 甲 苯 胺 中 回 流
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二、嘧啶及其衍生物
N
N
嘧啶本身不存在于自然界，其衍生物在自然界分布很广，脲嘧啶、
胞嘧啶、胸腺嘧啶是遗传物质核酸的重要组成部分，微生素 B1也含
有嘧啶环。合成药物的磺胺嘧啶也含这种结构。
N
N
N
N
N
N
O H
H O
O H
H O H O
C H 3
N H 2
尿 嘧 啶 胸 腺 嘧 啶 胞 嘧 啶( U ) ( T ) ( C )
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第四节 稠杂环化合物
稠杂环化合物是指苯环与杂环稠合或杂环与杂环稠合在一起的化
合物。常见的有喹啉、吲哚和嘌呤。
N N
H
N
N N
H
N
2
3
45
6
7
8 9
1
1
1
2 2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
喹 啉 吲 哚 嘌 呤( Q u i o l i n e ) ( i n d o l e ) ( P u r i n e )
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一、吲哚
吲哚是白色结晶，熔点 52.5℃ 。极稀溶液有香味，可用作香料，浓的
吲哚溶液有粪臭味。
N
H
C H 2 C H C O O H
N H 2
N
H
C H 3
β
色 氨 酸
构 成 蛋 白 质 的 重 要 成 分
甲 基 吲 哚 （ 粪 臭 素 ）
很 稀 时 有 茉 莉 香 味
分 解
N
H
C H 2 C H 2 N H A cC H 3 O
脑 白 金
M e l a t o n i n e
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NH
C H 2 C O O H β 吲 哚 乙 酸
植 物 激 素, 少 量 能 调 节 植 物 生 长, 量 大 则 杀 伤 植 物 。
如 在 侧 链 多 一 个 就 失 去 生 理 效 能 。C H 2
吲哚的性质与吡咯相似，也可发生亲电取代反应，取代基进入 β-位。
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二、喹啉
1．喹啉的性质
（ 1）取代反应
N
℃
N
N
N
N
N
N O
2
N O
2
B r
B r
N
S O
3
H
N H N a
N
N H
2
+
+
H
2
O
浓
H N O
3
H
2
S O
4浓浓 +
H
2
S O
4浓+
B r
2
A g
2
S O
4
H
2
S O
4
,2 2 0
K N H
2
.
二 甲 苯
1 0 0 ℃
℃0
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（ 2）氧化还原反应
N
℃
N
N
H
1 0 0K M n O 4
C H 3 C H 2 O H,N a
C O O H
C O O H
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2．喹啉环的合成法 —— 斯克劳普 （ Skraup）法：
喹啉的合成方法有多种，常用的是斯克劳普法。是用苯胺与甘油、
浓硫酸及一种氧化剂如硝基苯共热而生成。
N
N H 2
C H 2 - C H - C H 2
O H O H O H
+
H 2 S O 4
硝 基 苯
8 4 ~ 9 1 %
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3．喹啉的衍生物
喹啉的衍生物在自然界存在很多，如奎宁、氯喹、罂粟碱、吗啡等。
N
C H 3 O
C HH O
N
C H C H 2
奎 宁 （ 金 鸡 钠 碱 ） 存 在 于 金 鸡 钠 树 皮 中, 有 抗 疟 疾 疗 效
N
N
C l
N H
C HH O ( C H 2 ) 3 - N
C 2 H 5
C 2 H 5
C H 2
O C H 3
O C H 3
C H 3 O
C H 3 O
氯 喹 （ 合 成 抗 疟 疾 药 ） 罂 粟 碱
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H O O O H
N
C H 3
1
2
3
4
5 6
7
8
吗 啡
含 一 个 被 还 原 了 的 异 喹 啉 环, 是 从
鸦 片 中 提 取 出 来 的 。
吗 啡 的 盐 酸 盐 是 很 强 的 镇 痛 药, 能
持 续 6 小 时, 也 能 镇 咳, 但 易 上 瘾 。
将 羟 基 上 的 氢 换 成 乙 酰 基, 即 为
海 洛 因, 不 存 在 于 自 然 界 。 海 洛 因 比 吗
啡 更 易 上 瘾, 可 用 来 解 除 晚 期 癌 症 患 者
的 痛 苦 。
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三、嘌呤
N
N N
H
N N
N N
N H
ⅡⅠ( ) ( )9 H 7 H 嘌 呤嘌 呤
嘌呤为无色晶体,m.p216~217℃,易溶于水，其水溶液呈中性，
但能与酸或碱成盐。
纯嘌呤环在自然界不存在，嘌呤的衍生物广泛存在于动植物体内。
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1．尿酸
存在于鸟类及爬虫类的排泄物中，含量很多，人尿中也含少量。
2．黄嘌呤
存在于茶叶及动植物组织和人尿中。
H N
N
H
N
H
N H N
N N
H
N
OO
O O H
H O O H
H N
NH NH
N N
N NH
N
O
O O H
H O
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3．咖啡碱、茶碱和可可碱
三者都是黄嘌呤的甲基衍生物，存在于茶叶、咖啡和可可中，它们
有兴奋中枢作用，其中以咖啡碱的作用最强。
N
N N
N
O
O
N
N N
N
O
O
H N
N N
N
O
O
H N C H 3
C H 3C H 3C H 3
C H 3C H 3 C H 3
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4．腺嘌呤和鸟嘌呤
它是核蛋白中的两种重要碱基。
N
N N
H
N H N
N N
H
N
H 2 N
ON H 2
腺嘌呤（ A） 鸟嘌呤（ G）
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