1.3　杂环化合物的分类

1.3.1　按照构成杂环的原子数目分类

分为三员、四员、五员、六员、七员、八员和更大的杂环，如氧杂环丙烷、氧杂环丁烷、呋喃、吡喃离子、氧杂环庚三烯、氮杂环辛四烯、氮杂［14］轮烯和卟啉环，其中五员和六员杂环最重要。

1.3.2　按照分子结构中环的数目、性质和连接方式分类

分为单杂环、稠杂环、桥杂环、连杂环，如吡咯、吲哚、头孢烷、百草枯。

1.3.3　按照杂环结构的不饱和度分类

可分为杂环烷烃、杂环烯烃、杂环轮烯，它们可以分别看作碳环上的CH₂或CH被杂原子取代衍生出的杂环化合物。

1.3.3.1　杂环烷烃

例如环己烷上的一个CH₂分别被杂原子氧（O）、硫（S）、氮（N）取代，分别得到杂环化合物烷、噻烷、哌啶；如果两个CH₂分别被两个相同的杂原子氧（O）、硫（S）、氮（N）取代，分别得到杂环化合物1,4-二烷、1,4-二噻烷、哌嗪；如果两个CH₂分别被两个不相同的杂原子氧（O）、氮（N）取代，得到杂环化合物吗啉。杂环烷烃也叫作饱和杂环，其物理化学性质与开链化合物醚、硫醚、胺的性质相似。

1.3.3.2　杂环烯烃

环己烯上的CH₂分别被一个杂原子氧（O）、硫（S）、氮（N）取代，可以衍生出3,4-二氢-2H-吡喃、3,4-二氢-2H-噻喃、1，2,3,4-四氢吡啶；当杂原子分别取代CH时可以衍生出环状的盐、锍盐、亚胺。这类杂环也叫作不饱和杂环体系，其性质与开链化合物烯烃的性质类似。

1.3.3.3　杂环轮烯

轮烯是具有多个共轭双键的单环共轭烯烃，其名称为［n］轮烯，n为环碳原子数，例如反芳香性的［4］轮烯、芳香性的［6］轮烯、非芳香性的［8］轮烯，也分别叫作环丁二烯、苯和环辛四烯。从杂环的大小看，由轮烯可以衍生出两类杂环化合物，一类是与轮烯大小相同的杂环，另一类是比轮烯少一个碳原子的杂环。例如苯环上的一个CH分别被一个杂原子氧（O）、硫（S）、氮（N）取代，可以衍生出与苯环大小相同的杂环，如吡喃盐、硫杂苯盐、吡啶。如果一个杂原子取代两个CH，将衍生出一类比苯环少一个碳原子的杂环，如呋喃、噻吩、吡咯，具有芳香性的五员杂环也可以看作是由环戊二烯负离子衍生得来的。

1.3.4　按照芳香性分类

轮烯又可以衍生出芳香性杂环与非芳香性杂环。芳香性杂环体系π电子数等于4n+2，n为整数（包括0），符合休克尔规则（Hückel rule）。例如苯环衍生出的吡喃盐、硫杂苯盐、吡啶、呋喃、噻吩、吡咯，这类杂环有着与苯类似的化学性质，比较稳定。六员杂环中的杂原子只提供了一个电子参与共轭，如吡啶；五员杂环中的杂原子则提供了一对电子参与共轭体系，如吡咯。含氮原子杂环中，氮原子分为类吡啶氮原子和类吡咯氮原子两种类型，它们有着不同的化学性质。

非芳香性杂环体系的π电子数等于4n，n为整数（包括0） 。例如［8］轮烯衍生出的氧杂、硫杂、1H-氮杂、吖辛因。这类化合物的稳定性较低，有着类似于烯烃的高反应活性。八员杂环中的杂原子只提供了一个电子参与共轭，七员杂环中的杂原子则提供了一对电子参与共轭体系。

按照不同的标准可以把杂环化合物分成不同的类型，如图1-2

所示。每种分类方法都有自己的优点，相比较而言首先按照环大小来分类在此基础上再按照芳香性分类，并结合单杂环、稠杂环、桥杂环的分类方法进行学习，层次分明、思路清晰，将有助于掌握杂环化学的知识。