当前课程知识点:有机化学 > 第十二章 杂环化合物 > 12.2 吡咯、呋喃、噻吩 > 12.2.1 五元杂环的结构、命名与 物理性质
吡咯、噻吩、呋喃
是含有氮原子、硫原子
和氧原子的
五元杂环化合物
它们是富电子
具有芳香性的杂环化合物
那为什么它们是具有
芳香性的富电子的
杂环化合物呢
我们来分析它们的
结构特征
让我们来看五元杂环
吡咯、噻吩、呋喃的结构
这个五元杂环的四个碳
是sp2杂化轨道
每个碳提供一个P轨道
每个P轨道里有一个电子
此外这个氮杂原子
也是sp2杂化
它的P轨道
提供的是两个电子
构键了一个
五中心六电子的
共轭体系
所以它是一个富电子的
杂环化合物
噻吩和呋喃
有同样的类似结构
吡咯、噻吩、呋喃对应的饱和化合物
是四氢吡咯和四氢噻吩
以及四氢呋喃
四氢呋喃是非常有用的
有机化合物
在很多有机化学反应中
它是常用的有机溶剂
五元杂环的命名
主要是由外文的译音
加上
口字旁
比如说吡咯
它的英文叫pyrrole
我们选择了中文
的比和各
加了这个口字旁
我们叫它吡咯
呋喃和噻吩
也是这样命名的
当有取代基时
的五元杂环的命名
是
无论取代基多少
首先它的第一位
是在这个杂原子
也就是说吡咯的命名
这个氮一定是一位
至于说命名的次序
是顺时针还是逆时针
这个要取决于
取代基的多少
以及取代基的大小
取代基的位置
命名的次序
和其它的有机化合物的
链状的命名的规则
是一样的
现在让我们看看
吡咯、噻吩和呋喃的结构
我们发现
吡咯的
两个碳碳单键
的键长是143pm
而它的碳碳双键的键长是
137pm
也就意味着在吡咯环上
它有单键和双键的
区分
但是143pm这个键长
和一般的碳碳单键来比呢
它是更短
而137pm的
碳碳双键的键长
又比普通的碳碳双键
又变长
意味着这个碳碳单键
和这个双键它是有离域作用的
那么噻吩和呋喃
也有相似的这个性质
让我们看看
这种离域作用是怎么生成的
用吡咯的共振式来说明
吡咯
通过生成这个碳氮双键
它可以生成这种
离域形式
它这种离域的
共振能的大小
会决定它们的化学性质
基于计算我们发现
吡咯的共振能
大于噻吩
大于呋喃
它们的芳香性
取决于共振能
以及这个杂原子的性质
发现它们的芳香性
是吡咯是最大
呋喃是最差
呋喃的性质
有的时候表现出
1,3-二烯的性质
在物理性质方面
我们只简单介绍
吡咯、噻吩、呋喃的沸点
和偶极矩
吡咯、噻吩和呋喃的沸点
分别是130度 84度 32度
可以看出
沸点的高低
与原子的大小
不能完全的匹配
其实这也非常好理解
吡咯的沸点为什么会高呢
是因为吡咯中含有氮氢键
氮氢键可以生成
分子间的氢键
所以它的沸点会升高
而噻吩和呋喃的沸点
为84和32
就更好理解了
因为硫原子的原子量
比氧原子来得大
所以噻吩的沸点
比呋喃来得大
此外,它们对应的
饱和化合物
四氢吡咯的沸点是87度
四氢噻吩是121度
四氢呋喃的沸点是66度
四氢呋喃
因为它们是饱和的
杂环化合物
从原子的大小来说
确实是噻吩的沸点最高
这个很好理解
因为硫的原子量子量是最大的
氧的原子量比氮大
但是四氢吡咯的沸点
反而高
这也是因为
含有了氮氢键
所以它分子间形成氢键
使得沸点升高
最后我们来看看
偶极矩的变化
通过比较吡咯、噻吩和呋喃
我们发现它们偶极矩的大小
和方向都是不一样的
噻吩和呋喃的偶极矩的方向
是靠近杂原子的
说明氧原子和硫原子
是吸电子作用
使得碳原子和杂原子间的
电子偏向杂原子
但是在吡咯当中
偶极矩的方向
是远离氮原子
说明氮原子具有给电子
共轭效应
也可以说明吡咯的芳香性
是比噻吩和呋喃大
氮原子可以提供
吡咯环电子
使它的芳香性变大
而呋喃的芳香性是最差的
它更多的是表现出
二烯的性质
而它们对应的饱和杂环化合物
偶极矩的方向都是一致的
无论是四氢吡咯还是四氢噻吩
或者四氢呋喃
其大小取决于杂原子的性质
这就我们不再多比较了
-1.1 概论
--1.1.1 引言
-1.2 有机化学基本知识
-第一章 绪论--1.2 有机化学基本知识
-1.3 有机化合物命名的基本原则
-第一章 绪论--1.3 有机化合物命名的基本原则
-1.4 酸碱理论
-第一章 绪论--第一章章节测试题
-2.1 引言
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.1 引言
-2.2 烷烃——2.2.1 烷烃的构象
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.2 烷烃——2.2.1 烷烃的构象
-2.2 烷烃——2.2.2 烷烃的反应
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.2 烷烃——2.2.2 烷烃的反应
-2.3 环烷烃——2.3.1 引言
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.3 环烷烃——2.3.1 引言
-2.3 环烷烃——2.3.2 环烷烃的命名
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.3 环烷烃——2.3.2 环烷烃的命名
-2.3 环烷烃——2.3.3 环烷烃的构象
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.3 环烷烃——2.3.3 环烷烃的构象
-2.3 环烷烃——2.3.4 环烷烃的反应
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--2.3 环烷烃——2.3.4 环烷烃的反应
-第二章 饱和烃:烷烃和环烷烃--HW-第二章章节测试题
-3.1 不饱和烃的概述
-3.2. 烯烃的化学反应
-第三章 不饱和烃:烯烃、炔烃及二烯烃--3.2. 烯烃的化学反应
-3.3 炔烃的化学反应
-第三章 不饱和烃:烯烃、炔烃及二烯烃--3.3 炔烃的化学反应
-3.4 二烯烃——3.4.1 二烯烃的结构
-第三章 不饱和烃:烯烃、炔烃及二烯烃--3.4 二烯烃——3.4.1 二烯烃的结构
-3.4 二烯烃——3.4.2 二烯烃的化学反应
-第三章 不饱和烃:烯烃、炔烃及二烯烃--3.4 二烯烃——3.4.2 二烯烃的化学
-第三章 不饱和烃:烯烃、炔烃及二烯烃--HW-第三章章节测试题
-4.1 芳烃概论
--4.1 芳烃概论
-4.2 芳烃的分类和命名
-4.3 苯的物理性质
-4.4 苯的结构
-4.5 单环芳烃的化学性质
--4.5.5.6 Friedel-Crafts 烷基化反应
--4.5.5.7 Friedel-Crafts 酰基化反应
-4.6 芳环上亲电取代反应的定位效应
-4.7 稠环芳烃
-4.8 非苯芳烃及芳香性
-第四章 芳香烃--4.8 非苯芳烃及芳香性
-第四章 芳香烃--HW-第四章章节测试题
-5.1 手性和对称性
-第五章 对映异构--5.1 手性和对称性
-5.2 含一个不对称碳的化合物
-第五章 对映异构--5.2 含一个不对称碳的化合物
-5.3 含两个及多个不对称碳的化合物
-第五章 对映异构--5.3 含两个及多个不对称碳的化合物
-5.4 环状手性化合物
-第五章 对映异构--5.4 环状手性化合物
-5.5 其他不含不对称碳原子的手性化合物
-第五章 对映异构--5.5 其他不含不对称碳原子的手性化合物
-第五章 对映异构--HW-第五章章节测试题
-6.1 卤代烃的概述
--题目要求
-6.2 亲核取代反应
-第六章 卤代烃--6.2 亲核取代反应
-6.3 消除反应
-第六章 卤代烃--6.3 消除反应
-6.4 与金属的反应
-6.5 不饱和卤代烃
-第六章 卤代烃--HW-第六章章节测试题
-7.1 本章引言
-7.2 核磁共振谱
--7.2.2 核磁共振氢谱——7.2.2.4 氢谱的基本解析
-7.3 质谱
-7.4 红外光谱
--7.4.2 红外光谱与分子结构——7.4.2.1 特征官能团的红外吸收
-7.5 有机波谱综合解析
-第七章 波谱分析在有机化学中的应用--HW-第七章章节测试题
-8.1 引言
--8.1引言
-8.2 醇
-第八章 醇酚醚--8.2 醇
-8.3 酚
-第八章 醇酚醚--8.3 酚
-8.4 醚
-第八章 醇酚醚--8.4 醚
-第八章 醇酚醚--HW-第八章章节测试题
-9.1 引言
--9.1 引言
-第九章 醛和酮--9.1 引言
-9.2 醛、酮的物理性质
-第九章 醛和酮--9.2 醛、酮的物理性质
-9.3.1 醛、酮的反应概述
-9.3.2 醛、酮的亲核加成
-第九章 醛和酮--9.3.2 醛、酮的亲核加成
-9.3.3 醛、酮α-氢的反应
-第九章 醛和酮--9.3.3 醛、酮α-氢的反应
-9.3.4 醛、酮的氧化还原反应
-第九章 醛和酮--9.3.4 醛、酮的氧化还原反应
-9.4 α、β-不饱和醛、酮的化学反应
-第九章 醛和酮--9.4 α、β-不饱和醛、酮的化学反应
-9.5 醛、酮的制备
-第九章 醛和酮--HW-第九章章节测试
-10.1 概论
--10.1 概论
-10.2 羧酸的结构、分类和命名
-10.3 羧酸的物理性质和波谱特征
-10.4 羧酸的化学性质
-10.5 羧酸衍生物的结构与命名
-10.6 羧酸衍生物的物理性质和波谱特征
-10.7 羧酸衍生物的化学性质
-10.8 羟基酸的分类和命名
-10.9 羟基酸的化学性质
-10.10 β-二羰基化合物
-10.11 α-卤代酸及其衍生物
-10.12 羧酸的制备
-10.13 专题:油脂 蜡 磷脂
-11.1 绪论
--本章引言
-11.2 胺
--11.2.1
--11.2.2
--11.2.3.1
--11.2.3.2
--11.2.3.3
--11.2.3.4
-11.3 硝基化合物
-11.4 腈
-11.5 异腈
-11.6 重氮化合物
-11.7 偶氮化合物
-11.8 本章小结
-12.1 杂环化合物概述
--12.1概述
-12.2 吡咯、呋喃、噻吩
-12.3 吲哚 (苯并吡咯)
-12.4 吡啶
-12.5 喹啉、异喹啉 (苯并吡啶)
-12.6 含氧六元杂环
-12.7 多杂原子五元环、六元环介绍
-第十二章 杂环化合物--HW-第十二章章节测试题
-13.1 有机合成基础-part 1
-第十三章 有机化学专题--13.1 有机合成基础-part 1
-13.1 有机合成基础-part 2
-第十三章 有机化学专题--13.1 有机合成基础-part 2
-13.2 重排反应在实际有机合成中的应用
-13.3 碳水化合物-part 1
-13.3. 碳水化合物-part 2
--13.3.3.4 单糖的反应——醛糖的递升与递降反应及酮糖的特殊反应
-13.3. 碳水化合物-part 3
-13.3 碳水化合物-part 4
-13.4 氨基酸与多肽
-期中考试--二、 选择题
-期中考试--一、判断题
-期末考试--期末考试试题