碳环中置入其他元素的化合物统称为杂环化合物。最常见的杂原子是氧、硫、氮。碳环中置入一个或多个氮元素的，称为氮杂环化合物，置入氧的称为氧杂环化合物。迭氮化合物为迭氮酸(HN3)的衍生物，通式为R—NNN。
三节氮和五节氮杂环 大部为液体，呈碱性，具氨样气味。一般能混溶于水。本类化合物主要用于有机合成、纺织工业原料及制药等。
三节氮杂环化合物的重要品种有乙撑亚胺及其同系物如丙撑亚胺 (NHCH2CHCH3) 和衍生物如三乙撑蜜胺
大多属高毒类。如大鼠经口LD50，丙撑亚胺为19mg/kg，三乙撑蜜胺为13mg/kg。某些品种具有明显的拟放射作用，其生物效应类似氮芥。一般地说，乙撑亚胺衍生物的急性毒性较乙撑亚胺低;分子结构中有多个活性基团时，其生物效应较单个活性基团的高;聚合体的毒性较相应单体低。
五节氮杂环化合物大多属低毒，如吡咯
中等毒类，如正丁基吡咯烷(C4H8NC4H9)、 2-氨基噻唑
皮肤粘膜均有刺激作用。吡咯、正丁基吡咯烷主要作用于中枢神经系统，引起抑制和麻醉。而吡咯烷、2-氨基噻唑主要作用于消化道和肝脏，后者大剂量摄入时，并可致白细胞数减少。氨基三唑未见职业中毒报道。
又名二甲亚胺、氮丙啶、乙烯胺。无色不稳定液体。强碱性，具氨样气味。易挥发、易燃。沸点55～56℃。能混溶于水、醇和其他极性溶剂。工业上用于制造三乙撑蜜胺、活性染料及烷化型抗癌药，也用于改变合成纤维性能和加工纸张等。属高毒类。大鼠经口LD50约15mg/kg，吸入15分钟LC50为0.9g/m3。是一种强刺激、强腐蚀剂，其蒸气对眼、上呼吸道有强烈刺激作用。液体是皮肤起疱剂、致敏剂，并能引起角膜烧伤。小鼠急性吸入时，可见肺水肿、肾损害和血尿。兔经口喂饲0.42～0.83mg/kg，历5～30次，亦见肾损害，血中非蛋白氮增加。人吸入亦有肺水肿的报道。乙撑亚胺为强直接诱变剂、动物致癌剂。其诱变作用，已经体外培养、微生物、植物和动物等试验证明，反复接触可使啮齿动物发生全血细胞减少及睾丸损害; 给大鼠每周两次注射乙撑亚胺油溶液，约33周后，在注射部位出现肉瘤，个别还见肾脏出现过渡型细胞癌。用含13ppm乙撑亚胺的饲料作小鼠喂饲试验，74周后出现肝和肺肿瘤。在人虽尚无致癌的报道，但由于强烷化作用，美国已把它列为致癌剂之一。 对果蝇生育有抑制作用，未见致畸胎报道。本品吸收后主要经肾排泄，24小时内约有50%随尿排出，3～5%分解成CO2呼出，1～3%以挥发性碱性物质呼出，10%经粪便排出。
一个氮原子的六节环 自然界分布较广，如骨油、煤焦油、某些生物碱等。分吡啶和哌啶两大类。大多为无色液体，性稳定，具特殊难闻臭气。一般地说，哌啶类为一种强碱，其性质类似仲胺;而吡啶类则是一种弱碱，其性质与叔胺相似，具芳香族化合物特性。工业上主要用作溶剂、化学合成的中间体和制造药物、染料、炸药及树脂等。其中以吡啶用途尤为广泛。
本类化合物毒性相差颇大。大鼠、小鼠经口或腹腔注射的急性毒性，以2-氨基吡啶和乙烯基吡啶类较高，戊基吡啶类、4-乙基-2-甲基吡啶居中，再依次为二甲基吡啶、皮考啉类;以吡啶最低。吸入毒性，以5-乙基-2-甲基吡啶、4-乙烯基吡啶较高，依次为4-乙基-2-甲基吡啶、二甲基吡啶类和皮考啉类，吡啶最低。被甲基、乙基、戊基和乙烯基取代的衍生物，对位的毒性较相应的邻位取代物高。
吡啶及其烷基衍生物均能经肠胃道、呼吸道吸收，一般也能经皮迅速吸收，其中尤以氨基吡啶类、乙烯基吡啶类和4-皮考啉最快，而戊基衍生物、5-乙基-2-甲基吡啶最慢。哌啶经皮吸收较吡啶衍生物慢。有关本类化合物在体内代谢尚不完全清楚，已证实有羟基化作用、N-甲基化作用、氧化作用和结合反应。
2-氨基吡啶和2-氨甲基吡啶衍生物所引起的症状与吡啶不同。对中枢神经系统有刺激和兴奋作用，高剂量可引起动物阵挛性抽搐，常因此致死，机理尚不清楚。氨基吡啶类能引起痉挛，骨骼肌和血管平滑肌收缩，可能是通过直接刺激所致。
本类化合物虽有特殊臭气，但因能很快耐受且易出现嗅觉疲劳，故气味并无警告意义。生产现场须严密防止呼吸道吸入，避免皮肤接触和溅入眼内。
无色液体，呈弱碱性，有特殊臭气。沸点115.3℃。易燃、易爆。能混溶于水和有机溶剂。属低毒类。大鼠经口LD50为1.58g/kg。大量吸入引起中枢神经系统麻醉，经口给药还可致肝、肾损害。死亡原因系呼吸中枢麻痹。但大鼠每日吸入32.3或161.5mg/m3浓度7小时，每周5次，历时6个月，仅出现肝脏重量系数增加。本品对皮肤、粘膜、眼有强烈刺激性，有时还可引起光感性皮炎。吡啶吸收后，部分在体内在氮位置上被甲基化、羟基化和氧化，部分以原形从尿中排出。在生产现场中，应避免吸入和皮肤污染。有人认为维生素B1对慢性影响有一定治疗效果。
(1-甲基-2-吡咯烷基)吡啶。无色油状液体，呈强碱性，略有臭气。易挥发。沸点247.3℃。溶于水、乙醇和乙醚。工业上用作制备杀虫剂和药物。属高毒类。大鼠经口LD50为50～60mg/kg。每日喂饲含0.006%菸碱的饲料，共300天，引起生长迟缓;反复皮下注射，未诱发肿瘤。本品对皮肤、粘膜和眼有刺激性。其作用主要是对中枢神经系统、周围植物神经节和骨骼肌的神经终板，先兴奋，后抑制。经呼吸道、皮肤和消化道吸收后，80～90%在体内经肝脏破坏，约10%以原形从尿中排出。由于毒性大，且极易经皮肤和粘膜吸收，故生产中须严防皮肤接触和呼吸道吸入。
又名六氢吡啶、五甲亚胺。无色易燃液体，呈强碱性，有氨样臭气。沸点106.3℃。能混溶于水、醇、醚。可用作制造麻醉剂、止痛剂和其他药物，也用作杀菌剂、润湿剂、有机合成、环氧树脂固化剂及橡胶硫化促进剂。属中等毒类。大鼠腹腔LD50为245～331mg/kg。哌啶对中枢神经系统和周围神经系统均具有乙酰胆碱和菸碱样作用，其毒性反应类似氨基吡啶，大剂量时能阻断神经节传导; 小剂量时可引起交感和副交感神经兴奋。对皮肤、粘膜有强烈刺激。滴入兔眼可引起严重刺激，伴有角膜永久性损害。
哌啶衍生物5-乙基-2-甲基哌啶的大鼠经口LD50为540mg/kg，对兔皮肤、眼有严重刺激。
一个以上氮原子的六节环大多为固体，部分为液体。原液和固体水溶液呈碱性。工业上主要用于制造增塑剂、防腐剂、塑料、漂白剂及制药等。
本类化合物重要的有：
三氰酸及其衍生物、吗啉及其衍生物、喹啉等。绝大部分属低毒类，仅喹啉属中等毒类。其中吗啉对肝、肾可引起轻度损害，并随剂量增加而加重; 其衍生物如3，5-二甲基
尚可致白细胞数减少。本类物质对皮肤、粘膜有一定刺激作用，主要取决于其碱度，尤以哌嗪水溶液最为强烈，而蜜胺、三氰酸刺激作用最弱。
几种具有一个以上氮原子的六节环化合物
生产中须注意本类化合物加热分解产生高毒的氮氧化物气体(如哌嗪)和高毒的氰化物气体(如蜜胺、三氰酸等)所引起的危害。
氧杂环化合物 本类化合物的代表品种有2-甲基-1，3-二氧戊环
2-甲基苯并恶唑
3，6-二甲基-1，2-苯并异恶唑
2-氨甲基-3，4-二氢吡喃
2-甲氧基-3，4-二氢吡喃
4-羟四氢吡喃
均为液体。有关本类化合物毒性资料不多，大多属低毒类，如2-甲基-1，3-二氧戊环，大鼠吸入1.8g/m3，6小时，历15次，仅见体重增长减缓;吸入3，6-二甲基-1，2-苯并异恶唑0.35g/m3，无异常。本类物质对皮肤粘膜有一定刺激性。
迭氮化物 系迭氮酸衍生物。分有机和无机两类。
迭氮酸为弱酸，有挥发性。其重金属盐如迭氮银(AgN3)、迭氮铅[Pb(N3)2]极易爆炸，但其碱土金属盐如迭氮钠一般不易爆炸。迭氨钠在水中可完全离解，形成迭氮酸。
烷基迭氮化物在室温下较稳定; 快速加热时易爆。温度升高可分解，产生迭氮酸气体。芳基迭氮化物通常为无色固体，性能稳定，加热熔化时，能分解释出迭氮酸。
本类化合物由于大多易爆，且毒性高，用途有限，其中以迭氮钠应用较广。工业上主要用于制造雷管、炸药、有机合成及其他化合物等。大多属高毒类，对细胞色素氧化酶和其他酶有抑制作用。各种迭氮化物对细胞的生化作用相似，均能抑制磷酸化作用，但其生物效应并不完全相同。
迭氮酸和迭氮钠主要的急性作用是对血管平滑肌直接作用，从而引起血压明显下降。此效应与亚硝酸盐相似，且较后者更强烈，但烷基迭氮化物在体内不引起高铁血红蛋白血症。迭氮化物还可引起呼吸兴奋，增加心搏力。大剂量可致血压升高、痉挛;继之抑制、虚脱。反复给药能损害有髓鞘的神经纤维和灰质，可能系这些部位细胞呼吸受抑制所致。吸入迭氮酸蒸气或气雾除引起迭氮钠一样的作用外，还可引起粘膜及呼吸道刺激，甚至能产生支气管肺炎和肺水肿。迭氮钠尚对细菌有诱变作用; 对雄性果蝇生殖细胞亦有轻度诱变作用。
有机迭氮化物的急性毒性一般比迭氮钠小。其中如乙基迭氮化物、戊基迭氮化物有降压作用，酰基芳香族迭氮化物也能引起血压下降，但一些芳香基迭氮化物无此效应。直链二迭氮化物，通式为N3—(CH2)n—N3，其降压幅度及持续时间以C7最高，但急性毒性与相应的减压效应并不密切相符。
生产现场应采取严格的防护措施，注意安全，防止叠氮酸气体逸出。治疗可用硫代硫酸钠等。
重氮甲烷(CH2N2) 黄色气体具有霉臭。沸点-23℃。在水中易分解，微溶于乙醇、乙醚、苯。是一种爆炸物。气态或液态(即使-80℃)均可爆炸，但溶于乙醚或苯内不易爆炸。
吸入其气体即发生眩晕和耳鸣。皮肤和粘膜接触时表皮剥脱。从乙醚溶液所放出的蒸气也刺激皮肤，使手指疼痛甚至不能取针。吸入少量气体，5小时后胸痛、发热、哮喘，但发病往往缓慢。初次接触低浓度时可不察觉，继续接触出现严重症状，曾有死亡病例。也有的一接触即发生全身无力、严重头痛、皮肤发红、咳嗽和气管、支气管刺激症状，48小时内恢复。
本品水解产生甲醇和氮。甲醇再氧化成甲醛。在体内，甲醇或重氮甲烷与羧基化合物作用产生有毒的甲酯; 而重氮甲烷对呼吸道的刺激，也是其毒作用之一。
用小鼠和大鼠实验，证明重氮甲烷能致肺癌，涂皮和皮下注射也能致癌。致癌剂二甲基亚硝胺和苏铁素在体内代谢时，其中间产物之一即为重氮甲烷。
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