第十二章 杂环化合物（课件）《有机化学基础》第二课时同步教学（人卫版第4版）

杂环化合物 CH=CH2 R CH3 C2H5 Mg、 H /-- N N一 CH3 / / R'OOCCH2CH2 H / O COOCH3 CH3 CH3 R'=CH3 CHCH2CH2CH2 2 C=CHCH2 叶绿素a (R=CH3) ，叶绿素b (R=CHO) CH=CH2 CH3 CH=CH2 Fe CH3 - CH3 HOOCCH2CH2 CH2CH2COOH 血红素 杂环化合物种类很多， 广泛存在于自然界中， 与动植物的生 理作用及药物、染料等关系密切。 例如： 杂环化合物 入 / CH3 /-- N N L N N- H N N ◆ ◆ 杂环化合物的分类、命名和结构 分类和命名 根据有无芳香性，杂环化合物可分为非芳香性杂环和芳香性杂环。 非芳香性杂环化合物具有与相应脂肪族化合物相类似的性质。 例如： 通常，杂环化合物是指含有杂原子构成环的、有一定芳香性的环 状化合物。 杂环化合物 N N H H 六氢吡啶 四氢吡咯 O O 1,4-二氧六环 O 四氢呋喃 / N 奎宁环 v v v v 杂环化合物 常见的杂环化合物如下： 杂环化合物 v v 命名： 杂环化合物的命名常用音译法。例如： 杂环化合物 N H3C S 5-甲基噻唑 5-methylthiazole O CHO a-呋喃甲醛 2- 呋喃甲醛 糠醛 4 N3 5 N 2 1 咪唑 imidazole 5 2 1 噻唑 thiazole CH2COOH N g-甲基吡啶 β-吲哚乙酸 （以O、S、N为序！） CH3 N 4 N3 S 结构和芳香性 (1) 五元杂环的结构 呋喃、噻吩、吡咯分子中所有的原子共平面， 具有与苯环类似的 结构。 吡咯( N-H)： 杂环化合物 N:2s22p3 s轨道 p轨道 p轨道 H N sp2轨道 sp2杂化 p轨道 杂环化合物 )具有与呋喃相似的结构。 p轨道 sp2杂化轨道 s轨道 p轨道 O:2s2 2p4 O S 噻吩( 呋喃( sp2轨道 sp2杂化 p轨道 )： O 五元杂环中， 杂原子上的一对p电子与σ平面垂直，与 未参与杂化的p轨道平行，形成 π56 的大π键，这种大π键 由于含有6个π电子，符合休克尔4n+2规则的要求，所以 它们具有一定的芳香性（可发生环上的亲电取代反应）； 由于环上的5 个原子共享6个π电子，电子云密度比苯 环大，发生亲电取代反应的速度也比苯快得多。 杂环化合物 下列实验事实均说明呋喃、噻吩、吡咯具有芳香性： ① 键长数据 呋喃、噻吩、吡咯都具有一定程度的键长平均化： 杂环化合物 注：普通C ＝C键长0.133nm ；普通C －C键长0.154nm。 δ 6.24 / δ 7.29 O ③ 离域能数据 S δ 6.99 δ 7.18 O 具有部分共轭 二烯的性质 杂环化合物 ② 环流效应 它们的核磁共振吸收均出现在低场： N H δ 6.22 δ 6.68 以上的数据或实验事实说明，芳香性： 与苯的性质接近 δ 6.43 δ 6.28 C H2 S N H (2) 六元杂环的结构 吡啶中氮原子采取不等性sp2杂化： p ① 由于吡啶环中有6 中心6 电子的大π键，符合休克尔4n+2规则，所以吡 啶环亦有芳香性。但由于键长未完全平均化，其芳香性不及苯。 吡啶分子的偶极矩数据 (D＝7.4 ×10-30C•m ) 也表明吡啶分子中电子 去不是完全平均分布的。 N