Производные пиррола, фурана, тиофена. Индол.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Современная фармацевтическая промышленность широко использует производные пятичленных гетероциклов для создания лекарственных препаратов. Так препараты нитрофуранового ряда - фурацилин, фурадонин, фуразолидон имеют высокую антибактериальную активность. На основе -индолилоцтовои кислоты создан лекарственный препарат индометацин, который обладает сильным противовоспалительным действием.

Важнейшими представителями пятичленных гетероциклов является пиррол, фуран, тиофен. Производное пиррола 2-пирролидинявляется лактамам -аминомасляной кислоты и ее полимер поливинилпирролидон (ПВП) применяется для приготовления кровезаменителя "гемодеза".

Производным пиррола является пролин и оксипролина - аминокислоты, входящие в состав белков организма человека. Производные пиррола - порфирины в виде комплексов с металлами входят в состав таких важных природных соединений, как гемоглобин, хлорофилл, витамин В12.

Фурфурол - производное фурана образуется при выпечке хлеба. 5-нитрофурфурол является исходным веществом для синтеза лекарственных препаратов с высокой антибактериальной активностью: фурацилин, фурадонин, фуразолидон.

Тиофеновий цикл входит в состав биотина (Витамин Н). Индиго (производное индола) был известен еще древним египтянам и народам Индии.

При выяснении различий в химических свойствах пятичленных гетероциклов и их производных в первую очередь необходимо обращать внимание на наличие функциональных групп. Появление функциональной группы в боковом цепи гетероцикла приводит к появлению у соединения свойств, характерных для этой группы.

В свою очередь внедрение заместителей в ароматическое систему влияет на свойства гетероцикла: направляет следующее замещения и меняет скорость протекания реакций. Все эти факты необходимо учитывать при изучении свойств производных пятичленных гетероциклов с одним гетероатомом.

 

Цели обучения

Общая цель: Уметь интерпретировать свойства производных пиррола, фурана, тиофена и индола, опираясь на строение их молекул для использования полученных знаний-умений на следующих кафедрах для определения физико-химических показателей лекарственных средств.

Конкретные цели.

Уметь:

1. Составлять названия производных пиррола, фурана, тиофена и индола по номенклатуре ИЮПАК.

2. Составлять схемы синтеза производных пиррола, фурана, тиофена и индола, используя данные о способах добычи.

3. Определять продукты реакций с участием производных пиррола, фурана, тиофена и индола, используя данные о химических свойствах.

 

содержание обучения

1. Основные теоретические вопросы:

1. Важнейшие производные пиррола: 2 пирролидон, пролин, порфина, гемоглобин, витамин В12. Строение, фармацевтическое значение.

2. Фурфурол: получение, химические свойства, синтез фурацилина.

3. Биотин: строение, медицинское значение.

4. Индол: строение, способы получения, физические и химические свойства.

5. Индоксил, индиго, изатин, триптофан, серотонин.

 

3. Основные термины и их определения:

Оксолан - жидкость, хорошо растворяется в воде, с приятным запахом. Имеет свойства простых эфиров. Применяется как растворитель.

Фурфурол - жидкость, бесцветная маслянистая, с запахом свежеиспеченного ржаного хлеба. Применяется для синтеза фурацилина, фурадонина и др.

В промышленности фурфурол получают путем кислотного гидролиза полисахаридов, содержащихся в растительном сырье.

Качественная реакция на фурфурол: появление красной окраски с анилином в среде уксусной кислоты.

Химические свойства

Реакции по альдегидной группе:

присоединение натрия гидросульфата

реакция окисления аммиачным раствором оксида серебра «серебряного зеркала»

реакции присоединения - отщепления

Реакции по фурановому ядру:

Гидрирование проводят концентрированной азотной кислотой в среде уксусного ангидрида:

 

Производные пиррола

 

пролин оксипролин

 

Аминокислоты гетероциклического ряда. Входящих в состав белков.

Структура порфина входит в состав таких производных соединений, как гемоглобин и хлорофилл. В свободном состоянии в природе порфина не встречается, но широко представлены его производные, которые называют порфиринами.

порфин

 

Индол (бензо [b] пиррол) - конденсированная гетероциклическая система, состоящая из бензольного и пиррольного колец.

Индол - кристаллическое вещество. Содержится в выделениях человека как продукт белкового обмена. В малых концентрациях обладает приятным запахом и используется в парфюмерии (масло жасмина).

Способы получения

1. Индол может быть выделен в чистом виде из каменноугольной смолы.

2. Циклизация N -формил о толуидин. Относится к реакциям конденсации кротонового типа, осуществляется в присутствии сильного основания:

3. Реакция Чичибабина (конденсация анилина с ацетиленом):

4. Перегруппировка фенилгидразон альдегидов и кетонов в присутствии кислотного катализатора (метод Фишера). Используют для получения гомологов индола с алкильными заместителями в пиррольного ядре.

 

Химические свойства

Индол является ароматической системой. По химическим свойствам он напоминает пиррол. Для него характерна ацидофобность: при воздействии кислот осмоляется. Подобно пирролу индол является слабой NH-кислотой, реагирует с сильными основаниями (щелочными металлами, щелочами, алкоксидами металлов, магнийорганическими соединениями):

 

Индол вступает в реакции электрофильного замещения S_E. В отличие от пиррола реакции S_E для индола протекают в b-положение.

Индол восстанавливают водородом в присутствии катализатора платины:

 

3. Граф логической структуры

ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОИВОДНЫХ

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОИЗВОДНЫХ

Общие

Специфические

Фуран

Тиофен

Пиррол

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ЛЕКАРСВЕННЫХ СРЕДСТВАХ

 

4.Источники информации

1. Органическая химия. Учебник для высших фармацевтических учебных заведений. В 3 кн. / В.П. Черных, Б.С., Зименковський И.С., Гриценко. - Харьков: Основа, 1997. - Кн. 3 - с. 22-47.
2. Лекции по органической химии В.П. Черных: Учеб. пособие для студ. вузов. - М.: Издательство НФаУ: Золотые страницы, 2005, с. 344-354.
3. Общий практикум по органической химии / В.П. Черных и др. - Харьков: Изд-во НФАУ; Золотые страницы, 2002. - с. 331-337.
4. Сборник тестов по органической химии / Под ред. В.П.Черных. - Харьков 2005, с. 244-264.

 

учебные ЗадаНИЯ

Задание 1

Составьте названия производных пятичленных гетероциклов по номенклатуре ИЮПАК.

а) б) в)

 

Задание 2

Составьте схемы синтеза производных пятичленных гетероциклов, используя данные о способах добычи.

а) Пиррол ® метиловый эстер пиррол-2-карбонової кислоти;

б) Фуран ® 2-ацетил-5-нитрофуран;

в) Анілин ® 1-метиліндол-3-сульфокислота.

 

Задание 3

Определять продукты реакций в схемах преобразований с участием производных пятичленных гетероциклов.

 

 

 

задания для проверки достижения конкретных целей обучения

1. Вещество, по тривиальной номенклатуре называется пирослизова кислота имеет структурную формулу: