Гетероциклические соединения
Введение «Гетерос» - по-гречески разный. Это циклические соединения, в кольца которых, кроме углеродных атомов входят атомы других элементов, например, азота, серы, кислорода (N,S,O) и др. они называются гетероатомами. Эти соединения имеют большое биологическое значение, они распространены в природе в виде витаминов, алкалоидов, пигментов и других составных частей животных и растительных клеток, участвуют в построении аминокислот, входящих в состав белков; они входят в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот. Классификация В основу классификации положены фора ядра и число гетероатомов. 1) Пятичленные гетероциклы: а) с одним гетероатомом; б) с двумя гетероатомами и тд. 2) Шестичленные гетероциклы: а) с одним гетероатомом; б) с двумя гетероатомами и тд. 3) Гетероциклы с конденсированной системой ядер. Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом Важнейшими представителями являются следующие: НС СН НС СН HC CH НС СН НС СН HC CH О S NH фуран Тиофен Пиррол Все эти соединения в своем составе имеют по четыре углеродных атома и один гетероатом. У этих соединений имеются две двойные связи, между которыми имеется одинарная связь (это напоминает диеновые углеводороды с сопряженной системой двойных связей). Однако, в химическом отношении ионии больше напоминают ароматические соединения. Каждый углеродный атом у них затрагивает 3 электрона на образование обычных ?-свзей, то есть связей, образованных гибридизированными электронными облаками, а один электрон образует Р - электронное облако (в виде правильной восьмерки). У гетероатома на образование ?-связей израсходовано два электрона, а еще два электрона образуют Р-электронные облака. В результате видим, то в ядре имеется 6 Р - электронных облаков, которые взаимно перекрываясь, образуют сплошное Р - электронное облако, как и в бензоле. Поэтому они и напоминают по свойствам ароматические соединения, особенно ярко они выражены у тиофена. Как и у ароматических соединений, у них прочное ядро - при обычных химических реакциях не разрывается. И более характерными для них являются реакции замещения атомов водорода. Более подвижен водород в ?-положении, то есть при углероде, который расположен рядом с гетероциклом. Приведенные гетероциклы легко переходят друг в друга, по реакции Ю.К.Юрьева, которая протекает при катализаторе Al2O3 и при t=4500C. НС СН +H2S НС СН НС СН +H2O НС СН О +NH3 +NH3 S +H2O +H2S HC CH HC CH NH При реакциях гидрогенизации этих гетероциклов образуются их гидрированные производные, у которых уже нет двойных связей. Н2C СН2 Н2C СН2 H2C CH2 Н2C СН2 Н2C СН2 H2C CH2 О S NH тетрагидрофуран тетрагидротиофен тетрагидропиррол Фуран- это бесцветная жидкость, со слабым запахом хлороформа. Температура кипения 31.90С. это вещество нейтрального характера. Не растворим в воде. Фуран и его гомологи содержатся в древесном дегте. В промышленности фуран получают из фурфурола путем отщепления окиси углерода (СО). НС СН HC CH Ni, 2000C + CO НС С - С = О HC CH О Н О фурфурол фуран В природе широко встречаются производные тетрагидрофурана - это фурановые формы сахаров. Тиофен - это бесцветная жидкость, с запахом бензола, температура кипения 840С, не растворим в воде. Содержится в каменноугольной смоле, которая образуется при коксовании каменного угля. Выделяется с фракцией бензола. В химическом отношении тиофен ярче всех проявляет ароматические свойства. Он легче, чем бензол, хлорируется, сульфируется, нитруется. В природе имеется ряд производных тиофена, один из них является биотином. Это витамин H. C = O HN NH HC CH H2C CH - (CH2)4 - C = O S OH Биотин - витамин роста Он входит в состав ферментов, участвующих в процессах карбоксилирования. При недостатке биотина наблюдается прекращение роста, заболевание кожи, выпадение волос, шерсти у животных и др. Пиррол - это бесцветная жидкость, с запахом хлороформа, буреет на воздухе вследствие окисления. Температура кипения 1300С, практически не растворим в воде. Пиррол обладает слабовыраженными кислотными свойствами, а именно: атом водорода в иминогруппе NH может замещаться металлами (Na или K). НС СН HC CH +NaOH +Н2О НС СН HC CH NH N - Na пиррол N - натрий пиррол Вместо Na можно ввести углеводородный радикал, действуя галогенпроизводными: НС СН HC CH HC CH +CH3I изомеризация НС СН HC CH HC C - CH3 N - Na N - CH3 NH N - натрийпиррол N - метилпиррол ?-метилпиррол При реакции гидрогенизации пиррола образуется два продукта: неполный продукт, он называется пирролин (в этом случае присоединяется только два атома водорода) и полный продукт, называется пирролидин (присоединяется еще два атома водорода). НС СН HC CH H2C CH2 +2H +2H НС СН H2C CH2 H2C CH2 NH NH NH пиррол пирролин пирролидин Производными пирролидина являются две аминокислоты: пролин и оксипролин. Ядра пиррола и пирролина входят в ядро порфина, который образует различные производные, называемые порфиринами. К ним относятся красящее вещество крови - гемоглобин, и растений - хлорофилл. Ядро порфирина: 1 2 CH N NH CH CH NH N CH 4 3 Гем крови содержит железо, которое связывает четыре пиррольных ядра и у всех ядер имеются боковые ответвления. Строение гемма крови: CH3 CH=CH2 CH3 CH=CH2 1 2 CH N N CH Fe CH N N CH 4 3 CH3 CH2 - CH2 CH2 - CH2 CH3 O=C C = O OH HO Строение хлорофилла: CH3 CH=CH2 CH3 CH2 - CH3 1 2 CH N N CH Mg CH N N C 4 3 H - C CH3 CH2 C=O C=O CH3 CH2 O - CH3 O=C - O - C20H39 Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами К ним относятся: Имидазол HC N HC CH .
Страницы: 1, 2
| 
