雜環(huán)化合物的命名

雜環(huán)化合物（heterocycliccompounds）屬于環(huán)狀有機(jī)化合物的一種，是指由碳原子和非碳原子共同參與組成環(huán)的環(huán)狀化合物。這種參與成環(huán)的非碳原子稱(chēng)為雜原子。雜原子大都屬于周期表中IV、V、W三族的主族元素，最常見(jiàn)的是氮、氧、硫，其中以氮原子最為多見(jiàn)。按照這個(gè)定義，在前面一些章節(jié)中曾討論過(guò)的內(nèi)酯、交酯、環(huán)狀酸酎和內(nèi)酰胺等，也應(yīng)屬于雜環(huán)化合物。但這些化合物通常容易開(kāi)環(huán)成原來(lái)的鏈狀化合物，其性質(zhì)又與相應(yīng)的鏈狀化合物相同，因此一般不把它們列入雜環(huán)化合物的范圍。有機(jī)化學(xué)中所要討論的雜環(huán)化合物，一般都比較穩(wěn)定，不容易開(kāi)環(huán)，有些雜環(huán)化合物的性質(zhì)與苯、萘等相似，具有不同程度的芳香性。雜環(huán)化合物的種類(lèi)繁多，數(shù)目龐大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在巳發(fā)現(xiàn)的幾百萬(wàn)種有機(jī)化合物中，雜環(huán)化合物約占總數(shù)65%以上。這說(shuō)明雜環(huán)化合物在有機(jī)化學(xué)的各個(gè)研究領(lǐng)域中都占有相當(dāng)重要的地位。雜環(huán)化合物廣泛地存在于自然界中，動(dòng)植物體內(nèi)所含的生物堿、苷類(lèi)、色素等往往都含有雜環(huán)結(jié)構(gòu)。許多藥物，包括天然藥物和人工合成藥物，例如頭抱菌素（抗生素）、羥基樹(shù)堿（抗腫瘤藥）、小檗堿（抗菌藥）等也都含有雜環(huán)。與人類(lèi)生命活動(dòng)及各種代謝關(guān)系非常密切的物質(zhì)——核酸，其堿基部分也含有雜環(huán)。近幾十年來(lái)，在雜環(huán)化合物的理論和應(yīng)用方面的研究不斷取得重大進(jìn)展，許多天然雜環(huán)化合物，包括維生素B那樣結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的雜環(huán)分子，巳經(jīng)能夠用人工方法進(jìn)行全合成；同時(shí)，人類(lèi)也合成了許多自然界不存在的雜環(huán)化合物。這些化合物作為藥物，作為超導(dǎo)材料，作為工程材料，也都具有很重要的意義。雜環(huán)化合物的分類(lèi)雜環(huán)化合物的種類(lèi)繁多，其常見(jiàn)的分類(lèi)方法按所依據(jù)的原則不同，可分為按分子所含環(huán)系的多少及其連接方式分類(lèi)和按分子中所含n電子的狀態(tài)和數(shù)量多少分類(lèi)兩種。按分子所含環(huán)系的多少及其連接方式分類(lèi)根據(jù)這種方法可將雜環(huán)化合物分為以下幾類(lèi):按分子中所含n電子的狀態(tài)和數(shù)量多少分類(lèi)按照這種方法可將雜環(huán)化合物大致分為四類(lèi)，即：多n-(n-excessive)雜環(huán)。以苯分子為參照標(biāo)準(zhǔn)，凡是環(huán)中丸電子云密度大于苯，并像苯一樣有一個(gè)閉合的環(huán)狀共軛體系的雜環(huán)化合物屬于此類(lèi)，如：吠喃、吡咯、噻吩等。這類(lèi)雜環(huán)的主要特征是親電取代反應(yīng)活性比苯高。缺n-(n-deficient)雜環(huán)。這類(lèi)雜環(huán)也同樣具有閉合的環(huán)狀共軛體系，但環(huán)中丸電子云密度小于苯，其親電取代反應(yīng)活性比苯低。吡啶、嘧啶等屬于此類(lèi)。烯型雜環(huán)。這類(lèi)雜環(huán)不含有閉合的環(huán)狀共軛體系，只具有孤立的丸鍵或不連續(xù)的共軛丸鍵°a-吠喃、丫-吡喃等屬于此類(lèi)。烷型雜環(huán)。這類(lèi)雜環(huán)不含不飽和鍵，是完全飽和的雜環(huán)。四氫吠喃、六氫吡啶等屬于此類(lèi)。此外，單雜環(huán)類(lèi)還可按照環(huán)的大小分為三元雜環(huán)、四元雜環(huán)、五元雜環(huán)、六元雜環(huán)等，實(shí)際分類(lèi)時(shí)，可將不同方法結(jié)合進(jìn)行，一般分為五元雜環(huán)、六元雜環(huán)、稠雜環(huán)等幾類(lèi)。稠雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可以是芳環(huán)和雜環(huán)相稠合，也可以是雜環(huán)和雜環(huán)相稠合，還可能是含有共用雜原子的稠雜環(huán)。雜環(huán)化合物的命名雜環(huán)化合物的命名比較復(fù)雜，其名稱(chēng)應(yīng)包括基本母核名稱(chēng)和環(huán)上取代基的名稱(chēng)這兩部分。取代基的命名原則基本上與前面各章所介紹的相同，本章主要介紹有特定名稱(chēng)的雜環(huán)母核以及無(wú)特定名稱(chēng)的稠雜環(huán)母核的命名。有特定譯音名稱(chēng)雜環(huán)母核的命名許多雜環(huán)化合物都有英文俗名或半俗名，這些俗名習(xí)用巳久，有些巳作為特定名稱(chēng)為IUPAC的系統(tǒng)命名法所收載。對(duì)于此類(lèi)雜環(huán)，可采用譯音命名法命名，即按照該雜環(huán)的英文特定名稱(chēng)選用發(fā)音相同或相似的漢字，并在左邊加“口”字偏旁，作為其名稱(chēng)。例如：這類(lèi)雜環(huán)母核的編號(hào)都采用固定的方法，其一般原則如下：（1） 含一個(gè)雜原子的單雜環(huán)。編號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字，以雜原子為起編點(diǎn)，同時(shí)應(yīng)使取代基所在碳原子有最低位次。有時(shí)也可用希臘字母，將雜原子鄰位編為a位，其次為8位，再其次為Y位。（2） 含有多個(gè)相同雜原子的單雜環(huán)。編號(hào)應(yīng)使所有雜原子都有最低位次。如果其中一個(gè)雜原子連有氫或取代基，則應(yīng)從此雜原子開(kāi)始編號(hào)，并使其他雜原子有最低位次。一般雜環(huán)母核都含有最多的非聚積雙鍵，當(dāng)雜環(huán)上某個(gè)不飽和碳原子再額外連接氫原子（即由=CH變?yōu)橐籆H）時(shí)，這個(gè)氫就叫“額外氫”或“指示氫”。指求氫位置不同的異構(gòu)體命名時(shí)，應(yīng)以所在位次加“H”（用斜體大寫(xiě)），放在母體名稱(chēng)之前。例如：（3） 含有不同雜原子的單雜環(huán)編號(hào)時(shí)，一般按0、S、N的順序優(yōu)先選擇起編點(diǎn)，例如：（4） 有特定譯音名稱(chēng)的稠雜環(huán)一般按相應(yīng)芳環(huán)的編號(hào)方式編號(hào)（嘌吟除外）。例如：嘌吟不按上述原則，則按自己的習(xí)慣方式編號(hào)。這類(lèi)有特定譯音名稱(chēng)雜環(huán)的衍生物命名時(shí)，既可把雜環(huán)當(dāng)作母體，也可將雜環(huán)視為取代基。例如:無(wú)特定譯音名稱(chēng)稠雜環(huán)化合物的命名對(duì)這類(lèi)雜環(huán)化合物，可將其母核分解成兩個(gè)有特定名稱(chēng)的環(huán)系，并將其中一個(gè)定為基本環(huán)，另一個(gè)定為附加環(huán)。命名時(shí)將附加環(huán)名稱(chēng)放在前，基本環(huán)名稱(chēng)放在后，兩環(huán)名稱(chēng)間綴以方括號(hào)，方括號(hào)內(nèi)分別用阿拉伯?dāng)?shù)字和小寫(xiě)英文字母表示兩環(huán)的稠合情況。現(xiàn)就其具體方法說(shuō)明如下：基本環(huán)的選擇方法 稠合方式的表示方法 稠合方式的表示方法關(guān)于基本環(huán)的選擇，主要按以下幾條規(guī)則依次考慮。由雜環(huán)和芳環(huán)構(gòu)成的稠雜環(huán)，優(yōu)先選擇雜環(huán)作基本環(huán)。如還有選擇時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇環(huán)數(shù)較多，且有特定名稱(chēng)的雜環(huán)作基本環(huán)。例如：I中噻唑?yàn)榛经h(huán)，苯為附加環(huán)，稱(chēng)為苯并噻唑；II稱(chēng)為苯并異喹琳（不稱(chēng)萘并毗啶）。由雜環(huán)和雜環(huán)構(gòu)成的稠雜環(huán)，環(huán)大小不同時(shí)，優(yōu)先選擇大環(huán)作基本環(huán)；環(huán)大小相同時(shí)，按n、o、s的順序優(yōu)先選擇基本環(huán)。例如：m的基本環(huán)是毗喃，稱(chēng)呋喃并毗喃；w的基本環(huán)是呋喃，稱(chēng)噻吩并呋喃。雜環(huán)中雜原子數(shù)目不同時(shí)，含雜原子數(shù)目多的環(huán)優(yōu)先；數(shù)目相同時(shí)，則含雜原子種類(lèi)多的環(huán)優(yōu)先。例如：V應(yīng)稱(chēng)毗啶并噠嗪（雜原子數(shù)目多的優(yōu)先）；W應(yīng)稱(chēng)咪唑并唾唑（雜原子種類(lèi)多的優(yōu)先）；但W應(yīng)稱(chēng)唾吩并毗咯（含氮雜環(huán)優(yōu)先）。環(huán)的大小、雜原子的數(shù)目、種類(lèi)都相同時(shí)，優(yōu)先選擇稠合前雜原子編號(hào)較小的雜環(huán)為基本環(huán)。例如：例應(yīng)稱(chēng)毗嗪并噠嗪。含有共用雜原子的稠雜環(huán)，應(yīng)視為兩環(huán)都含有該共用雜原子來(lái)進(jìn)行選擇。例如：IX應(yīng)稱(chēng)為咪唑并噻唑（含雜原子種類(lèi)多的優(yōu)先）。為了將基本環(huán)與附加環(huán)的稠合方式表達(dá)清楚，應(yīng)先將兩部分各自按編號(hào)原則編號(hào)，再將基本環(huán)的每條邊按編號(hào)方向依次用a、b、c、d……代表，然后將附加環(huán)稠合邊原子序號(hào)寫(xiě)在前，基本環(huán)稠合邊字母寫(xiě)在后，二者之間用“-”隔開(kāi)，一起放到兩環(huán)系名稱(chēng)之間的方括號(hào)內(nèi)。附加環(huán)稠合邊原子序號(hào)在書(shū)寫(xiě)時(shí)應(yīng)與基本環(huán)字母次序的方向一致，兩者順序相同時(shí)小數(shù)字在前，大數(shù)字在后；反之則大數(shù)字在前，小數(shù)字在后。例如：該化合物兩環(huán)稠合邊編號(hào)方向相反，命名時(shí)應(yīng)使其一致，所以應(yīng)稱(chēng)為咪唑并［2，1-b］噻唑，而不稱(chēng)咪唑并［1，2-b］噻唑。又例如前面所見(jiàn)到的I應(yīng)稱(chēng)為苯并9］唑（苯環(huán)的稠合邊原子序號(hào)在此無(wú)需標(biāo)出），W稱(chēng)為噻吩并［2,3-b］呋喃，W稱(chēng)為咪唑并［5,4-d］噻唑，例稱(chēng)為毗嗪并［2,3-d］噠嗪。當(dāng)此類(lèi)化合物分子中存在有其他取代基或官能團(tuán)時(shí)，需要對(duì)整個(gè)化合物進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)（此編號(hào)方式與表示稠合方式的編號(hào)無(wú)關(guān)），其編號(hào)方式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：應(yīng)盡可能使所有雜原子都有最低位次，其次按0、S、NH、N的順序選擇優(yōu)先編號(hào)的雜原子，例如：共用碳原子一般不編號(hào)（個(gè)別例外），但在滿足上一條規(guī)則的前提下，應(yīng)盡可能使其具有較低的序號(hào)（其編號(hào)方式是依整個(gè)分子的編號(hào)方向在其前一個(gè)原子的編號(hào)下加注“a”、“b”、“c”等）。例如：下面化合物可有三種不同的編號(hào)方式，得到雜原子的編號(hào)均為1、4、5、8,但第一種共用碳原子的編號(hào)為4a，后兩種則為8a，故正確的編號(hào)方式應(yīng)為第一種。氫原子和指示氫的編號(hào)應(yīng)盡可能低。例如:命名實(shí)例:雜環(huán)化合物的命名雜環(huán)化合物的命名比較復(fù)雜，現(xiàn)在一般通用的有兩種類(lèi)型的命名方法。一種是按照化合物的西文名稱(chēng)音譯，另一種是根據(jù)相應(yīng)的碳環(huán)化合物名稱(chēng)類(lèi)比命名。最常用的是音譯法。18.1.1音譯法音譯法是根據(jù)每個(gè)雜環(huán)化合物的基本雜環(huán)母核的西文名稱(chēng)按讀音譯成漢字，原則上是2?3個(gè)漢字名詞的結(jié)構(gòu)尊重我國(guó)的習(xí)慣，在漢字上加上一個(gè)象形性的偏旁“口”字，作為雜環(huán)的標(biāo)志構(gòu)成雜環(huán)化合物的基本名稱(chēng)。單雜環(huán)的命名方法第一步，寫(xiě)出雜環(huán)化合物的基本名稱(chēng)furanpyrrolethiopheneimidazoleoxazole吠喃吡咯噻吩咪唑嗯唑thiazolepyranpyridinepyrimidinepyrazine噻唑吡喃吡啶嘧啶吡嗪第二步，是將雜環(huán)上每個(gè)"環(huán)節(jié)"原子編號(hào)，并使雜原子處在最小號(hào)數(shù)位置，如果一個(gè)環(huán)上有兩個(gè)或多個(gè)不同種類(lèi)的雜原子時(shí)，則規(guī)定按O，S，N，…順序使其位號(hào)由小到大。例如：第三步，當(dāng)環(huán)上有取代基時(shí)，先將取代基的名稱(chēng)放在雜環(huán)基本名稱(chēng)（或稱(chēng)主體環(huán)名稱(chēng)）的前面，并把主體環(huán)的位號(hào)寫(xiě)在取代基名稱(chēng)的前面，以表示取代基在主體環(huán)上的位置。如果雜環(huán)分子上有兩個(gè)或兩個(gè)以上取代基時(shí)，則按照最低系列原則編號(hào)。例如：3-甲基吡啶 1,3-二甲基吡咯（不是1,4-二甲基吡咯）第四步，對(duì)于不同程度飽和的雜環(huán)化合物，命名時(shí)不但要標(biāo)明氫化（飽和）的程度，而且要標(biāo)示出氫化的位置，用中文數(shù)字標(biāo)明其數(shù)目，用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)明其位置，全氫化物可只標(biāo)明數(shù)目。例如：四氫吠喃六氫吡啶2,3-二氫吡咯2,5-二氫吡咯稠雜環(huán)命名方法（1） 對(duì)于一些簡(jiǎn)單的稠雜環(huán)，可以直接采用與單雜環(huán)相同的命名方法，例如：indole quinoline purine carbazole吲哚 喹琳 嘌吟 咔唑（2） 對(duì)于大多數(shù)稠雜環(huán)的命名方法，是確定稠雜環(huán)中的主體環(huán)（當(dāng)然必須是分子中的雜環(huán)部分），并以它的名字作為整個(gè)稠環(huán)分子的基本名稱(chēng)，其它與之駢合的環(huán)的名字都看成是這個(gè)專(zhuān)主體環(huán)的前綴而放在主體環(huán)名稱(chēng)的前面，如下式所示。benzothiazole苯駢噻唑當(dāng)稠環(huán)中的主體環(huán)和駢合環(huán)具有非專(zhuān)一位置時(shí)，則要標(biāo)明用以駢合的主體環(huán)的邊號(hào)。邊序號(hào)

是用a,b,c,d,…表示的，并規(guī)定1-2位間的鍵（邊）為a,2-3位間者為b等，按順序標(biāo)記。最后把

駢合邊的邊序號(hào)放在駢合環(huán)和主體環(huán)的名稱(chēng)之間，并以方括號(hào)括起來(lái)。例如：苯喹琳 苯駢［g］喹琳（3）在稠雜環(huán)分子中，若含有兩個(gè)或多個(gè)有可能被選擇作為主體環(huán)時(shí)（即在雜環(huán)駢雜環(huán)分子中），通常是優(yōu)先選擇最大的含氮雜環(huán)作為主體環(huán)，其次是含氧的和含硫的雜環(huán)等等。但總體環(huán)（即整個(gè)稠環(huán)分子）的編號(hào)仍然是按O,S,N……的順序優(yōu)先選擇起算點(diǎn)。在這樣的分子中，駢合邊位置的標(biāo)示也比苯駢雜環(huán)的情形要復(fù)雜。首先要將主體環(huán)和所有駢合環(huán)分別各自編號(hào)，然后標(biāo)明主體環(huán)的邊序號(hào)a,b,c,d,

駢合邊的位置是用主體環(huán)上的邊序號(hào)和駢合環(huán)的編號(hào)一起表示的，并且都放在方括號(hào)內(nèi)。但是在方括號(hào)列出的駢合環(huán)的駢合邊的位置號(hào)碼，必須要和主體環(huán)的邊序號(hào)的走向順序一致。18.1.2碳環(huán)類(lèi)比命名法這種命名方法的基本出發(fā)點(diǎn)是把所有的雜環(huán)化合物都看成是在碳環(huán)環(huán)節(jié)原子中摻雜進(jìn)去一個(gè)或

多個(gè)雜原子的結(jié)果。所以，各種雜環(huán)化合物的名稱(chēng)，只要在相應(yīng)的碳環(huán)化合物的名字中加上某雜就行了。如毗啶又可以名之為氮雜苯，吠喃可以名之為氧雜茂等等。類(lèi)別碳環(huán)化合物雜環(huán)化合物結(jié)構(gòu)名稱(chēng)雜原子單雜原子化合物多雜原子化合物三環(huán)環(huán)丙烷O氧雜環(huán)丙烷S硫雜環(huán)丙烷N氮雜環(huán)丙烷四員環(huán)環(huán)丁烷O氧雜環(huán)丁烷S硫雜環(huán)丁烷N氮雜環(huán)丁烷五員環(huán)茂O氧雜茂N氮雜茂S硫雜茂員苯O氧雜芑（吡喃）1,3-二氮雜苯N氮雜苯（吡啶）

環(huán)芑S硫雜芑(噻喃)稠環(huán)茚O氧雜茚N氮雜茚S硫雜茚雜環(huán)化合物的分類(lèi)雜環(huán)化合物的數(shù)量十分龐大，種類(lèi)非常復(fù)雜，通常是根據(jù)雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分類(lèi)，大致有三種分類(lèi)方法。1.按照雜環(huán)分子中所含 電子的狀態(tài)和數(shù)量來(lái)分類(lèi)；可以分為四種類(lèi)型：以苯分子為參比標(biāo)準(zhǔn)，凡是環(huán)中的 電子密度比苯大，并像苯一樣有一個(gè)連續(xù)封閉的共軛體系的雜環(huán)環(huán)系，稱(chēng)為超 電子環(huán)系(-excessive)。例如吠喃環(huán)系、毗啶環(huán)系等。它們?cè)谛再|(zhì)上的主要特征是親電取代反應(yīng)的反應(yīng)性比苯還大。雜環(huán)分子中雖然存在一個(gè)像苯一樣的連續(xù)封閉的共軛體系，但環(huán)中的電子密度比苯中的小，這類(lèi)雜環(huán)環(huán)系稱(chēng)為缺 電子環(huán)系(-deficient)。顯然，這類(lèi)雜環(huán)的親電取代反應(yīng)性要比苯小，例如毗啶等。含有孤立的n鍵或