Реакции замещения в ароматических гетероциклических соединениях

π- Избыточные гетероциклы имеют повышенную электронную плотность внутри кольца и высокую склонность к реакциям электрофильного замещения по сравнению с бензолом.

π- Недостаточные гетероциклы являются электронодефицитными. Они гораздо труднее, чем бензол, вступают в реакции электрофильного замещения S_Е.

В пиридине электрофильное замещение S_Е идет в β- положение.

 

 

 

 

Для пиридина возможны также реакции нуклеофильного замещения S_N, не характерные для бензола. В таких реакциях атакуются α и γ-положения.

 

ЛАКТИМ-ЛАКТАМНАЯ ТАУТОМЕРИЯ

Этот вид таутомерии характерен для азотсодержащих гетероциклов с фрагментом N=C—ОН.

Взаимопревращение таутомерных форм связано с переносом протона от гидроксильной группы, напоминающей фенольную ОН-группу, к основному центру — пиридиновому атому азота и наоборот. Обычно лактамная форма в равновесии преобладает.

Биологически активные производные гетероциклов

 

1. Производные имидазола: гистидин - заменимая природная аминокислота и продукт его декарбоксилирования гистамин (стимулирует сокращения мускулатуры кишечника, бронхов, вызывает аллергические и иммунные реакции).

 

 

 

2. Производные пиридина:

А. Никотиновая (b-пиридинкарбоновая) кислота и ее амид – никотинамид или витамин РР (при недостатке возникает заболевание кожи – пеллагра).

 

 

Б. Изоникотиновая (g-пиридинкарбоновая) кислота и ее гидразид – лекарственный препарат тубазид –противотуберкулезное средство.

 

 

В. Никотинамидный фрагмент входит в состав кофермента НАД⁺ (никотинамидадениндинуклеотид) участвующего в окислительно-восстановительных реакциях в организме.

 

 

Реакция окисления этанола с участием кофермента НАД+

В ходе окисления, субстрат теряет два атома водорода, т.е. два протона и два электрона. Кофермент НАД+, приняв два электрона и протон восстанавливается до НАДН при этом нарушается ароматичность. Эта реакция обратима.

При переходе окисленной формы кофермента в восстановленную происходит накопление энергии, выделяемой при окислении субстрата. Накопленная восстановленной формой энергия затем расходуется в других эндэргонических процессах с участием этих коферментов.

 

Производные пиримидина

Пиримидиновые нуклеиновые основания: тимин (2,4-дигидрокси-5-метилпиримидин), урацил (2,4-дигидроксипиримидин), цитозин (2-гидрокси –4-аминопиримидин). Входят в состав нуклеиновых кислот в лактамной форме.

Барбитуровая кислота 2,4,6-тригидроксипиримидини ее производные барбитураты (барбитал и фенобарбитал) – снотворные, противосудорожные средства.

Для барбитуровой кислоты характерно 2 вида таутомерии: лактим-лактамная и кето-енольная.

 

4. Производные индола:

Триптофан - незаменимая природная аминокислота и продукт его декарбоксилирования – триптамин. При окислительном декарбоксилировании образуется серотонин. Предполагается, что серотонин нейромедиатор головного мозга. Нарушение его нормального обмена ведет к шизофрении.

 

5. Производные пурина:

пуриновые основания аденин (6-аминопурин), гуанин (2-амино-6-гидроксипурин). Входят в состав нуклеиновых кислот.

гипоксантин (6-гидроксипурин), ксантин (2,6-дигидроксипурин), мочевая кислота (2,6,8-тригидроксипурин). Образуются в организме при метаболизме нуклеиновых кислот.