理學(xué)雜環(huán)化合物

構(gòu)成環(huán)的原子除碳原子外還有O、S、N、P等雜原子的一類環(huán)狀化合物稱為雜環(huán)化合物。90%以上藥物和60%以上的有機化合物為雜環(huán)化合物；雜環(huán)化合物在現(xiàn)實生活中的地位極其重要：正是由于其存在，自然萬物才有了勃勃生機。碳水化合物（它為生命提供能量）；葉綠素（它為植物提供綠色）；血紅素(它賦予血液以鮮紅的顏色)都是雜環(huán)化合物。

核酸中的雜環(huán)（嘧啶和嘌呤）部分對DNA的復(fù)制起著至關(guān)重要的作用并使生命得以代代相傳。

雜環(huán)化合物通常是酶和輔酶中催化生化反應(yīng)的活性部位。葉綠素a(R=CH3)

葉綠素b(R=CHO)

1993年被發(fā)現(xiàn)的一種高效抗癌物質(zhì)(一)雜環(huán)化合物的分類和命名（1）非芳香性雜環(huán)四氫呋喃1,4-二氧六環(huán)四氫吡咯六氫吡啶1-氧-4-氮雜環(huán)己烷(嗎啡啉)奎寧環(huán)

雜環(huán)可簡單地分為非芳香雜環(huán)和芳香雜環(huán)兩大類。（2）芳香性雜環(huán)

最常見和最穩(wěn)定的芳雜環(huán)分為五元雜環(huán)和六元雜環(huán)兩大類。每一類又依雜原子種類、數(shù)目、單環(huán)或稠環(huán)等再分類。（A）分類（B）命名（a）母體化合物

采用英文名稱的音譯，一般在同音漢字的左邊加一“口”旁。單環(huán)芳香性五元雜環(huán)化合物：呋喃Furan

噻吩Thiophene

吡咯Pyrrole

吡唑Pyrazole

咪唑Idmiazole

噁唑Oxazole

噻唑Thiazole

稠環(huán)芳香性五元雜環(huán)化合物：

苯并呋喃Benzofuran苯并噻吩Thionaphene吲哚（苯并吡咯）

Indole

苯并噁唑Benzoxazole苯并噻唑Benzothiazole

苯并咪唑Benzoimidazole

吡啶Pyridine

喹啉Quinoline

異喹啉Isoquinoline

噠嗪Pyridazine

嘧啶Pyrimidine

吡嗪Pyrazine芳香性六元雜環(huán)化合物：（b）定編號

一般從雜原子編起，含多個雜原子時按O，S，N的次序編號。4-甲基-2，3，-二溴呋喃5-甲基噻唑只含一個雜原子的雜環(huán)，可把靠近雜原子的位置叫做α為，其次為β位。（二）五元雜環(huán)化合物（1）呋喃、吡咯和噻吩的結(jié)構(gòu)（A）符合Huckel規(guī)則具有芳香性

每個碳原子的p軌道有一個電子，雜原子的p軌道有二個電子。這五個p軌道都垂直于分子所在平面，側(cè)面相互交蓋，形成（4n+2）π電子共軛體系。構(gòu)成環(huán)的原子都是sp2雜化，五個原子在同一平面內(nèi)。符合Huckel規(guī)則：鍵長：有平均化的傾向（見教材p469表18-3）。環(huán)上質(zhì)子受離域電子環(huán)流去屏蔽效應(yīng)影響出現(xiàn)在低場。具有芳香性易發(fā)生親電取代反應(yīng)。有較高的離域能，具特殊的穩(wěn)定性。δ6.24δ7.29δ6.99δ7.18δ6.22δ6.68（B）芳香性的比較離域能（kJ/mol）

呋喃、吡咯和噻吩都是典型的芳香體系，π電子離域，具有離域能。但由于雜原子不同，離域能不同。6788117芳香性：150.5＜＜＜原因？

氧原子電負性大，其未公用電子對參加體系離域程度小。電負性：ONS

3.53.02.5（2）五元雜芳化合物的化學(xué)性質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

呋喃、吡咯和噻吩具有芳香性,容易進行親電取代反應(yīng).特點:①它們的親電取代反應(yīng)都比苯活潑(吡咯>呋喃>噻吩>苯)，其活潑性同苯酚、苯胺相似。

由于它們的高度活潑性以及呋喃和吡咯對于無機強酸的敏感性，其親電取代反應(yīng)需要比較溫和的條件。②親電取代在α位中間體穩(wěn)定（A）呋喃親電取代反應(yīng)：制造尼龍66的原料催化加氫：加成反應(yīng)：

呋喃的芳香性比較弱,除進行親電取代反應(yīng)外;還容易Diels-Alder反應(yīng)進行和親電加成?！?，4加成（B）噻吩親電加成極弱（C）吡咯堿性因為氮原子上未公用電子對參與了共軛體系。親電取代四氫吡咯，吡咯烷，具脂肪族仲胺的性質(zhì)氧化還原（D）糠醛（α-呋喃甲醛）制備：戊聚糖性質(zhì)：戊醛糖糠醛（3）一些具有生理活性五元雜環(huán)化合物呋喃唑酮（痢特靈）呋喃丙胺（抗血吸蟲藥）卟吩膽色素原:通過生物體內(nèi)特定酶的作用可轉(zhuǎn)變成卟啉、葉綠素和維生素B12等重要生物活性物質(zhì).3-吲哚乙酸(植物生長促進劑)長春堿(R=CH3);長春新堿(R=CHO);抗癌藥維生素B1

青霉素G(三）六元雜環(huán)化合物（1）吡啶

吡啶是一種典型芳香性雜環(huán)化合物，具有和苯非常相似的骨架結(jié)構(gòu)和π電子結(jié)構(gòu)。（A）結(jié)構(gòu)吡啶電子結(jié)構(gòu)與吡咯不同：成環(huán)的六個電子在同一平面內(nèi)，鍵角120°，鍵長趨于平均化。具有偶極矩，說明電子分布不均勻。（B）化學(xué)性質(zhì)

吡啶氮原子上的未共用電子對不參與π-體系，這對電子可與質(zhì)子結(jié)合，因此吡啶的堿性較吡咯強，也比苯胺略強。（a）堿性堿性比較：＞＞＞＞pKb3.364.768.89.313.6反應(yīng)：（b）親電取代反應(yīng)

由于氮原子的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)，吡啶環(huán)上的電子云密度較低，其親電取代反應(yīng)與硝基苯類似，一般需要強烈條件。主要發(fā)生在β-位.活性：位置：N有較大電負性，6電子N不穩(wěn)定。不反應(yīng)

煙酰胺(維生素pp)維生素B6

異煙酰肼（雷米封）

抗結(jié)核藥煙酰二乙胺（可拉明）中樞神經(jīng)興奮藥常見吡啶衍生物