16.1 复习笔记
一、概念
杂环是指由碳原子和至少一个其他原子所组成的环。
杂原子是指环内除了碳以外的原子称为，最常见的杂原子为氮、氧和硫。
2.杂环化合物
杂环化合物是指含有杂环的有机化合物。
3.杂环化合物的命名
对于杂环母核我国目前采取外文音译的方法命名。例如：
二、呲啶
1.结构和物理性质
（1）结构
① 吡啶分子中所有的原子在同一平面内，测定的键长、键角为 ② 氮原子的孤电子对在sp2轨道上，与p轨道垂直，不参与π－电子的共轭。
③ 氮原子的存在使吡啶分子中六元环变形，并具有较大的偶极矩（7.34×10-30 C·m）。
④ 吡啶的共振结构如下：
⑤ 吡啶环上碳原子带部分正电荷，是缺电子的芳环。
⑥ 用分子轨道法计算出来的吡啶环上的π－电子密度为
⑦ 原子的编号从氮原子开始，2、6位，3、5位和4位原子也分别用α、β和γ表示。
（2）物理性质
① 吡啶为无液体，能与水混溶，气味与苯胺相似。室内wifi定位
③ 杂环上质子的化学位移与其所在碳原子周围的电子密度有关，与缺电子碳原子相连的质子的共振信
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号在低场出现。
2.氮原子上的亲电加成
（1）吡啶环上的氮原子相当于脂肪族化合物中的亚胺，能与亲电试剂加成。
（2）吡啶的碱性在水溶液中（pK a＝5.20）比脂肪胺（pK a＝9～11）弱，而在气相中相近。
（3）由于甲基是给电子取代基，甲基吡啶碱性比吡啶强。
（4）一些吡啶盐是有机合成中有效的试剂：
减速机测试台（5）吡啶是金属离子的良好配体，例如：
（6）吡啶与酰氯、磺酰氯或酐生成季铵盐，后者与酰氯等相比，是更有效的酰化剂。
（7）吡啶与卤代烷或硫酸烷基酯生成季铵盐：
3.碳原子上的亲电取代
（1）吡啶是缺电子芳环，碳原子上的亲电取代速率非常慢，只得到3位取代产物。如：
（2）吡啶环上的给电子取代基使亲电取代较易进行，但速率仍低于苯系化合物。如：
（3）2，6-二叔丁基吡啶可以在液体SO2中用SO3磺化：
（4）亲电取代生成3位取代物的原因是：亲电试剂进攻3位时，生成的中间体最稳定：
进攻2位或4位时，生成的中间体中，正电荷在电负性较大的氮原子上，使其很不稳定：
4.碳原子上的亲核取代
（1）亲核取代是吡啶环特有的反应，苯系化合物没有类似反应。
（2）吡啶与固体氨基钠一起加热生成2-氨基吡啶，反应是通过加成-消除方式进行的：
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（3）2-甲基吡啶与固体氨基钠一起加热，得到6位取代产物：
（4）吡啶与烃基锂反应可以得到2位烃基化产物：
（5）吡啶环碳原子上的亲核取代取代主要在氮原子的邻位进行。
5.还原
（1）吡啶环比苯环更容易还原，在室温和常压下用镍催化剂加氢即得到六氢吡啶。
（2）LiAlH4使吡啶还原成1，2-和1，4-二氢吡啶的混合物，不能分离出纯的二氢吡啶。（3）吡啶与苯结构相似，但环上氮原子的存在使它的反应与苯有很大的差异。
6.羟基吡啶和氨基吡啶
（1）羟基吡啶
① 2-羟基吡啶、4-羟基吡啶在溶液中与相应的吡啶酮形成动态平衡：
pbs配方
② 在极性溶剂中平衡偏向酮式；在气态及非极性溶剂中平衡偏向吡啶式；固态下为酮式。
③ 3-羟基吡啶在溶液中以两性离子的形式存在：
（2）氨基吡啶
2-氨基吡啶和4-氨基吡啶以氨基式存在，性质与3-氨基吡啶有差异，后者与苯系胺相似：
7.吡啶衍生物
（1）吡啶衍生物中有的在生命过程中有重要作用，例如：
（2）有的用作医药或农药。如：
8.吡啶环的生成
合成吡啶环经典的方法是Hantzsch（A）合成法：用一种醛与1，3-二羰基化合物和氨在醇溶液中缩合生成1，4-二氢吡啶，后者用硝酸等氧化成吡啶衍生物。例如：
1.结构和物理性质
（1）结构
tek-081① 喹啉和异喹啉可看作是萘环中一个＝CH-被＝N-置换而生成的杂环。
② 喹啉和异喹啉分子中所有的原子都在同一平面内，两个环都不是正六边形。
③ 喹啉和异喹啉的偶极矩分别为7.20×10-30 C·m和8.67×10-30 C·m。
（2）物理性质
① 喹啉为液体，沸点：238℃，难溶于冷水，易溶于热水，易溶于有机溶剂。
② 异喹啉为低熔点固体，熔点：26℃，沸点：243℃，微溶于水，易溶于有机溶剂。
③ 喹啉和异喹啉分子中与氮相邻的或在氮原子对位的质子的化学位移都移向低场：
2.化学反应
（1）碳原子上的亲电取代
喹啉和异喹啉的亲电取代比呲啶更容易进行，但取代基进入苯环。例如：
（2）亲核加成
喹啉和异喹啉与吡啶的显著差异是更容易在1，2位加成。例如：
（3）羟基化合物
① 2-羟基喹啉、4-羟基喹啉和1-羟基异喹啉都以羰基互变异构体喹啉酮和异喹啉酮的形式存在，喹啉酮类化合物有抗菌作用：
② 3-羟基异喹啉在无水乙醚中以羟基化合物的形式存在，而在水溶液中则以羰基互变异构体的形式存在：
（4）喹啉和异喹啉衍生物
许多生物碱和药物分子中含有喹啉和异喹啉环。例如：
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