Лекция №21 Гетероциклические соединения Время 45 минут Общая характеристика



жүктеу 62.82 Kb.
Дата11.05.2019
өлшемі62.82 Kb.
түріЛекция

Лекция № 21

Гетероциклические соединения


Время – 45 минут

Общая характеристика.


Гетероциклическими называют соединения циклического строения, содержащие в цикле не только атомы углерода, но и атомы других элементов (гетероатомы).

Гетероциклические соединения – самая распространенная группа органических соединений. Они входят в состав многих веществ природного происхождения, таких как нуклеиновые кислоты, хлорофилл, гем крови, алкалоиды, пенициллины, многие витамины. Гетероциклические соединения играют важную роль в процессах метаболизма, обладают высокой биологической активностью. Значительная часть современных лекарственных веществ содержит в своей структуре гетероциклы.


Классификация.


Для классификации гетероциклических соединений используют следующие признаки.

  • по размеру цикла;

  • по типу элемента, входящего в состав цикла;

  • по числу гетероатомов, входящих в цикл;

  • по природе и взаимному расположению нескольких гетероатомов;

  • по степени насыщенности;

  • по числу циклов.

Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом.

Ароматичность.


Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом – пиррол, фуран и тиофен - представляют собой плоские пятиугольники с четырьмя атомами углерода и соответствующим гетероатомом – азотом, кислородом или серой.

Ароматический секстет π-электронов в этих молекулах образуется за счет π-электронов атомов углерода и неподеленных электронов гетероатомов.

Теория резонанса подтверждает ароматический характер фурана, пиррола и тиофена.

Пиррол, фуран и тиофен относятся к π-избыточным гетероциклам, так как в них число электронов, образующих ароматическую систему, превышает общее число атомов в цикле (соотношение равно 6:5).

Поскольку пиррол, фуран и тиофен имеют сходное электронное строение, в их химическом поведении имеется много общего.

Химические превращения гетероциклов можно классифицировать следующим образом:




  • кислотно-основные превращения с участием гетероатома;

  • реакции присоединения;

  • реакции замещения;

  • реакции замены гетероатома.

Основу химии пиррола, тиофена и фурана определяет способность этих соединений с легкостью вступать в реакции электрофильного замещения, преимущественно по α-положению.

В сильнокислой среде ароматическая система пиррола и фурана нарушается вследствие протонирования по атомам углерода. Поэтому их относят к ацидофобным соединениям, т.е. не выдерживающим присутствия кислот.

Тиофен, в отличие от пиррола и фурана, устойчив к действию сильных кислот и не относится к ацидофобным гетероциклам.

Относительная активность пятичленных гетероциклов в реакциях SE снижается в ряду:
пиррол > фуран > тиофен > бензол
В связи с повышенной чувствительностью пятичленных гетероароматических соединений к сильным кислотам в ряде их реакций электрофильного замещения применяют модифицированные электрофильные реагенты.

Пиррол

Реакции электрофильного замещения






Окисление

3-пирролинон-2 4-пирролинон-2




Восстановление


пирролидин 3-пирролин



Реакции с основаниями


пирролат натрия




Фуран

Реакции электрофильного замещения






Окисление


малеиновый ангидрид




Восстановление


тетрагидрофуран




Тиофен

Реакции электрофильного замещения


Циклическая система тиофена, если она не содержит электроннодонорных заместителей, относительно устойчива к действию окислителей и восстановителей.


Взаимные каталитические превращения пятичленных гетероароматических соединений.


В этих превращениях применяют катализаторы на основе Al2O3 и высокие температуры, 400-5000С.



Индол.

Индол представляет собой конденсированную систему пиррола и бензола, встречающуюся во многих природных соединениях и продуктах их метаболизма



Индольная система является структурным фрагментом незаменимой аминокислоты триптофана и продуктов его метаболических превращений – триптамина и серотонина, относящихся к биогенным аминам.



По всем критериям индол относится к ароматическим соединениям.

Наличие пиррольного кольца в конденсированной системе приводит к аналогии в химических свойствах индолов и пирролов. Оба гетероцикла проявляют NH-кислотные свойства.

Главное различие между индолами и пирролами заключается в том, что в индоле электрофильной атаке легче подвергается β-положение (атом С-3), а не α-положение (С-2), как в пирроле.

Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом.

.Группа пиридина.




Пиридин – наиболее типичный представитель ароматических гетероциклов. Производные пиридина широко представлены среди веществ, имеющих важное биологическое значение. 3-Метилпиридин – важный синтетический предшественник пиридин-3-карбоновой (никотиновой) кислоты – представителя витаминов В. Амид никотиновой кислоты (никотинамид) – структурный компонент коферментов никотинамидадениндинуклеотида (НАД+) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ+). Последний кофермент (один из комплекса витаминов В2) входит в состав эритроцитов и принимает участие в важных биохимических процессах.

Молекула пиридина отвечает критериям ароматичности, сформулированным для ароматических углеводородов. В этом отношении пиридин изоэлектронен бензолу.



Основные свойства.


Реакции с электрофильными реагентами.


В молекуле пиридина имеется два реакционных центра, способных принимать атаку электрофильными реагентами:

  • атом азота с неподеленной парой электронов;

  • π-электронная система ароматического кольца;
Присоединение к атому азота.


Замещение по атомам углерода.

Реакции электрофильного замещения протекают преимущественно по



β-положению.




KNO3

H2SO4 (конц.)



H2SO4 (конц.)

220оС



Br2

олеум




3-нитропиридин



пиридин-3-сульфоновая кислота



3-бромпиридин





Реакции с нуклеофильными реагентами.



Окисление и восстановление.


Окисление по атому азота. Пиридин легко превращается в кристаллический N-оксид под действием пероксикислот – пероксибензойной или пероксиуксусной.



Восстановление. Полное гидрирование пиридина осуществляется каталитически в мягких условиях.





Каталог: userdata -> manual -> images -> news -> himii
manual -> Пенитенциарная медицина Алов Максим Алексеевич
manual -> Бадауи Ретенция клыков у детей (диагностика и комплексное лечение) 14. 01. 14 «Стоматология»
manual -> Отстающие студенты 1 курса стоматологического факультета очного обучения на 25 ноября 2013
manual -> Кафедра философии, биомедицинской этики и гуманитарных наук
manual -> Примерная программа дисциплины стоматология модуль «протезирование при полном отсутствии зубов»
manual -> Лекция профессора Анны Фукс «Диагностика и лечение пульпита временных зубов»
himii -> Лекция №26 аминокислот ы
himii -> Кафедра общей и биоорганической химии
himii -> Лекция №25 Нуклеиновые кислоты (45 минут) План лекции Компоненты нуклеиновых кислот а) азотистые основания


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет