O
O
S
S
N H
HN
为
Π
6 5
共轭体系
π 电子 = 6
符 合 4n + 2
具有芳性
富电子芳环
吡啶的结构
NH
N上的孤电子对在 P轨道上，参与 环内共轭，为富 电子芳环。
N
N
N上的孤电子对在 sp2 轨道上，在环外 未参与环内共轭。
C_ sp2
N_ sp2
6
Π6
体系
成环原子
共平面
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。
叶绿素 α 的结构
叶绿素与蛋白质结合存在于植物的叶和绿色的茎中。植 物光合作用时，叶绿素吸收太阳能转变为化学能，是植 物进行光合作用时必需的催化剂。自然界的叶绿素不是 一个单纯的化合物，而是由两种叶绿素组合而成，即蓝 绿色的叶绿素a（熔点：117～120 ℃）和黄绿色的叶绿 素b（熔点：120～130 ℃） ，两者的比例为：3：1。
4 3
7 8
2
O
1
苯并吡喃
5 6
4
5
36
4
4
3 3N
5
N
6
7 8
27
N
1
8
N2 2
N
1
1
7
N
8
喹啉
异喹啉
喋啶
二.几种重要环系的结构与性质
1.呋喃、噻吩、吡咯、吡啶的结构
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。
IN I H
噻吩在室温就能与浓硫酸发生磺化反应：
+H2SO4
S
+H2O
S SO3H
由煤焦油所得的粗苯中总含有噻吩，由于噻吩与苯的沸点 相近，很难用分馏的方法除去，利用噻吩比苯容易磺化的 特点，可以与苯分离，这是制备无噻吩苯的常用方法。
试推断呋喃、吡咯、噻吩发生亲电取代反应，比苯容易发生 还是难发生？
吡咯：弱酸性 原因：共轭给电子作用。 可与NaOH，KOH成盐，而不与HCl及弱酸成盐。
吡啶：显碱性 原因：诱导吸电子作用。 可与酸成盐（相当于叔胺）
三.与生物有关的杂环及其衍生物 1. 呋喃及α-呋喃甲醛
呋喃是一种无色易挥发的液体，沸点为32℃，不溶于水，易 溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。α-呋喃甲醛俗名叫做糠醛，是 由米糠、玉米芯、花生壳等农产品废料进行酸性水解得到。
O
H2, Pd
四氢呋喃 ( THF ) O
H2,Pd N H
H2, Ni S
四氢吡咯 N H
不能用Pd 催化
S
因噻吩能使Pd中毒
噻吩在化学还原剂的作用下，可被部分还原为二氢衍生物，如：
N a + C 2 H 5 O H
+
S
S
S
吡啶在催化氢化时，得到六氢吡啶：
H2, Pd N
六氢吡啶（哌啶）
N
H
(4).吡咯与吡啶的碱性
鉴别：少量的吡咯蒸汽遇到蘸有盐酸的松木片，显红色， 称为松木片反应。
（2）.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。
2
α
3
1
NH N
4
δ
β
8
N HN
5
7γ
6
卟啉族化合物广泛分布于自然界。血红素，叶绿素都是含卟吩环 的卟啉族化合物。在血红素中卟吩环络合的是Fe，叶绿素中卟吩 环络合的是Mg。
稠杂环是由苯环与单杂环或有两个以上单杂环稠并而成。
命名：按外文名词译音，并以口做偏旁，表示环状化合物。 例如：呋喃，读作“夫南”
杂环编号：⑴ 单杂环编号时,总是以杂原子为”1”位. ⑵ 环中有相同的原子则由带取代基的一个杂原子开始. (或从离取代基最近的一个杂原子开始.) ⑶ 如果环中有两个或几个不同的杂原子,则按照 O---S----N的顺序编号.
杂原子具有+C效应，活化杂环。 亲电取代反应活性顺序： 吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯。
亲电取代发生在位还是位？
位比位活泼。亲电取代主要发生在位。
吡啶比苯难于发生亲电反应，使吡啶硝化需要300 ℃以上 的高温。取代基主要进入β位：
+H N O 浓 H 2SO 4
3 370℃ N
N O 2 N
由于吡啶环上的电子密度低，所以吡啶容易发生亲核的 取代或加成反应。
咖啡碱和茶碱）。
杂环化合物是指组成环的原子中含有除碳以外的原子 (杂原子——常见的是N、O、S等)的环状化合物。
杂环化合物
非芳香杂环 如 O , O O ,
NH ……
芳杂环（符合休克尔规则的杂环）如
,
N H
N
……
杂环化合物不包括极易开环的含杂原子的环状化合物，例如：
, O
O O,
O
O,
NH
Oቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
O
一.分类和命名 杂环大体可分为：单杂环和稠杂环两类。
γ 0.87 β 1.01
N α 0.84
1.43
电荷分布 N>β >α >γ 亲电取代 β 位 亲核取代α，γ 位
2.呋喃、噻吩、吡咯、吡啶的性质
（1）．亲电取代反应
同芳环一样,可以发生某些亲电取代反应。例如吡咯与碘的 碘化钾溶液作用，得到四碘代吡咯，而不是一元取代产物。
+4I2
N H
I
I
+ 4HI
（2）．氧化
呋喃、噻吩、吡咯非常活波，容易发生氧化反应，在空气中 就能被氧化。而 吡啶稳定难于氧化如以高锰酸钾氧化 γ－苯基吡啶，得到得是γ－吡啶甲酸，而不是苯甲酸。
N K M nO 4 H O O C
N
γ － 苯 基 吡 啶
γ － 吡 啶 甲 酸
由此说明吡啶环比苯环还要难于被氧化。
（3）．还原 吡咯、呋喃、噻吩容易被还原，产物为饱和环系。
例如:Ⅰ五元环:
O
呋 喃
S
噻 吩
N H
吡 咯
N
N H
咪 唑
N N H
吡 唑
N S
噻 唑
五元环中含多个杂原子的,其中有一个为氮原子的叫做唑.
Ⅱ 六元环:
O
吡喃
4
5
3
6
2
1N
吡啶
4
5
N 3
6
2
1N
咪啶
4N
5
3
6
2
1N
吡嗪
Ⅲ 稠杂环
4 5
6
3 1N
5
N7
6 7
22 NH1
3N 4
8 NH9
吲哚
嘌呤
5 6
第十七章 杂环化合物 (Heterocyclic compounds)
学习要求： 1.掌握杂环化合物的分类和命名。 2.掌握杂环化合物的化学性质。 3.理解杂环化合物的结构与芳香性。 4.理解吡咯、吡啶的结构与性质的关系。 5. 了解嘧啶、喹啉、嘌呤及吲哚。 6.了解几种重要生物碱（麻黄素、烟碱、阿托平、
CHO (CHOH)3
稀H2SO4
CHO + 3H2O
CH2OH
戊醛糖
呋喃甲醛
鉴别反应：苯胺醋酸盐与糠醛作用，显深红色，可以用于糠 醛或戊糖的鉴别。
2.吡咯 、叶绿素、血红素及维生素B12
（1）.吡咯
吡咯存在于煤焦油和骨焦油中，是无色液体，沸点131℃， 难溶与水，易溶于乙醇，乙醚、苯等有机溶剂。易被氧化， 在空气中即可 被氧化，而变为褐色。