COOH N
N
C2H5
N S
4-嘧啶甲酸
5-乙基噻唑
第9页/共33页
CH3
N
H3C O CHO
CH2COOH N
H
4-甲基吡啶 5-甲基-2-呋喃甲醛 3-吲哚乙酸
4
3
5
2
1
4-甲基咪唑
3
4
5 2
1
5-甲基噻唑
第10页/共33页
§2 芳香六元杂环
一、吡啶的结构
6 等(缺)电子
Π 6 共轭体系
孤对电子:
1:1
第12页/共33页
微溶
(二) 碱性
吡啶显弱碱性,比苯胺强,比脂肪胺和氨弱?
+ HCl N
N HCl NH3 N
N
+ SO3 CH2Cl2 室温
N SO3 (90%)
吡啶三氧化硫络合物
是常用的缓和磺化剂
第13页/共33页
(三) 亲电取代和亲核取代
吡啶的亲电取代比苯难? 在β位?
原因: 电子云密度比苯低, N结合质子或
编号为1。有时也以、和编号。 2. 当杂环上连有-R,-X，-OH，-NH2等取代基
时，以杂环为母体，标明取代基位次 。 3. 当杂环上连有-CHO，-COOH，-SO3H等
时，以杂环作取代基。
第8页/共33页
4.环上有两个或多个相同杂原子时，从连有 氢或取代基的杂原子开始编号，并使位次 的数字之和为最小。若杂原子不相同，则 按氧、硫、氮次序编号。
电子云密度较低, 对氧化剂更稳定, 易被还原.
β-吡啶甲酸(烟酸) 六氢吡啶(哌啶)
六氢吡啶(哌啶), 类仲胺, pKb=2.8, 碱性 比吡啶强得多? 与水互溶.
第16页/共33页
吡啶衍生物
COOH N
烟酸
CONH2 N
烟酰胺
CONHNH2
异N烟肼
即维生素PP，是B族维生 素之一，它能促进组织新 陈代谢，体内缺乏时能引 起粗皮病。
§1 Classification and Nomenclature
Classification ：
按杂原子数目分:
一个、两个或多个杂原子的杂环
按环的形式分:
单杂环和稠杂环
按环的大小分:
五元杂环和六元杂环
小于五元或大于六元的杂环??
第1页/共33页
第2页/共33页
4
3β
5
1
N H
2α
吡咯(pyrrole)
氢的类型
吡咯
呋喃
噻吩
α-H
6.62
7.40
7.19
β-H
6.15
6.30
7.04
N-H
7.25
吡咯、呋喃和噻吩芳香性的特征:
1、杂原子(N/O/S)的电负性大, 环上π电子云密度不均匀
2、键长的平均化程度较差
139pm
3、
Π
6 5
,环上电子云密度比苯环大, 亲电取代活性更高
第22页/共33页
二、吡咯、呋喃和噻吩的化学性质
五元杂环
4 3β 5 S 2α
1
噻吩(thiophene)
4
3β
5
2α
O
1
呋喃(furan)
吡唑(pyrazole)
咪唑(imidazole)
第3页/共33页
噻唑(thiazole)
六元杂环
γ 4
5
3β
γ 4
5
3β
6 N 2α 1
吡啶(pyridine)
6 O 2α 1
吡喃(pyran)
4 5N3
Lewis酸, 环上电子云密度更低.
β-硝基吡啶
H2SO4, SO3
N 230℃, 24h
SO3H
N
β-吡啶磺酸
第14页/共33页
吡啶可发生亲核取代? 在α位?
原因: N的电负性, 电子云密度比苯低,
为缺电子共轭体系, 较易亲核取代.
α 位有易离去基团时, 亲核反应更易发生
第15页/共33页
(四) 侧链氧化反应
碱性
0.87
N
1.43 相对电子云密度
1.01
0.84
α位亲核取代
β位
亲电取代
第11页/共33页
二、吡啶的性质 (一) 水溶性
极性分子,孤电子对与水形成氢键 环上有-OH或-NH2, 水溶性降低??
原因: 分子间氢键阻碍了与H2O的缔合,导
致分子中-OH或-NH2越多,水溶性越低!
水溶度 ∞
1:1
6
2
N
1
吡嗪(pyrazine)
4
5
N3
6
2
N
1
嘧啶(pyrimidine)
第4页/共33页
4
5
3
6
N2
N
1
哒嗪(pyridazine)
稠杂环
五元杂环苯并体系
4 5
6 7
3 O2
1
苯并呋喃 (benzofuran)
4 5
6 7
3 S2
1
苯并噻吩 (benzothiophene)
4
5
3
6
2
7
N H
1
苯并吡咯 吲哚 (indole)
第5页/共33页
六元杂6
4 3
7 8
2 N 1
7 8
N2 1
喹啉(quinoline) 异喹啉(isoquinoline)
吖啶(acridine)
杂环并杂环
67
1N 5 N
8
2
N 3
4
N H
9
第6页/共33页
嘌呤(purine)
Nomenclature：
1. 音译名（同音汉字加“口”字旁）
2. 以杂环为母体 （醛基, 羧基 , 磺酸基除外）
3. 环上原子的编号顺序 ① 从杂原子开始 1，2，3…或α,β,γ…) ② 不止一个杂原子, 按O, S, N顺序编号 ③ 取代基位次之和最小原则 ④ 稠杂环和稠环芳烃同, 少数特殊
第7页/共33页
命名规则： 1. 环上原子编号一般从杂原子开始，杂原子
三种共振形式, 正电荷分布在四个原子上
β-位 取代：
两种共振形式, 正电荷分布在两个原子上
第25页/共33页
问题: 1、苯及同系物硝化、磺化反应的条件? 五元杂环的硝化、磺化反应? 原因? 吡咯和呋喃杂原子易质子化, 芳香大π键被破坏
第17页/共33页
又称“雷米封 (Rimifon)”， 是治疗结核病 的良好药物。
三、嘧啶及其衍生物
4
5
3
6
2
1
环上电子云密度比吡啶更低, 亲电取代更困难
易溶于水, 弱碱性(pKb=11.30)
嘧啶衍生物
NH2 N
O H
N
O
H
N
CH3
ON
H
胞嘧啶(C)
ON
H
尿第嘧18啶页/共(3U3页)
ON
H
胸腺嘧啶 (T)
（一）吡咯的酸碱性
吡咯的碱性？ (N孤电子对接受H+的能力)
吡咯的酸性？ (N孤电子对参与共轭, N-H键极性增强)
+ KOH
+ H2O
N H
N K
+
第23页/共33页
（二）亲电取代反应
1、亲电取代的难易程度? 原因? 2、取代位置?
结论: 亲电取代比苯易, 取代位置在α位
第24页/共33页
α-位取代：
嘧啶衍生物有酮式和烯醇式互变异构体 如尿嘧啶:
酮式
烯醇式
第19页/共33页
§3 芳香五元杂环
一、吡咯的结构
Π
6 5
富电子共轭体系
亲电取代
α
N
碱性消失
H
第20页/共33页
弱酸性
呋喃和噻吩的结构
Π
6 5
富电子共轭体系
结论
π电子数符合Hückel的4n+2规则,具有芳香性
第21页/共33页
证据 1HNMR: 环上H的NMR信号在低场 (6~8)