文档介绍：第十六章 杂环化合物
教学要点：
掌握五元杂环化合物的结构、性质；了解吡啶和生物碱
教学时数：
6 学时
教学方法：
教师讲授、
教学手段：
多媒体、自制模型
第一节 杂环化合物的分类和命名
杂环大体可分为：
单杂只有两个共振式参与共振，参与共振的共阵式愈多, 杂化体愈稳定，故在 a 位发生反应的中间体正离子比较稳定，稳定的中间体正离子的过渡态
能量低，反应速度快。因此亲电取代反应容易在a位发生。
+
稳定
（3）呋喃，噻吩，吡咯，遇强酸及氧化剂很容易使环破坏，因此进行取代反应须在较 温和的条件下进行。
（a）硝化
呋喃，噻吩，吡咯很容易被氧化，甚至也能被空气氧化。***是强氧化剂，因此 一般不用***直接氧化。通常用比较温和的非质子的硝化试剂—***乙酰酯进行 硝化，反应还须在低温进行：
…一 C—…
杂环亲电取代反应的活泼性越强，反应温度控制的越低。
呋喃比较特殊，在此反应中首先生成稳定的或不稳定的 2，5—加成产物，然后加热或
用吡啶除去乙酸，得硝化产物：
呋喃易生成 2，5—加成物，与反应物的离域能大小有关。离域能大，过渡态已具有稳 定的芳香族化合物的部分性质，能量也就较低，活化能小，容易发生亲电取代反应。呋喃的 离域能较小（, kJ/mol, kJ/mol）易与乙酰氧基负离子 发生亲核加成反应，而吡咯具有较高的芳香性，因此，易于失去质子发生亲电取代反应。但 必须注意到呋喃与大多数亲电试剂发生亲电取代反应,只有在强的亲核试剂存在时,才发生 亲核加成反应（邢其毅等《基础有机化学》第二版874 页）噻吩可以用一般的硝化试剂进行 硝化,但反应非常猛烈。
（ b ）磺化
呋喃,噻吩,吡咯也需避免直接用硫酸进行磺化,常用温和的非质子磺化试剂,如用吡
啶与三氧化硫加成物作为磺化剂进行反应：
+
H 03 s
吡咯—2—磺酸
反应首先得到吡啶的磺酸盐，在用无机酸转为游离的磺酸。由于噻吩比较稳定（芳香性 强），可以用硫酸直接进行磺化，但产率不如上述试剂所得到的高。从煤焦油中得到的苯通 常含有少量的噻吩。可在室温下反复用硫酸提取，由于噻吩比苯容易磺化，磺化的噻吩溶于 浓硫酸内，可以与苯分离。然后水解，将磺酸基去掉，可得到噻吩：
噻吩—2—磺酸 69~76%（溶于浓 H2SO4）
（c）卤化
呋喃，噻吩在室温与***或溴反应很强烈，得到多卤代的产物。如希望得到一***代和一溴
代的产物，须在温和的条件下（如用溶剂稀释）及低温下进行反应。不活泼的碘则须在催化
剂作用下进行：
吡咯卤代常得到四卤化物。2—***吡咯很不稳定，是唯一能直接卤化制得的2—卤吡咯。
(d)傅氏酰基化
呋喃用酸酐或酰***在傅氏催化剂作用下发生酰基化反应，酸酐如用三***化硼做催化剂产
率最高：
呋喃，吡咯，噻吩亲电取代反应小结：呋喃，吡咯遇强酸容易开环或产生聚合物。故所 使用的亲电试剂一般比较温和。
噻吩很稳定，与酸不发生上述反应。
噻吩傅氏酰基化反应非常有用，但需要小心控制反应条件，如用无水三***化铝，***化锡 等催化剂易于噻吩产生树脂状物质。必须将三***化铝等先与酰化试剂反应生成活泼的亲电试 剂，然后在与噻吩反应。
吡咯可用乙酸酐在150〜200°C直接酰化：
(e)傅氏烷基化
呋喃，噻吩，吡咯进行烷基化反应很难得到一烷基取代的产物。常得到混合的多烷基取 代物。甚至不可避免的产生树脂状物质，因此用处不大。
2．加成反应：
(a) D－A 反应
呋喃的离域能较小，芳香性较差，故环的稳定性较低。可以看作是1，3—二烯。具有 共轭双烯的性质，可以发生双烯加成类型的反应：
吡咯与顺丁烯酸酐不发生D—A反应，可能是氮原子的未共用电子对参加了共轭体系, 典型的亲二烯试剂丁炔二酸(或酯)与之发生迈克尔加成反应。
吡咯能发生下列加成反应：
噻吩发生上述加成反应的倾向性很小。噻吩与乙炔的亲二烯试剂加成的研究较
多，双烯加成产物通常不稳定，失硫而得苯的衍生物。
噻吩和吡咯中，由于硫和氮原子的电负性较小，芳香性较强，共轭二烯的性质较差。
(b)催化氢化反应
呋喃，噻吩，吡咯均可进行催化氢化反应，失去芳香特性而得到饱和杂环化合物。 呋喃和吡咯可用一般催化剂还原，噻吩能使一般催化剂中毒，需使用特殊催化剂：
3．吡咯的弱碱性和弱酸性
从结构上看，吡咯是环状第二***，但因氢原子上的未共用电子对参与了环的共轭体系，使
氮原子上的电子出现的