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第十五章 杂环化合物

4 3
S
1
b a
2
c d
HN
d
a b c
3
4
O
2
S
1
5
附加环 基本环
基本环 附加环
书写次序:
附加环并[X,Y-Z]基本环
附加环与基本环稠合处的位号 (两个数字)
4 3
基本环与附加环稠合处的边号 (一个字母)
c d
走向一致
S
1
b a
2
c d
N
a b
O
S
顺时针
噻吩并[2,3-b]呋喃
不一致
苯并[d]噻唑
qπ。< 1
因此,像吡啶一类的含氮六元杂环又被称为“缺π芳杂环”。与硝基苯 类似,它们的亲电取代变难,亲核取代变易,氧化变难。还原变易。
qπC=(6-1.43)/5=0.914< 1.0
δ+
δδ+ δ+ δδδ+ δδ+
δ+ δδ+
环上碳原 子π电荷平 均密度
qπ<1
N
N
Oδδ-
O
钝化的芳香环
(4)选杂原子种类数目最多的环[如(4)和(6)] (5)环大小相同,杂原子种类数目相同时,选稠合前杂原子编号(位数和) 较低者为基本环
NH O 苯并呋喃 (1) N N (4) N S 噻吩并吡咯 (2) N N N N (5) N N N H 吡唑并噁唑 O (6) O 呋喃并吡喃 (3) O
吡啶并嘧啶
10.“活泼氢” 或互变异构体的标记方法:当环上含有活泼氢或可能存在互
变异构体时,要标明两种可能的位次。例如: OH O
N HO N HN O N H
2,4-二羟基嘧啶 2,4-dihydroxypyrimidine
4 3 5 4 5 3
嘧啶-2,4-二酮
ptrimidine-2,4-dione
1 2 6
4 5 3 6
N
1
2 N CH3 1
N N CH3 H
吡啶 pyridine
六氢吡啶(哌 啶) piperidine
1 H 2H-吡喃 2H-pyran
O N
2
★ 含 两 个杂原子的五元单杂环 4
3 4 5 3 4 5 5
N
3
4
N H
1
N2
N H
1
N 2 H
1
N2
5
55
4 3NN 3 N
2 N S H
吡嗪并哒嗪
2. 稠合边的表示方法
稠杂环的稠合边(即共用边)是用附加环和基本环两组分的位号来表示
基本环: 按原有单杂环编号规则用英文字母a、b、c、d……表示各边 (1,2原子之间为a, 2,3原子之间为b……)
附加环: 用阿拉伯数字、1、2、3……标注各个成环原子;当有选择时,应
使稠合边位号尽可能较小。
COOH
H 3C
O
CH3
N
γ-吡啶甲酸 γ-pyridinecarboxylic acid
α,α'-二甲基呋喃 α,α'-dimetylfuran
6. 稠杂环有其固定的编号顺序(p466),一般从一端开始依次编号,共用
的碳原子一般不编号;注意使杂原子尽可能取较小的编号,并遵守杂原
子的优先顺序(p466 吩噻嗪) 嘌呤和异喹啉的编号是特例(p465)
Ph
不一致
5 6
N 1 N
7
3 2
4
3
c
b a
S
1
2
5-苯基咪唑并[2,1-b]噻唑 5-phenylimidazolo[2,1-b]thiazole
3
N
2
b a
c
d
4 5
4
3 1 2
O
1
6N
N5
H
6H-吡唑并[4,5-d]噁唑 6H-pyrazolo[4,5-d]oxazole
走向一致
2 1 11 10 9 8
N
2 3 1 6 5 4 c
3 4
N H 7
b a
5
7H-吡啶并[4,3-c]咔唑 7H-pyrido[4,3-c]carbazole 不一致
6
环系的正确画法: (1)六元环要竖写,五元环一角要在正下方或正上方 (2)要使横排环数最多,如有选择应使右上象限环数最多,且左上 象限环数最少
H N H N NH
6
N N
3
5 4
7
NH N
9 8
1 2
5
N N
3 4
N N9 H
7 8
CH3
N
2
NH
1
CH3
N H
1
N2
3-甲基吡唑 3-methylpyrazole
5-甲基吡唑 5-methylpyrazole
7H-嘌呤 7H-purine
9H-嘌呤 9H-purine
3(5)-甲基吡唑 3(5)-methylpyrazole
O PhCO 1 N O
2 6 5
CH N7 3
8
N4 N CH3 9
3
1,3,7-三甲基嘌呤-2,6-二酮 1,3,7-thimethylpurine-2,6-dione
8. “标氢”或“指示氢”的标记方法:当环上已经含有最多数目的非累 积双键时,成环的饱和原子所连接的氢原子称为“标氢”或“指示氢”。当 杂环母核上连有标氢时,应给标氢尽可能低的编号,且将标氢用位次加H
2
4
N
1
6
哒嗪 pyridazine
嘧啶 pyrimidine
吡嗪 pyrazine
哌嗪 pyperazine
★ 五元及六元稠杂环
4 5 6 7 3 2 5 6 7 4 3 2 5 6 7 4 3 2
N1 H
O1
S1
吲 哚 indole
5 6 7 4 3 2 5 6 7 8
苯并呋喃 benzofuran
水溶度 d420 ∞ 0.9818
238
热水 1.0929
242.2
几乎不溶 1.0986
345-346
沸水中稍溶 1.0829
pKa
5.19
4.94
5.42
5.58
含一个 N 的六员杂环化合物
一、 吡 啶
—— 最为重要的是 吡 啶
(一)吡啶的结构及芳香性
sp 2 轨道有未 共用电子对
共轭能: 31kJ/mol
N O N S
N SO4 N 发 烟 H2 N
HgSO4 250℃
N
H
N O N H N
5. 根据环的数目分类
N H S
NH2 N H2N N N NH2
N O N
N
单环杂环
N 三聚氰胺 H2N-C≡N (氰胺)
N N
二环杂环 O
芳稠杂环(苯环与杂环稠合) N H 稠杂环(杂环与杂环稠合)
多环杂环
符合Hückel规则 的平面型芳香性 杂 环 N N
O
S
S
O
N H
N
N
O
脂杂环
O
O
N H
O
O
O
N
N
N
N
2. 根据环状大π键的π电荷密度分类
富π芳杂环
S
6 5
O
N H
N H
芳 杂 环
具有斥电子 Π 型电子结构的芳杂环
N
缺π芳杂环
N
6
N N
N N
N
具有吸电子 Π6 型电子结构的芳杂环
N
N
3. 根据环的大小分类
(二) 无特定名称的稠杂环母核的命名规则 (自学)P468-469)
S
O
噻吩并[2,3-b]呋喃
考研 者必 修! 基本环
附加环
附加环原子编号
基本环边编号
1. 基本环的选择原则
(1) 芳稠杂环选杂环为基本环[ 如(1)] (2) 多杂稠杂环按N>O>S顺序选择基本环[如(2)]
(3) 选环最大的[如(3)]
Π6 6
苯型芳香大π键
0.87γ δ+ 1.01β
δ+
δ - β1.01
0.84α δ
N
δ-
δ + α0.84
N
qN>qβ>q γ>qα H
1.43
N H
由于氮原子与环碳原子构成了π-π共轭体系,氮原子对环碳原子产生了 -C效应,使环上α、β、γ原子上的π电荷产生交替极化,总体效果相当
于硝基苯中的硝基,环碳原子的平均π电荷密度
7. 杂环母核的名称和编号确定后,可将取代基的名称连同位置编号以词头
或词尾的形式加在杂环名前和名后(p466-467)
PhCO
5 6
4 1 7
SO3H
3
N
2
N H
NH2
I OH
N
2-氨基-5-苯甲酰基苯并咪唑 7-碘-8-羟基喹啉-5-磺酸 2-amino-5-benzoylbenzimidazole 7-iodo-8-hydroxuquinoline-5-sulfonic acid
1
4
3
4
4
5
3 N 2 NO
1
3
4
4
3
3
2 2
2
5
N
5
N2 N O2
1
O 1
1
5
O
1
N H
1
吡唑 pyrazole
咪唑 imidazole
噻唑 thazole
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