杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物慕课视频播放-简明有机化学（先修课）-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

前面我们介绍了杂环化合物的结构

下面我们来讲解杂环化合物的性质

一：酸碱性，对于碱性的强弱来说

根据我们前面的这个分析，大家可以看出

那么，它的碱性强弱顺序是吡啶碱性>苯胺>吡咯

而再加上我们前面讲的含氮的胺类，如果也加以讨论

那是脂肪胺>胺>吡啶>苯>吡咯

我们可以从Kb值，大家能够一目了然

但如果来解释，比如说六氢吡啶，它的碱性就要比吡啶大

而且大得多，四氢吡咯要比吡咯大，怎么来解释？

都是六元环，为什么六氢吡啶就要比吡啶强的多呢？

那么这是可以解释，因为六氢吡啶已经变成了什么呀？

仲胺，它的氮原子是不等性的sp3杂化

而吡啶的氮原子sp2杂化，对于六氢吡啶来说

一对孤对电子占据在sp3杂化轨道上

而吡啶，它占据在SP2杂化轨道上

sp2杂轨道轨道的S成分多，它电负性强，吸引电子能力大

所以提供电子的能力就弱了，所以它碱性就弱了

而苯胺由于p-π共轭效应，它类似于我们前面讲的什么呀?

吡咯，吡咯的一对电子成环了，它提供不出来了

而苯胺p-π共轭效应，它把一对电子的很多电子云过渡到苯环了

所以，它提供电子能力也降低了

如果再结合我们前面讲胺，大家可以综合起来分析

因为吡啶具有弱碱性，能和强酸作用生成盐

比如说和盐酸作用，就能生成盐酸吡啶

吡啶与三氧化硫作用，能得到吡啶三氧化硫

吡啶三氧化硫是个温和的磺化试剂

而吡咯的氮氢键是个极性键，所以它显示了弱酸性

它与强碱作用能生成盐，它可以和氢氧化钾作用

生成盐，这是酸碱性

下面，我们看五元杂环化合物的亲电取代反应

五元杂环，我用Z表示杂原子，它包括O、S、NH

它们都是富π体系，很容易发生亲电取代反应

比如说，它们能够发生磺化反应，在α位,能够发生硝化反应

α位也可以发生傅克反应，都是在α位

可以傅克烷基化，也可以傅克酰化

吡咯和呋喃遇到强酸的时候，杂原子能质子化

所以会使芳香大π键破坏，所以不能用强酸进行硝化和磺化反应

而要选用较温和的非质子性试剂，比如说吡咯硝化的时候

我们需要用硝酸乙酰基酯，我们再看它的卤代

五元杂环化合物，比如呋喃溴代α位，噻吩α位磺化

它要95%的硫酸，25℃的时候就在α位上个磺酸基

吡咯可以酰化傅克反应，吡咯还能够与重氮盐作用发生偶联反应

比如它与氯化重氮苯作用，偶联，这是五元杂环化合物

六元杂环化合物，它能够发生亲电取代反应

也能发生亲核取代反应，吡啶的亲电取代位置在β位

而亲核取代在α位，吡啶的亲电取代反应，因为它是缺π体系

所以它比苯难，与硝基苯相似

比如说吡啶与溴作用，要在300℃的时候才能够发生卤代

生成β-吡啶

磺化的时候，我们要用发烟浓硫酸，加热到230℃

在β位上一个磺酸基，生成β-吡啶磺酸

硝化反应的时候，我们用硝酸钾、浓硫酸，在300℃

在β位上一个硝基，生成β-硝基吡啶

这是亲电取代，那么亲核取代它较容易发生，主要在α位

比如说吡啶与氨基钠在100℃的时候，就能够在α位上一个氨基

当α位和γ位上有易离去基团的时候，一般来说

较弱的亲核试剂就可以发生亲核取代反应了

比如说大家看，吡啶γ位上的氯，我们在1到200℃跟氨作用

这个地方就发生了亲核取代反应，氨基取代了卤素

再比如说，溴吡啶在氢氧化钠溶液中回流，就可以得到α-吡啶酚

这是取代反应，我们再看看氧化与还原反应

吡啶环对氧化剂较苯环稳定，而对还原剂比苯活泼

吡咯正好相反，比如说β-甲基吡啶用高锰酸钾氧化

就能得到β-吡啶甲酸，β-吡啶甲酸又叫烟酸

如果在吡咯的β位置上连一个苯环，氧化的时候请大家注意

是苯环被氧化成甲酸基，而吡啶环不被氧化

结果一样生成β-吡啶甲酸，这就充分说明苯环没有吡啶环

稳定，这是氧化反应

对还原反应来说，吡啶，我们用乙醇钠或者Pt加氢气还原

能够使它加氢生成生成六氢吡啶，我们又把它叫做哌啶

这是还原反应，请大家思考一个问题

让你来比较哌啶和吡啶的碱性强弱，当然我们在前面已经分析过了

你可以再比较一下，那么含有两个杂原子的杂环化合物，比如说咪唑

它的1号位氮，相当于吡咯氮，而3号位氮相当于吡啶氮

这两个氮原子，它都是sp2杂化，但有不同点

1号位氮上的一对孤对电子参与成环，而3号位一对孤对电子

在sp2杂化轨道里面，它相当于吡咯的就具有酸性

相当于吡啶的具有碱性，所以咪唑也是六电子的π体系平面结构

所以符合休克尔规则，具有芳香性

两个氮原子的结构，它存在差异，所以亲电反应活性它小于

吡咯而大于吡啶，所以大家说一边跟吡咯一样，1号碳

一边和吡啶一样，咪唑环氮上的氢，它具有酸性

能够脱离下来，而3号位置上有碱性，能够吸收

所以它的氢原子可以由一个氮转移到另外一个氮原子上

因而存在互变异构，这种情况在环上有取代基的时候很容易推测

1号碳和3号碳互变，所以甲基咪唑可以发生下面的互变异构

前面是5-甲基咪唑，互变以后大家看就是4-甲基咪唑了

咪唑，一边有碱基，一边有酸性基团，所以咪唑它有两性

既有酸性，又有碱性，所以它能够传递氢

所以人体内重要的氨基酸：组氨酸，它就由咪唑环构成

所以它能够传递质子，

咪唑的pKa值等于7，吡咯，pKa值0.4，而吡啶是5.17

咪唑环的碱性要比吡咯强，这是由于环当中的这个氮原子

具有一对未参与共轭体系的sp2电子，因而较容易与质子结合

而咪唑环的碱性比吡啶要强，这是由于

它可以形成两个共振结构的共振酸，使正电荷得以分散

而稳定性提高，请大家思考，比较咪唑和吡咯的酸性强弱

嘧啶，含有两个氮，而这两个氮都像吡啶氮

所以，它外面有两对未共用电子，在sp2轨道上

两个氮原子的电子分布与吡啶中的氮原子相同

未共用电子对可与水通过氢键缔合

嘧啶的碱性要比吡啶要弱，因为环上有两个氮原子

而两个氮原子均有吸电子诱导效应和吸电子共轭效应，相互牵制

亲电取代反应活性，它要比吡啶弱，并且难氧化，易发生亲核取代

这是我们讲的单环含有两个杂原子的

稠杂环，像喹啉，它能够与亲核试剂作用发生亲核取代

比如说与氨基钠作用，它也能够发生亲电取代

比如说硝化反应，也能够发生磺化反应

用发烟浓硫酸90℃，也可以被氧化，注意，氧化是苯环被氧化

把苯环氧化成邻二甲酸，它也可以发生还原反应

注意，还原反应的时候，是杂环还原而苯环稳定，氧化还原不同

吲哚，它有α和β位，注意，它β位发生的是亲电取代

比如说磺化、卤代、偶联得到这样的化合物

所以它的稳定性，吲哚的稳定性大于吡咯，碱性小于吡咯

亲电取代反应在吡咯环上，活性比苯强

这就是我们介绍的杂环化合物的性质

这一章讲到这里我们就结束了

简明有机化学（先修课）课程列表：

第一章绪论

-1.1 有机化合物和有机化学

--有机化合物和有机化学

-1.1 有机化合物和有机化学

-1.2 有机化合物的特点及与其它学科的关系

--有机化合物的特点及其与其他学科的关系

-1.2 有机化合物的特点及与其它学科的关系

-1.3 有机化合物的结构

--1. 经典结构理论和现代共价键理论

--2. 碳的杂化

--3. 共价键的类型和参数

-1.3 有机化合物的结构

-1.4 有机化合物的分类，有机反应类型及条件

--有机化合物的分类与结构表示、反应类型及条件

--绪论

-1.4 有机化合物的分类，有机反应类型及条件

-1.5 酸碱的概念以及有机化合物结构的确定

--1.5 酸碱的概念以及有机化合物结构的确定

-1.5 酸碱的概念以及有机化合物结构的确定--作业

-本章习题

--本章习题--作业

--第一章绪论

第二章饱和烃

-2.1 烷烃的命名

--1. 烷烃的普通命名法和烷基的命名、烷烃中碳原子的类型

--2. 系统命名法和顺序规则

-2.1 烷烃的命名--作业

-2.2 烷烃的结构和构象异构

--烷烃的结构和构象异构

-2.2 烷烃的结构和构象异构--作业

-2.3 烷烃的物理性质

--烷烃的物理性质

-2.3 烷烃的物理性质--作业

-2.4 烷烃的化学性质

--1. 烷烃的稳定性、氧化反应和燃烧、裂化反应、卤代方应及机理

--2. 自由基反应中氢的活性反应与卤素的选择性

-2.4 烷烃的化学性质--作业

-2.5 环烷烃的分类和命名

--环烷烃的分类及命名

-2.5 环烷烃的分类和命名--作业

-2.6 环烷烃的顺反异构和构象异构

--环烷烃的顺反异构及构象异构

-2.6 环烷烃的顺反异构和构象异构--作业

-2.7 环烷烃的化学性质

--环烷烃的化学性质

-2.7 环烷烃的化学性质--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第三章不饱和烃

-3.1 烯烃的结构和命名、烯烃的顺反异构和构型标记

--1. 乙烯的结构和烯烃的异构

--2. 烯烃的命名、烯烃的顺反异构和构型标记

-3.2 烯烃的亲电加成反应

-3.3 诱导效应和共轭效应

-3.4 自由基加成反应、硼氢化-氧化反应和烯烃的氧化反应

--自由基加成反应、硼氢化-氧化反应和烯烃的氧化反应

-3.5 共轭二烯烃的结构及反应

--1. 1，3-丁二烯烃的结构及亲电加成反应

-3.6 烯烃复分解反应简介

-3.7 炔烃的结构和命名

-3.8 炔烃的亲电加成反应和氧化反应

有机实验1：基本操作

-基本操作演示

--基本操作

第四章芳香烃

-4.1 芳香烃的分类及命名

--芳香烃的分类及命名

-4.1 芳香烃的分类及命名--作业

-4.2 苯的结构及其物理性质

--苯的结构和苯及其同系物的物理性质

-4.2 苯的结构及其物理性质--作业

-4.3 苯的亲电取代反应

--1. 苯的卤代反应、硝化反应和磺化反应

--2. 苯的傅-克反应、布兰克氯甲基化反应及加特曼-科赫反应

-4.3 苯的亲电取代反应--作业

-4.4 苯环上亲电取代反应的定位效应

--1. 单取代苯的定位效应

--2. 二取代苯的定位效应及定位效应的应用、苯环侧链的取代及氧化反应

-4.4 苯环上亲电取代反应的定位效应--作业

-4.5 稠环芳香烃

--稠环芳香烃

-4.5 稠环芳香烃--作业

-4.6 芳香性及休克尔规则

--芳香性及休克尔规则

-4.6 芳香性及休克尔规则--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第五章立体化学

-5.1 旋光异构的基本概念

--旋光异构的基本概念

-5.1 旋光异构的基本概念--作业

-5.2 对映异构与手性分子

--对映异构与手性分子

-5.2 对映异构与手性分子--作业

-5.3 含有一个手性原子的化合物

--对映异构体的性质及其表示方法

--对映异构体的构型标记

-5.3 含有一个手性原子的化合物--作业

-5.4 具有两个手性中心的化合物

--具有两个手性中心的化合物

-5.4 具有两个手性中心的化合物--作业

-5.5 无手性碳原子的手性分子

--无手性碳原子的手性分子

-5.5 无手性碳原子的手性分子--作业

-5.6 对映异构体的不同生物活性

--对映异构体的不同生物活性

-5.6 对映异构体的不同生物活性--作业

-5.7 手性化合物的获取方法

--手性化合物的获取方法

-5.7 手性化合物的获取方法--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第六章卤代烃

-6.1 卤代烃的分类与命名

--卤代烃的分类与命名

-6.2 卤代烷的结构及其亲核取代反应

--1. 卤代烷的结构和双分子亲核取代反应（SN2）

-6.3 不饱和卤代烃的亲核取代反应

-6.4 卤代烷的消除反应

-6.5 消除反应与亲核取代反应的竞争和卤代烷与金属镁的反应

--消除反应与亲核取代反应的竞争和卤代烷与金属镁的反应

有机实验2：阿司匹林的制备

-实验演示

--Video

第七章醇、酚、醚

-7.1 醇的结构、分类及命名

-7.2 醇的物理性质和化学性质

-7.3 酚的结构、分类、命名及物理性质

-7.4 酚的化学性质

--2. 酚环上的取代、氧化和显色反应以及酚醚和酚酯的形成

-7.5 醚的结构、分类、命名及物理性质

--醚的结构、分类、命名及物理性质

-7.6 醚的化学性质

--醚的化学性质

第八章醛、酮、醌

-8.1 醛酮的分类、命名及结构

--醛酮的分类、命名及结构

-8.1 醛酮的分类、命名及结构--作业

-8.2 醛酮的亲核加成反应

--1. 与碳亲核试剂和格氏试剂的加成

--2. 与亚硫酸氢钠和氧亲核试剂的加成

-8.2 醛酮的亲核加成反应--作业

-8.3 羰基的还原和与氨的加成

--1. 与氨的加成，还原反应

--2. 克莱门森还原法和黄鸣龙还原、α-H的反应

-8.3 羰基的还原和与氨的加成--作业

-8.4 醛的特殊反应

--醛的特殊反应

-8.4 醛的特殊反应--作业

-8.5 醌

--醌

-8.5 醌--作业

第九章羧酸及其衍生物

-9.1 羧酸的分类、命名及结构

--1. 羧酸的分类及命名

--2. 羧酸的结构及物理性质

-9.1 羧酸的分类、命名及结构--作业

-9.2 羧酸的酸性及脱羧反应

--羧酸的酸性及脱羧反应

-9.2 羧酸的酸性及脱羧反应--作业

-9.3 羧酸α-H的卤代反应及羧酸衍生物的生成

--羧酸α-H的卤代反应及羧酸衍生物的生成

-9.3 羧酸α-H的卤代反应及羧酸衍生物的生成--作业

-9.4 酯化反应

--酯化反应

-9.4 酯化反应--作业

-9.5 Claisen酯缩合反应

--Claisen酯缩合反应

-9.5 Claisen酯缩合反应--作业

-9.6 羧酸衍生物的亲核取代反应

--羧酸衍生物的亲核取代反应

-9.6 羧酸衍生物的亲核取代反应--作业

-9.7 羧酸衍生物的还原反应及其与金属化合物的反应

--羧酸衍生物的还原反应及其与金属化合物的反应

-9.7 羧酸衍生物的还原反应及其与金属化合物的反应--作业

-本章习题

--本章习题--作业

有机实验3：薄层色谱

-实验演示

--薄层色谱

第十章含氮与杂环化合物

-10.1 硝基化合物

--硝基化合物

-10.1 硝基化合物--作业

-10.2 胺的分类和命名

--1. 胺的分类

--2. 胺的命名

-10.2 胺的分类和命名--作业

-10.3 胺的结构

--胺的结构

-10.3 胺的结构--作业

-10.4 胺的性质

--1. 碱性与成盐反应、酰化反应

--2. 与亚硝酸反应及芳环上的亲电取代反应

-10.4 胺的性质--作业

-10.5 芳香重氮盐的性质

--芳香重氮盐的性质

-10.5 芳香重氮盐的性质--作业

-10.6 杂环的分类、命名及结构

--1. 杂环的分类和命名

--2. 杂环化合物的结构

-10.6 杂环的分类、命名及结构--作业

-10.7 杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物

--杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物

-10.7 杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第十一章氨基酸、肽、蛋白质

-11.1 氨基酸

--氨基酸

-11.1 氨基酸--作业

-11.2 肽和蛋白质

--肽和蛋白质

-11.2 肽和蛋白质--作业

-本章习题

--本章习题--作业

有机实验4：甲基橙的制备

-实验演示

--甲基橙的制备

第十二章单糖、寡糖和多糖

-12.1 糖的定义、分类和命名

--糖的定义、分类和命名

-12.1 糖的定义、分类和命名--作业

-12.2 单糖的结构及表示方法

--单糖的结构及表示方法

-12.2 单糖的结构及表示方法--作业

-12.3 单糖的理化性质

--单糖的理化性质

-12.3 单糖的理化性质--作业

-12.4 二糖

--二糖

-12.4 二糖--作业

-12.5 多糖

--多糖

-12.5 多糖--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第十三章高分子化合物

-13.1 高分子科学发展简史

--高分子科学发展简史

-13.1 高分子科学发展简史--作业

-13.2 高分子化合物的基本概念

--高分子化合物的基本概念

-13.2 高分子化合物的基本概念--作业

-13.3 高分子化合物的结构和性能

--高分子化合物的结构和性能

-13.3 高分子化合物的结构和性能--作业

-13.4 高分子化合物的应用和展望

--高分子化合物的应用和展望

-13.4 高分子化合物的应用和展望--作业

-本章习题

--本章习题--作业

第十四章有机化学研究前沿

-14.1 钯催化交叉偶联

-14.2 天然产物全合成

-14.3 药物中的有机化学

-14.4 自修复高分子

-14.5 有机化学合成中的新型固体催化剂

--有机化学合成中的新型固体催化剂

-14.6 有机光电功能材料

--有机光电功能材料

-14.7 绿色有机合成化学-光催化的有机新反应

--绿色有机合成化学-光催化的有机新反应

-本章习题

--本章习题--作业

有机实验室安全事项

-有机实验室安全事项

--有机实验室安全事项

杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物在线视频