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课件网) 11.1杂环化合物 11.1 杂环化合物 下一页 返回 一、杂环化合物的分类和命名 1.杂环化合物的分类 根据杂环的个数与连接方式的不同,杂环化合物可以分为单杂环和稠杂环。单杂环中最常见、最稳定的杂环是五元杂环和六元杂环。稠杂环又可以分为苯并杂环和杂环并杂环。此外,也可按照杂原子的不同可分为氧杂环、硫杂环、氮杂环等;也可根据杂原子的个数可分为含有一个杂原子的杂环和含有两个或两个以上杂原子的杂环。一些常见的杂环母体见表11-1。 2.杂环化合物的命名 杂环化合物的命名比较复杂,国际上大多采用习惯命名法,我国目前主要采用译音法。译音法是根据其英文名称的译音来命名,选用同音汉字加上口字旁来表示杂环化合物。例如: 第1节 杂环化合物 上一页 下一页 返回 当杂环上连有取代基时,命名与芳香烃相似,当杂环上连有-OH、-NH2、-OR、-R、-X、-NO2等取代基时,以杂环作为母体;当杂环上连有-COOH、-SO3H、-CN、-CHO、-CO-(酮基)等取代基时,以杂环作为取代基。但与芳香烃不同的是,杂环命名时编号一般从杂原子开始,顺着环编号,依次为1,2,3…,或者与杂原子相邻的碳变为α,依次为α,β,γ…。当环上含有两个或两个以上的相同的杂原子时,编号从连有氢原子的杂原子开始,并应使杂原子的编号尽可能小;当环上含有两个或两个以上的不同的杂原子时,按O→S→N的顺序编号。最后编号要符合最低系列原则。例如: 第1节 杂环化合物 上一页 下一页 返回 稠杂环的编号,一般和稠环芳烃相同,但少数稠杂环有固定的编号顺序。如: 另一种方法是系统命名法,将杂环化合物看做是相应碳环中的碳原子被杂原子取代的产物。命名时其名称只需在碳环母体名称前加上杂原子名称。如: 第1节 杂环化合物 上一页 下一页 返回 二、杂环化合物的结构和芳香性 1.呋喃、噻吩、吡咯 典型的五元杂环有呋喃、噻吩和吡咯,从结构上看,它们应该具有共轭二烯烃的性质,但事实上,它们的许多化学性质与苯相似,不发生二烯烃的加成反应,而易发生取代反应。 近代物理方法证明,呋喃、噻吩和吡咯在结构上有共同点,杂环上的5个原子都在同一平面上,彼此都以σ键相连;每个原子都是sp2杂化,其中4个碳原子各有1个未参与杂化的p轨道,p轨道中有1个电子,杂原子的p轨道中有2个电子,这5个p轨道都垂直于杂环所在的平面,彼此相互平行,“肩并肩”重叠形成大π键———一个闭合的共轭体系。因此,呋喃、噻吩和吡咯都具有6个π电子,都符合休克尔(4n+2=6,n=1)规则,都具有芳香性。 第1节 杂环化合物 上一页 下一页 返回 在呋喃、噻吩和吡咯中的杂原子以未共用电子对参与环的共轭体系,杂原子具有给电子的共轭效应,使得环上电子云密度比苯环大,称为富电子的芳杂环或者多电子的芳杂环。所以呋喃、噻吩和吡咯的化学性质比苯更活泼,更容易发生亲电取代反应,并且亲电取代反应主要发生在α位。由于氧、硫、氮的电负性大于碳原子,使电子云会偏向杂原子,杂环上电子云分布不像苯那么均匀,键长不像苯环那样完全平均化,因此芳香性比苯环差。由于杂原子的电负性为氧>氮>硫,所以芳香性强弱顺序为苯>噻吩>吡咯>呋喃。 2.吡啶 吡啶环上的6个原子都在同一平面上,彼此都以σ键相连;每个原子都是sp2杂化,每个原子各有一个未参与杂化的p轨道,p轨道中各有一个电子,这6个p轨道都垂直于杂环所在的平面,彼此相互平行,“肩并肩”重叠形成大π键———个闭合的共轭体系。因此吡啶具有6个π电子,都符合休克尔(4n+2=6,n=1)规则,都具有芳香性。 第1节 杂环化合物 上一页 下一页 返回 吡啶环中氮原子的电负性大于碳原子,使电子云会偏向氮原子,使得环上电子云密度比苯 ... ...