第十一章 杂环化合物
杂环化合物是由碳原子和非碳原子共同组成环状骨架结构
的一类有机化合物。环中的非碳原子称为 杂原子,常见杂原子
有氧、硫、氮等。
本章所讨论的杂环化合物，是那些环系比较稳定，在性质方
面和苯相似，也就是说他们都具有不同程度的芳香性，常被称为
芳杂环。
本章学习要求
本章同步测试参考答案
第十一章 杂环化合物
学习要求,
1.理解杂环化合物的的定义和分类
2.掌握杂环化合物的命名
3.掌握五员, 六员杂环化合物的结构特点
4,掌握杂环化合物性质与结构的关系
5,了解重要的杂环化合物
知识目标：
能力目标：
1.能对杂环化合物命名
2.能运用化学方法鉴别常见杂环化合物
一、杂环化合物的分类、命名
（一）分类
第十一章 杂环化合物
杂环化合物是以杂环母环结构为基础进行分类的。
此外还可以根据所含杂原子的种类和数目进一步细分。
表 11-1列出了常见杂环母环 的 结构与名称 。
第十一章 杂环化合物
（二）命名
1.杂环母环的命名
杂环母环的名称通常采用音译法，即根据杂环化合物的英文
名称，选用与译音同音的汉字，再加上, 口, 旁组成音译名。例
如：, Furan”的名称为呋喃,,Pyridine”的名称为吡啶等。
2.杂环母环的编号
当杂环上有取代基时，为了标明取代基的位置，需将杂
环母环编号。编号的原则为,
(1)含 1个杂原子的杂环
(2)含 2个相同杂原子的杂环
一、杂环化合物的分类、命名
第十一章 杂环化合物
2.杂环母环的编号
(3)含 2个不同杂原子的杂环
(4)有特定编号的稠杂环母环
3.取代杂环化合物的命名
的命名，可以选杂环为母体，将取
代基的位次、数目及名称写在杂环母环名称前有时也将杂环作
取代基，以 来命名。
连有取代基的杂环化合物
侧链的官能团作母体
（二）命名
一、杂环化合物的分类、命名
C O N H 2
N
C O O C H 3
N
N H N H 2C O
N
CO O H
N
命名下列化合物,
N-甲基 -4-吡啶甲酰胺 4-吡啶甲酸
第十一章 杂环化合物
课堂练习
4-吡啶甲酰胺 4-吡啶甲酸甲酯
OH 3 C C H O H
O C H 3
NH 3 C
S O 3 HSH 3 C
H
N
N
H 3 C
命名下列化合物：
5-甲基 -2-呋喃甲醛 2-甲基 -5-甲 氧基吡咯
第十一章 杂环化合物
4
课堂练习
5-甲基 -2-噻吩磺酸 4-甲基咪唑
第十一章 杂环化合物
二、杂环化合物的结构与性质
（一）吡咯、呋喃和噻吩的分子结构
在吡咯、呋喃和噻吩分子中，碳原子与杂原子均以 sp2杂化轨道
和相邻的原子彼此以 σ键构成五元环，成环的 5个原子处于同一平面
上。每个碳原子及杂原子都有 1个垂直于该平面的未杂化的 p轨道，
碳原子的 p轨道中各有 1个电子，杂原子的 p轨道中有 2个电子，这些
p轨道相互平行，从侧面重叠形成了 1个含 5个原子和 6个电子的环状
闭合大 π 键。因此，吡咯、呋喃和噻吩都具有芳香性。
吡咯、呋喃、噻吩的原子轨道
1
2
34
5
N
H
O
1
2
34
5 S
5
4
1
2
3
吡咯 呋喃 噻吩
（二）吡啶的分子结构
第十一章 杂环化合物
与吡咯不同的是, 吡啶环的氮原子在其 sp2杂化轨道中还有 1
对未共用电子对,没有参加环的共轭 。,
N
5
4
1
2
3
6
吡啶
吡啶分子中的 5个碳原子和 1个氮原子都以
sp2杂化轨道相互重叠，形成以 σ键相连的环平
面。环上 6个原子都有 1个垂直于该平面的未
杂化的 p轨道（各有 1个电子），这些 p轨道相
互平行重叠，形成了 1个环状的闭合大 π键，
具有芳香性。
吡啶的原子轨道
二、杂环化合物的结构与性质
第十一章 杂环化合物
（三）杂环化合物的性质
1.吡咯、呋喃和噻吩的性质
(1) 溶解性
吡咯、呋喃和噻吩在水中溶解度都不大，而易溶于有机溶剂。
溶解 1份吡咯、呋喃及噻吩，分别需要 17,35,700份的水。
二、杂环化合物的结构与性质
第十一章 杂环化合物
(2)酸碱性
吡咯分子的碱性很弱 (pKb = 13.6),相反, 氮原子上的氢原
子却显示出弱酸性 (pKa = 15),能与固体氢氧化钾共热成盐 。 生
成的盐很不稳定, 遇水即分解 。 呋喃分子中的氧原子也因其未
共用电子对参与了大 π 键的形成, 而失去了醚的弱碱性, 不易
与无机强酸反应 。 噻吩中的硫原子不能与质子结合, 所以也无
碱性 。
（三）杂环化合物的性质
二、杂环化合物的结构与性质
1.吡咯、呋喃和噻吩的性质
（ 3） 亲电取代反应
第十一章 杂环化合物
① 卤代反应
② 硝化反应
③ 磺化反应
（三）杂环化合物的性质
二、杂环化合物的结构与性质
1.吡咯、呋喃和噻吩的性质
（ 4） 还原反应
第十一章 杂环化合物
完成下列反应式：
S
H 2 S O 4浓
+ B r 2 二氧六环
O
O C0
课堂练习
S S O 3 H
B rO
第十一章 杂环化合物
2.吡啶 的性质
1.溶解性
2.碱性
吡啶能与水混溶，这是因为吡啶分子中
氮原子上的未共用电子对，不参与形成闭合
的共轭体系，氮原子可与水分子形成分子间
氢键的缘故。
吡啶由于环上的氮原子有未共用电子对，
能接受质子而显碱性。
N
吡啶
（三）杂环化合物的性质
二、杂环化合物的结构与性质
（ 3） 亲电取代反应
（ 4） 氧化还原反应
吡啶的亲电取代反应活性比苯低，与硝基苯类似，不发
生傅－克反应，取代反应一般发生在 β -位上
第十一章 杂环化合物
吡啶环上的电子云密度较低，一般不易被氧化。尤其在酸
性条件下，吡啶更加稳定，很难被氧化
（三）杂环化合物的性质
二、杂环化合物的结构与性质
2.吡啶 的性质
第十一章 杂环化合物
三、重要的杂环化合物
呋喃衍生物
吡啶衍生物
嘧啶衍生物
吲哚 衍生物
喹啉衍生物
常见的是呋喃甲醛，又称为糠醛
吡啶的衍生物中比较重要的是烟酸
嘧啶 衍生物具有重要的生理活性
常见的是吲哚乙酸 及其衍生物
喹啉为无色油状液体，有特殊气味
完成下列反应式：
-
K M n O 4 / H 2 O
N
C H 3
第十一章 杂环化合物
课堂练习
N
C O O H
本章同步测试参考答案
一,单项选择题
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B B C D C A C C A A
11 12 13 14 15 16 17 18
D B C C C A D B
第十一章 杂环化合物
本章同步测试 参考 答案
二,分析题
1.鉴别 题
第十一章 杂环化合物
糠醛
呋喃
西夫试剂
显红色
无变化
噻吩
苯
浓硫酸
分层
混溶
(1)
(2)
本章同步测试 参考 答案
二,分析题
1.鉴别 题
第十一章 杂环化合物
3 - 甲基吡啶
吡啶
高锰酸钾 溶液
紫红色 消失
无变化
(3)
表 11-1
类别 常见杂环母环的结构和名称
五元杂环
六元杂环
1
2
34
5
N
H
吡咯
O
1
2
34
5
呋喃
S
5
4
1
2
3
噻吩
N
5
4
1
2
3
6 O
2
35
4
1
6
吡啶 γ -吡喃
第十一章 杂环化合物
苯稠杂环
N
H
5
4
1
2
3
6
7
杂环稠杂环 8
7
6
5
4
3
2
1
N
N
N
N
N
N
N
N
H
89
5
4
1
2
3
6
7
吲哚
喋啶 嘌呤
类别 常见杂环母环的结构和名称
表 11-2
第十一章 杂环化合物
O
1
2
34
5
α
β
γ
β
α
N
从杂原子开始用阿拉伯数字或从与碳原子开始用希腊字母
α,β,γ等编号
第十一章 杂环化合物
含 1个杂原子的杂环化合物
N
N5
4
1
2
3
6
1
2
34
5
H
N
N
应使杂原子位次之和为最小，并从连有氢的杂原子开始编号。
第十一章 杂环化合物
含 2个相同杂原子的杂环化合物
5
4
1
2
3N
S
5
4
1
2
3N
O
按 O,S,N 先后顺序编号 使杂原子的位次之和最小。
第十一章 杂环化合物
含 2个不同杂原子的杂环化合物
N
N
N
N
H
89
5
4
1
2
3
6
7
N
98
5 4
1
2
36
7
10
第十一章 杂环化合物
特定编号的稠杂环母环
连有取代基的杂环化合物的命名,选杂环为母体，将取
代基的位次、数目及名称写在杂环母环名称前 。
OH 3 C C H 3N
NH2
N
Cl O H
2,5-二甲基呋喃 4-氨基吡啶 3-羟基 -6-氯喹啉
(α,α /-二甲基呋喃 ) (γ -氨基吡啶 )
第十一章 杂环化合物
连有取代基的杂环化合物
C O O C H 3
N
N C H 2 C O O H
N
H
S
S O 3 H
2-嘧啶甲酸甲酯 3-吲哚乙酸 2-噻吩磺酸
第十一章 杂环化合物
以侧链的官能团作母体来命名
N H O S
吡咯 呋喃 噻吩
第十一章 杂环化合物
吡咯、呋喃、噻吩的原子轨道
N
由于氮原子的电负性比碳原子大，
产生了吸电子的共轭效应，使环上碳
原子的电子云密度降低，因此吡啶是
缺电子共轭体系，比苯难于发生亲电
取代反应。
第十一章 杂环化合物
吡啶的原子轨道
有机化合物的水溶性与其分子的极性和与水形成氢键的
能力有关。分子的极性越大，越易与水形成氢键的化合物，
在水中的溶解度越大。
第十一章 杂环化合物
O SO
H 3 C
O H
1:17 1:20 1:700 1﹕ 16
S
O H
溶解性
在吡咯分子中，由于氮原子上的未共用电子对参与了
大 π键的形成，难以与质子结合，因而降低了其碱性。
N
H
+ K O H + H 2 O △
K
_
+
N
第十一章 杂环化合物
酸碱性
吡咯、呋喃和噻吩在室温分别与氯 (或溴 )激烈反应，得到多
卤代产物。
2,3,4,5 - 四溴吡咯
H B r+ +
N
H
B r
B rB r
B r
B r 2 乙醚
℃0 N
H
溴呋喃2 -
H B r+ +B r 2 二氧六环
℃0O
B r
O
溴噻吩2 -
H B r+ +
S
B r
S
乙酸
℃0
B r 2
第十一章 杂环化合物
卤代反应
与硝酸乙酰酯 (CH3COONO2),在低温下进行反应 。 吡咯和噻
吩分别得比例不同的 2-和 3-硝基物, 而呋喃几乎全为 2-硝基产物
5 1 % 1 3 %
NO 2
H
N
+ +C H 3 C O O N O 2
乙酸酐
N O 2
H H
10 ℃N
N
C H 3 C O O H+ +C H 3 C O O N O 2
乙酸酐
N O 2O O~ ℃305
呋喃2 - 硝基
1 0%6 0%
0
NO 2
S
+ +C H 3 C O O N O 2 乙酸酐 N O
2S S℃
第十一章 杂环化合物
硝化反应
吡咯和呋喃的磺化反应也需要在比较缓和的条件下进行, 常
用非质子性的吡啶三氧化硫作为磺化试剂 。 噻吩比较稳定, 可
直接在室温下进行磺化反应, 生成可溶于水的 α-噻吩磺酸 。
N
H
+N
S O 3
℃100
S O 3 H
N
H
吡咯磺酸α -
+N S O
3
℃100O
S O 3 H
O
α - 呋喃磺酸
S
S O 3 H
S
H 2 S O 4浓
α - 噻吩磺酸
第十一章 杂环化合物
磺化反应
四氢吡咯相当于脂肪族仲胺
四氢呋喃相当
于脂肪族醚
杂环化合物的氢化产物，因为破
坏了杂环上的共轭体系而失去了芳香
性，成为脂杂环化合物
四氢噻吩相当于脂肪族硫醚
四氢噻吩
S S
H 2 / P d
高温 高压
O O
H 2 / P d
高温 高压
四氢呋喃
H
N
四氢吡咯
H
N
H 2 / P d
高温 高压
第十一章 杂环化合物
还原反应
当吡啶环上有氨基或羟基时，很容易形成分子间氢键，从
而会减弱与水形成氢键的能力，使其溶解度减小。
N
O H
N
O H
O H N
N H 2 H 2 N N N H 2
3-羟基吡啶 2,4-二羟基吡啶 2-氨基吡啶 2,6-二 氨基吡啶
第十一章 杂环化合物
溶解性
(1:30) (1:106) (1:1) (1:１ 0)
3, 4 4, 8 8, 8 9, 3
N H 3＞ ＞＞
pK b
C H 3 N H 2
N
N H 2
第十一章 杂环化合物
碱性强弱比较
碱性
因为氮原子的电负性大于碳原子，吡啶环中氮原子的存在，
降低了环上碳原子的电子云密度，所以亲电取代反应困难。
N
3 - 溴吡啶
B r
N
B r 2
3 0 0 ℃
N O 2
N N
K N O 3混酸,
300 ℃
硝基吡啶3 -
第十一章 杂环化合物
取代反应
当环上有烃基时，烃基容易被氧化
吡啶比苯容易还原, 在常压下用化学还原或催化
加氢的方法都可以将吡啶还原成六氢吡啶 。
K M n O 4 / H 2 O
N
C H 3
吡啶甲酸-4
N
C O O H
-4 甲基吡啶
第十一章 杂环化合物
氧化反应
糠醛脱去醛基可得呋喃
纯净的糠醛为无色液体，在空气中颜色逐渐变深，沸点 62℃,
能溶于水、乙醇及乙醚 。
糠醛是重要的化工原料，可用于制备酚醛树脂和聚酰胺纤维，
同时还是良好的溶剂，用于石油精炼。在医药工业上，糠醛也是重
要的原料，可用于制备呋喃类药物，如呋喃丙胺、呋塞米等。
+ + C O 2 H 2+
OO C H O
H 2 O ( 气） Z n O C r 2 O 3 M n O 2
400
，,
415 ℃~
第十一章 杂环化合物
呋喃的衍生物
烟酸是 β -吡啶甲酸的俗称，属于
B族维生素类N
C O O H
烟酸 (β -吡啶甲酸 )
4-吡啶甲酸是烟酸的同分异构体，称为异烟酸。异烟酸与水
合肼生成的异烟肼，是高效、低毒的抗结核药，又名雷米封。
异烟肼
℃
+ H 2 ON H 2 H 2 ON H 2
1 2 0 ~ 1 3 0
+
N
N H 2C O N HC O O H
N
第十一章 杂环化合物
吡啶的衍生物
嘧啶为无色晶体，熔点 22.5℃,易溶于水。 嘧啶的化学性质
与吡啶相似，嘧啶本身并不存在，但嘧啶的衍生物却广泛存在
于自然界。 O H
N
NH O
N
N
N H 2
H O
C H 3
O H
N
NH O
胞嘧啶 尿嘧啶 胸腺嘧啶
许多合成药物中也含有嘧
啶环结构，如抗菌药磺胺嘧
啶。为流行性脑脊髓膜炎的
首选药，还可用于呼吸道感
染、皮肤创面感染等
N
N
N H 2N H S O 2
磺胺嘧啶
第十一章 杂环化合物
嘧啶的衍生物
吲哚乙酸是一种植物生长激素,
能促进植物生长发育 。
O
C H 3
N
C H 2 C O O H
CO C l
C H 3
N
H
C H 2 C O O H
吲哚乙酸衍生物中较重要药物的有
吲哚美辛 (消炎痛 )，临床上用于治疗
风湿性及类风湿性关节炎、脊椎炎、
骨关节炎等
吲哚美辛
（消炎痛）
第十一章 杂环化合物
吲哚的衍生物
磷酸氯喹是 喹啉衍生物的药物，为抗疟药，能有效地控制疟
疾症状，作用快而持久、效力强，还可用于阿米巴肝脓肿，类风
湿关节炎等的治疗
NCl
N H C H ( C H 2 ) 3 N ( C 2 H 5 ) 2
CH 3
磷酸氯喹
第十一章 杂环化合物
喹啉的衍生物
杂环化合物是由碳原子和非碳原子共同组成环状骨架结构
的一类有机化合物。环中的非碳原子称为 杂原子,常见杂原子
有氧、硫、氮等。
本章所讨论的杂环化合物，是那些环系比较稳定，在性质方
面和苯相似，也就是说他们都具有不同程度的芳香性，常被称为
芳杂环。
本章学习要求
本章同步测试参考答案
第十一章 杂环化合物
学习要求,
1.理解杂环化合物的的定义和分类
2.掌握杂环化合物的命名
3.掌握五员, 六员杂环化合物的结构特点
4,掌握杂环化合物性质与结构的关系
5,了解重要的杂环化合物
知识目标：
能力目标：
1.能对杂环化合物命名
2.能运用化学方法鉴别常见杂环化合物
一、杂环化合物的分类、命名
（一）分类
第十一章 杂环化合物
杂环化合物是以杂环母环结构为基础进行分类的。
此外还可以根据所含杂原子的种类和数目进一步细分。
表 11-1列出了常见杂环母环 的 结构与名称 。
第十一章 杂环化合物
（二）命名
1.杂环母环的命名
杂环母环的名称通常采用音译法，即根据杂环化合物的英文
名称，选用与译音同音的汉字，再加上, 口, 旁组成音译名。例
如：, Furan”的名称为呋喃,,Pyridine”的名称为吡啶等。
2.杂环母环的编号
当杂环上有取代基时，为了标明取代基的位置，需将杂
环母环编号。编号的原则为,
(1)含 1个杂原子的杂环
(2)含 2个相同杂原子的杂环
一、杂环化合物的分类、命名
第十一章 杂环化合物
2.杂环母环的编号
(3)含 2个不同杂原子的杂环
(4)有特定编号的稠杂环母环
3.取代杂环化合物的命名
的命名，可以选杂环为母体，将取
代基的位次、数目及名称写在杂环母环名称前有时也将杂环作
取代基，以 来命名。
连有取代基的杂环化合物
侧链的官能团作母体
（二）命名
一、杂环化合物的分类、命名
C O N H 2
N
C O O C H 3
N
N H N H 2C O
N
CO O H
N
命名下列化合物,
N-甲基 -4-吡啶甲酰胺 4-吡啶甲酸
第十一章 杂环化合物
课堂练习
4-吡啶甲酰胺 4-吡啶甲酸甲酯
OH 3 C C H O H
O C H 3
NH 3 C
S O 3 HSH 3 C
H
N
N
H 3 C
命名下列化合物：
5-甲基 -2-呋喃甲醛 2-甲基 -5-甲 氧基吡咯
第十一章 杂环化合物
4
课堂练习
5-甲基 -2-噻吩磺酸 4-甲基咪唑
第十一章 杂环化合物
二、杂环化合物的结构与性质
（一）吡咯、呋喃和噻吩的分子结构
在吡咯、呋喃和噻吩分子中，碳原子与杂原子均以 sp2杂化轨道
和相邻的原子彼此以 σ键构成五元环，成环的 5个原子处于同一平面
上。每个碳原子及杂原子都有 1个垂直于该平面的未杂化的 p轨道，
碳原子的 p轨道中各有 1个电子，杂原子的 p轨道中有 2个电子，这些
p轨道相互平行，从侧面重叠形成了 1个含 5个原子和 6个电子的环状
闭合大 π 键。因此，吡咯、呋喃和噻吩都具有芳香性。
吡咯、呋喃、噻吩的原子轨道
1
2
34
5
N
H
O
1
2
34
5 S
5
4
1
2
3
吡咯 呋喃 噻吩
（二）吡啶的分子结构
第十一章 杂环化合物
与吡咯不同的是, 吡啶环的氮原子在其 sp2杂化轨道中还有 1
对未共用电子对,没有参加环的共轭 。,
N
5
4
1
2
3
6
吡啶
吡啶分子中的 5个碳原子和 1个氮原子都以
sp2杂化轨道相互重叠，形成以 σ键相连的环平
面。环上 6个原子都有 1个垂直于该平面的未
杂化的 p轨道（各有 1个电子），这些 p轨道相
互平行重叠，形成了 1个环状的闭合大 π键，
具有芳香性。
吡啶的原子轨道
二、杂环化合物的结构与性质
第十一章 杂环化合物
（三）杂环化合物的性质
1.吡咯、呋喃和噻吩的性质
(1) 溶解性
吡咯、呋喃和噻吩在水中溶解度都不大，而易溶于有机溶剂。
溶解 1份吡咯、呋喃及噻吩，分别需要 17,35,700份的水。
二、杂环化合物的结构与性质
第十一章 杂环化合物
(2)酸碱性
吡咯分子的碱性很弱 (pKb = 13.6),相反, 氮原子上的氢原
子却显示出弱酸性 (pKa = 15),能与固体氢氧化钾共热成盐 。 生
成的盐很不稳定, 遇水即分解 。 呋喃分子中的氧原子也因其未
共用电子对参与了大 π 键的形成, 而失去了醚的弱碱性, 不易
与无机强酸反应 。 噻吩中的硫原子不能与质子结合, 所以也无
碱性 。
（三）杂环化合物的性质
二、杂环化合物的结构与性质
1.吡咯、呋喃和噻吩的性质
（ 3） 亲电取代反应
第十一章 杂环化合物
① 卤代反应
② 硝化反应
③ 磺化反应
（三）杂环化合物的性质
二、杂环化合物的结构与性质
1.吡咯、呋喃和噻吩的性质
（ 4） 还原反应
第十一章 杂环化合物
完成下列反应式：
S
H 2 S O 4浓
+ B r 2 二氧六环
O
O C0
课堂练习
S S O 3 H
B rO
第十一章 杂环化合物
2.吡啶 的性质
1.溶解性
2.碱性
吡啶能与水混溶，这是因为吡啶分子中
氮原子上的未共用电子对，不参与形成闭合
的共轭体系，氮原子可与水分子形成分子间
氢键的缘故。
吡啶由于环上的氮原子有未共用电子对，
能接受质子而显碱性。
N
吡啶
（三）杂环化合物的性质
二、杂环化合物的结构与性质
（ 3） 亲电取代反应
（ 4） 氧化还原反应
吡啶的亲电取代反应活性比苯低，与硝基苯类似，不发
生傅－克反应，取代反应一般发生在 β -位上
第十一章 杂环化合物
吡啶环上的电子云密度较低，一般不易被氧化。尤其在酸
性条件下，吡啶更加稳定，很难被氧化
（三）杂环化合物的性质
二、杂环化合物的结构与性质
2.吡啶 的性质
第十一章 杂环化合物
三、重要的杂环化合物
呋喃衍生物
吡啶衍生物
嘧啶衍生物
吲哚 衍生物
喹啉衍生物
常见的是呋喃甲醛，又称为糠醛
吡啶的衍生物中比较重要的是烟酸
嘧啶 衍生物具有重要的生理活性
常见的是吲哚乙酸 及其衍生物
喹啉为无色油状液体，有特殊气味
完成下列反应式：
-
K M n O 4 / H 2 O
N
C H 3
第十一章 杂环化合物
课堂练习
N
C O O H
本章同步测试参考答案
一,单项选择题
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B B C D C A C C A A
11 12 13 14 15 16 17 18
D B C C C A D B
第十一章 杂环化合物
本章同步测试 参考 答案
二,分析题
1.鉴别 题
第十一章 杂环化合物
糠醛
呋喃
西夫试剂
显红色
无变化
噻吩
苯
浓硫酸
分层
混溶
(1)
(2)
本章同步测试 参考 答案
二,分析题
1.鉴别 题
第十一章 杂环化合物
3 - 甲基吡啶
吡啶
高锰酸钾 溶液
紫红色 消失
无变化
(3)
表 11-1
类别 常见杂环母环的结构和名称
五元杂环
六元杂环
1
2
34
5
N
H
吡咯
O
1
2
34
5
呋喃
S
5
4
1
2
3
噻吩
N
5
4
1
2
3
6 O
2
35
4
1
6
吡啶 γ -吡喃
第十一章 杂环化合物
苯稠杂环
N
H
5
4
1
2
3
6
7
杂环稠杂环 8
7
6
5
4
3
2
1
N
N
N
N
N
N
N
N
H
89
5
4
1
2
3
6
7
吲哚
喋啶 嘌呤
类别 常见杂环母环的结构和名称
表 11-2
第十一章 杂环化合物
O
1
2
34
5
α
β
γ
β
α
N
从杂原子开始用阿拉伯数字或从与碳原子开始用希腊字母
α,β,γ等编号
第十一章 杂环化合物
含 1个杂原子的杂环化合物
N
N5
4
1
2
3
6
1
2
34
5
H
N
N
应使杂原子位次之和为最小，并从连有氢的杂原子开始编号。
第十一章 杂环化合物
含 2个相同杂原子的杂环化合物
5
4
1
2
3N
S
5
4
1
2
3N
O
按 O,S,N 先后顺序编号 使杂原子的位次之和最小。
第十一章 杂环化合物
含 2个不同杂原子的杂环化合物
N
N
N
N
H
89
5
4
1
2
3
6
7
N
98
5 4
1
2
36
7
10
第十一章 杂环化合物
特定编号的稠杂环母环
连有取代基的杂环化合物的命名,选杂环为母体，将取
代基的位次、数目及名称写在杂环母环名称前 。
OH 3 C C H 3N
NH2
N
Cl O H
2,5-二甲基呋喃 4-氨基吡啶 3-羟基 -6-氯喹啉
(α,α /-二甲基呋喃 ) (γ -氨基吡啶 )
第十一章 杂环化合物
连有取代基的杂环化合物
C O O C H 3
N
N C H 2 C O O H
N
H
S
S O 3 H
2-嘧啶甲酸甲酯 3-吲哚乙酸 2-噻吩磺酸
第十一章 杂环化合物
以侧链的官能团作母体来命名
N H O S
吡咯 呋喃 噻吩
第十一章 杂环化合物
吡咯、呋喃、噻吩的原子轨道
N
由于氮原子的电负性比碳原子大，
产生了吸电子的共轭效应，使环上碳
原子的电子云密度降低，因此吡啶是
缺电子共轭体系，比苯难于发生亲电
取代反应。
第十一章 杂环化合物
吡啶的原子轨道
有机化合物的水溶性与其分子的极性和与水形成氢键的
能力有关。分子的极性越大，越易与水形成氢键的化合物，
在水中的溶解度越大。
第十一章 杂环化合物
O SO
H 3 C
O H
1:17 1:20 1:700 1﹕ 16
S
O H
溶解性
在吡咯分子中，由于氮原子上的未共用电子对参与了
大 π键的形成，难以与质子结合，因而降低了其碱性。
N
H
+ K O H + H 2 O △
K
_
+
N
第十一章 杂环化合物
酸碱性
吡咯、呋喃和噻吩在室温分别与氯 (或溴 )激烈反应，得到多
卤代产物。
2,3,4,5 - 四溴吡咯
H B r+ +
N
H
B r
B rB r
B r
B r 2 乙醚
℃0 N
H
溴呋喃2 -
H B r+ +B r 2 二氧六环
℃0O
B r
O
溴噻吩2 -
H B r+ +
S
B r
S
乙酸
℃0
B r 2
第十一章 杂环化合物
卤代反应
与硝酸乙酰酯 (CH3COONO2),在低温下进行反应 。 吡咯和噻
吩分别得比例不同的 2-和 3-硝基物, 而呋喃几乎全为 2-硝基产物
5 1 % 1 3 %
NO 2
H
N
+ +C H 3 C O O N O 2
乙酸酐
N O 2
H H
10 ℃N
N
C H 3 C O O H+ +C H 3 C O O N O 2
乙酸酐
N O 2O O~ ℃305
呋喃2 - 硝基
1 0%6 0%
0
NO 2
S
+ +C H 3 C O O N O 2 乙酸酐 N O
2S S℃
第十一章 杂环化合物
硝化反应
吡咯和呋喃的磺化反应也需要在比较缓和的条件下进行, 常
用非质子性的吡啶三氧化硫作为磺化试剂 。 噻吩比较稳定, 可
直接在室温下进行磺化反应, 生成可溶于水的 α-噻吩磺酸 。
N
H
+N
S O 3
℃100
S O 3 H
N
H
吡咯磺酸α -
+N S O
3
℃100O
S O 3 H
O
α - 呋喃磺酸
S
S O 3 H
S
H 2 S O 4浓
α - 噻吩磺酸
第十一章 杂环化合物
磺化反应
四氢吡咯相当于脂肪族仲胺
四氢呋喃相当
于脂肪族醚
杂环化合物的氢化产物，因为破
坏了杂环上的共轭体系而失去了芳香
性，成为脂杂环化合物
四氢噻吩相当于脂肪族硫醚
四氢噻吩
S S
H 2 / P d
高温 高压
O O
H 2 / P d
高温 高压
四氢呋喃
H
N
四氢吡咯
H
N
H 2 / P d
高温 高压
第十一章 杂环化合物
还原反应
当吡啶环上有氨基或羟基时，很容易形成分子间氢键，从
而会减弱与水形成氢键的能力，使其溶解度减小。
N
O H
N
O H
O H N
N H 2 H 2 N N N H 2
3-羟基吡啶 2,4-二羟基吡啶 2-氨基吡啶 2,6-二 氨基吡啶
第十一章 杂环化合物
溶解性
(1:30) (1:106) (1:1) (1:１ 0)
3, 4 4, 8 8, 8 9, 3
N H 3＞ ＞＞
pK b
C H 3 N H 2
N
N H 2
第十一章 杂环化合物
碱性强弱比较
碱性
因为氮原子的电负性大于碳原子，吡啶环中氮原子的存在，
降低了环上碳原子的电子云密度，所以亲电取代反应困难。
N
3 - 溴吡啶
B r
N
B r 2
3 0 0 ℃
N O 2
N N
K N O 3混酸,
300 ℃
硝基吡啶3 -
第十一章 杂环化合物
取代反应
当环上有烃基时，烃基容易被氧化
吡啶比苯容易还原, 在常压下用化学还原或催化
加氢的方法都可以将吡啶还原成六氢吡啶 。
K M n O 4 / H 2 O
N
C H 3
吡啶甲酸-4
N
C O O H
-4 甲基吡啶
第十一章 杂环化合物
氧化反应
糠醛脱去醛基可得呋喃
纯净的糠醛为无色液体，在空气中颜色逐渐变深，沸点 62℃,
能溶于水、乙醇及乙醚 。
糠醛是重要的化工原料，可用于制备酚醛树脂和聚酰胺纤维，
同时还是良好的溶剂，用于石油精炼。在医药工业上，糠醛也是重
要的原料，可用于制备呋喃类药物，如呋喃丙胺、呋塞米等。
+ + C O 2 H 2+
OO C H O
H 2 O ( 气） Z n O C r 2 O 3 M n O 2
400
，,
415 ℃~
第十一章 杂环化合物
呋喃的衍生物
烟酸是 β -吡啶甲酸的俗称，属于
B族维生素类N
C O O H
烟酸 (β -吡啶甲酸 )
4-吡啶甲酸是烟酸的同分异构体，称为异烟酸。异烟酸与水
合肼生成的异烟肼，是高效、低毒的抗结核药，又名雷米封。
异烟肼
℃
+ H 2 ON H 2 H 2 ON H 2
1 2 0 ~ 1 3 0
+
N
N H 2C O N HC O O H
N
第十一章 杂环化合物
吡啶的衍生物
嘧啶为无色晶体，熔点 22.5℃,易溶于水。 嘧啶的化学性质
与吡啶相似，嘧啶本身并不存在，但嘧啶的衍生物却广泛存在
于自然界。 O H
N
NH O
N
N
N H 2
H O
C H 3
O H
N
NH O
胞嘧啶 尿嘧啶 胸腺嘧啶
许多合成药物中也含有嘧
啶环结构，如抗菌药磺胺嘧
啶。为流行性脑脊髓膜炎的
首选药，还可用于呼吸道感
染、皮肤创面感染等
N
N
N H 2N H S O 2
磺胺嘧啶
第十一章 杂环化合物
嘧啶的衍生物
吲哚乙酸是一种植物生长激素,
能促进植物生长发育 。
O
C H 3
N
C H 2 C O O H
CO C l
C H 3
N
H
C H 2 C O O H
吲哚乙酸衍生物中较重要药物的有
吲哚美辛 (消炎痛 )，临床上用于治疗
风湿性及类风湿性关节炎、脊椎炎、
骨关节炎等
吲哚美辛
（消炎痛）
第十一章 杂环化合物
吲哚的衍生物
磷酸氯喹是 喹啉衍生物的药物，为抗疟药，能有效地控制疟
疾症状，作用快而持久、效力强，还可用于阿米巴肝脓肿，类风
湿关节炎等的治疗
NCl
N H C H ( C H 2 ) 3 N ( C 2 H 5 ) 2
CH 3
磷酸氯喹
第十一章 杂环化合物
喹啉的衍生物
