理学杂环化合物.pptx

构成环的原子除碳原子外还有O、S、N、P等杂原子的一类环状化合物称为杂环化合物。90%以上药物和60%以上的有机化合物为杂环化合物；杂环化合物在现实生活中的地位极其重要：正是由于其存在，自然万物才有了勃勃生机。碳水化合物（它为生命提供能量）；叶绿素（它为植物提供绿色）；血红素(它赋予血液以鲜红的颜色)都是杂环化合物。核酸中的杂环（嘧啶和嘌呤）部分对DNA的复制起着至关重要的作用并使生命得以代代相传。杂环化合物通常是酶和辅酶中催化生化反应的活性部位。

叶绿素a(R=CH3)叶绿素b(R=CHO)

1993年被发现的一种高效抗癌物质

(一)杂环化合物的分类和命名（1）非芳香性杂环四氢呋喃1,4-二氧六环四氢吡咯六氢吡啶1-氧-4-氮杂环己烷(吗啡啉)奎宁环杂环可简单地分为非芳香杂环和芳香杂环两大类。

（2）芳香性杂环最常见和最稳定的芳杂环分为五元杂环和六元杂环两大类。每一类又依杂原子种类、数目、单环或稠环等再分类。（A）分类（B）命名（a）母体化合物采用英文名称的音译，一般在同音汉字的左边加一“口”旁。

单环芳香性五元杂环化合物：呋喃Furan噻吩Thiophene吡咯Pyrrole吡唑Pyrazole咪唑Idmiazole噁唑Oxazole噻唑Thiazole

稠环芳香性五元杂环化合物：苯并呋喃Benzofuran苯并噻吩Thionaphene吲哚（苯并吡咯）Indole苯并噁唑Benzoxazole苯并噻唑Benzothiazole苯并咪唑Benzoimidazole

吡啶Pyridine喹啉Quinoline异喹啉Isoquinoline哒嗪Pyridazine嘧啶Pyrimidine吡嗪Pyrazine芳香性六元杂环化合物：

（b）定编号一般从杂原子编起，含多个杂原子时按O，S，N的次序编号。4-甲基-2，3，-二溴呋喃5-甲基噻唑只含一个杂原子的杂环，可把靠近杂原子的位置叫做α为，其次为β位。

（二）五元杂环化合物（1）呋喃、吡咯和噻吩的结构（A）符合Huckel规则具有芳香性每个碳原子的p轨道有一个电子，杂原子的p轨道有二个电子。这五个p轨道都垂直于分子所在平面，侧面相互交盖，形成（4n+2）π电子共轭体系。构成环的原子都是sp2杂化，五个原子在同一平面内。符合Huckel规则：

键长：有平均化的倾向（见教材p469表18-3）。环上质子受离域电子环流去屏蔽效应影响出现在低场。具有芳香性易发生亲电取代反应。有较高的离域能，具特殊的稳定性。δ6.24δ7.29δ6.99δ7.18δ6.22δ6.68

（B）芳香性的比较离域能（kJ/mol）呋喃、吡咯和噻吩都是典型的芳香体系，π电子离域，具有离域能。但由于杂原子不同，离域能不同。6788117芳香性：150.5＜＜＜原因？氧原子电负性大，其未公用电子对参加体系离域程度小。电负性：ONS3.53.02.5

（2）五元杂芳化合物的化学性质结构与性质呋喃、吡咯和噻吩具有芳香性,容易进行亲电取代反应.特点:①它们的亲电取代反应都比苯活泼(吡咯呋喃噻吩苯)，其活泼性同苯酚、苯胺相似。由于它们的高度活泼性以及呋喃和吡咯对于无机强酸的敏感性，其亲电取代反应需要比较温和的条件。

②亲电取代在α位中间体稳定

（A）呋喃亲电取代反应：

制造尼龙66的原料催化加氢：

加成反应：呋喃的芳香性比较弱,除进行亲电取代反应外;还容易Diels-Alder反应进行和亲电加成。≡1，4加成

（B）噻吩亲电加成

极弱（C）吡咯碱性因为氮原子上未公用电子对参与了共轭体系。亲电取代四氢吡咯，吡咯烷，具脂肪族仲胺的性质

氧化还原（D）糠醛（α-呋喃甲醛）制备：戊聚糖性质：戊醛糖糠醛

（3）一些具有生理活性五元杂环化合物呋喃唑酮（痢特灵）呋喃丙胺（抗血吸虫药）

卟吩胆色素原:通过生物体内特定酶的作用可转变成卟啉、叶绿素和维生素B12等重要生物活性物质.3-吲哚乙酸(植物生长促进剂)

长春碱(R=CH3);长春新碱(R=CHO);抗癌药

维生素B1青霉素G

(三）六元杂环化合物（1）吡啶吡啶是一种典型芳香性杂环化合物，具有和苯非常相似的骨架结构和π电子结构。（A）结构吡啶电子结构与吡咯不同：成环的六个电子在同一平面内，键角120°，键长趋于平均化。具有偶极矩，说明电子分布不均匀。

（B）化学性质