Кумарин вступает в реакции электрофильного замещения. Укажите продукт гидрирования кумарина.

 

A. B. C.

D. E.

 

6. Кверцетин относится к обширной группы природных соединений так называемых флавоноидов. Ядро которого гетероцикла входит в состав кверцетина:

A. хинолина

B. акридина

C. хромонем

D. Кумарин

E. изохинолина

Эталоны ответов

1.D, 2.C, 3.B, 4.B, 5.E, 6.C.

 

Занятие № 27

Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Представителями Диазин (шестичленных гетероциклов с двумя гетероатомами) является пиридин, пиридин и пиразин. Появление второго атома азота в бензольном кольце приводит к изменению свойств данных соединений. Причем в зависимости от взаимного расположения атомов азота в молекулах Диазин, вещества проявлять различные химические свойства. Большую роль в этом будет играть связана система π-электронов. Изучение свойств Диазин играет большую роль в формировании умений будущего фармацевта, поскольку большинство производных Диазин применяются как лекарственные препараты.

Пиридиновый цикл содержит молекула лекарственного препарата сульфапиридазин, что проявляет антибактериальную активность, и молекула гербициду- феназона, который используется для уничтожения сорняков на полях сахарной свеклы. Среди производных пиримидина важную биологическую роль выполняют гидрокси и аминопиримидин. Они входят в состав нуклеиновых кислот, витаминов, антибиотиков и др. лекарственных препаратов. Одной из известных производных пиримидина является барбитуровая кислота. Производные барбитуровой кислоты применяют в медицине в качестве лекарственных препаратов, обладающих снотворным и противосудорожным действием. Эти препараты известны под общим названием барбитураты. Соль пиперазина с адипиновой кислотой под названием пиперазина адипинат применяется в медицине как противогельминтное средство.

Как представитель шестичленных конденсированных гетероциклов с двумя гетероатомами в данной теме рассматривается фенотиазин и его производные. Фенотиазин в прошлом применялся в медицинской практике как антигельминтное препарат. В настоящее время ряд производных фенотиазина используется как лекарственные средства, имеющие нейролептические действие (аминазин, этаперазин, трифтазин).

цели обучения

Общая цель: Уметь интерпретировать свойства шестичленных гетероциклических соединений с двумя гетероатомами, опираясь на строение их молекул для использования полученных знаний-умений на следующих кафедрах для определения физико-химических показателей лекарственных средств.

Конкретные цели.

Уметь:

1. Интерпретировать строение шестичленных гетероциклических соединений с двумя гетероатомами.

2. Выбирать способы получения производных шестичленных гетероциклических соединений с двумя гетероатомами.

3. Составлять уравнения реакций подтверждающие химические свойства шестичленных гетероциклических соединений с двумя гетероатомами и их производных.

содержание обучения

1. Основные теоретические вопросы:

1. Классификация, номенклатура и изомерия шестичленных гетероциклов с двумя гетероатомами.
2. Способы получения изомерных Диазин и их производных:

- синтез пиридазину конденсацией гидразина с 1,4-карбонильными соединениями;

- синтез барбитуровой кислоты и ее превращение в пиримидин;

- синтез пиразина конденсацией 1,2-бриллиантов с 1,2-карбонильными соединениями.

1. Физические и химические свойства пиридазин, пиримидин и пиразин:

- основные и нуклеофильные свойства;

- реакции нуклеофильного замещения (S_N);

- активирующий влияние электронодонорных заместителей пиримидинового цикла в реакциях электрофильного замещения(S_Е);

- отношение к действию окислителей и восстановителей.

1. Получение, таутомерия и кислотные свойства барбитуровой кислоты и ее производных. Барбитураты.
2. Свойства пиримидиновых оснований (урацил, тимин, цитозин). Таутомерные преобразования.
3. Фенотиазин: способы получения, физические и химические свойства.
4. Отдельные представители, применение.

 

2. Основные термины и их определения:

Ароматические шестичленные гетероциклические соединения, содержащие в своей структуре два гетероатомы азота, называются Диазин.

пиридазин пиримидин пиразин

Пиридин, пиридин и пиразол является ароматическими соединениями. Наличие в молекулах двух атомов азота пиридинового типа, дезактивируют друг друга, приводит к тому, что эти гетероциклические соединения являются слабыми основаниями, чем пиридин. Диазин образуют соли с одним эквивалентом минеральной кислоты. В реакции электрофильного замещения это гетероциклы вступают трудно. Реакции SE возможны только при наличии в молекуле сильных электронодонорных заместителей, таких, как - NH2- rpyпa, ОН-группа. Реакции же нуклеофильного замещения (SN) протекают легко.

Пиридазин

Пиридин и его производные получают реакцией конденсации гидразина с 1,4-дикарбонильнимы соединениями:

С минеральными кислотами и алкилгалогениды пиридин образует соли по одному атому азота:

Подобно пиридина при воздействии пероксикислот образует N - оксид.

При восстановлении или каталитическом гидрировании прходится раскрытия цикла и образуется тетраметилендиамин:

Производные пиридина применяются в качестве лекарственных препаратов и гербицидов.

ПИРАЗОЛ

Пиразол - бесцветное кристаллическое вещество. Пиридин и его производные получают реакцией конденсации 1,2-диаминив с 1,2-дикарбонильных соединениями:

Как и пиридин, пиридин является слабым основанием и образует соли с кислотами по одному атому азота, при взаимодействии с пероксикислоты окисляется до N -оксиду. При восстановлении пиразина водородом в момент выделения образуется циклический диаминов - пиперазин:

Пиперазин - сильная основа, обладает свойствами вторичных алифатических аминов, образует соли с двумя эквивалентами кицьлоты. Пиперазина адипината применяют как глистогонное средство.

ПИРИМИДИН

Пиримидин(1,3-Диазин) - кристаллическое вещество, легко растворимое в воде, этаноле. Образует соли с одним эквивалентом сильных кислот.

Реакции электрофильного замещения протекают с большим осложнением, только при наличии в молекуле электронодонорных заместителей, при этом реакция SE протекает по положению 5:

Атомы азота пиридинового типа, вследствие електроноакцепторний действия, обусловливают общее уменьшение электронной плотности и прежде всего в положениях 2, 4, 6, что способствует протеканию реакций нуклеофильного замещения (S_N):

Пиридин получают реакцией взаимодействия мочевины с малоновой эфиром по следующей схеме:

малоновий эфир мочевина барбитуровая к-та

пиримидин

БАРБИТУРНАЯ КИСЛОТА

Есть бесцветной кристаллическим веществом, легко растворяется в теплой воде, трудно в холодной. В результате щелочного гидролиза барбитуровая кислота разлагается с образованием малоновой кислоты, NH₃ і СО₂.

Для барбитуровой кислоты характерны два вида таутомерии: кето-енольна и лактам-лактимна.

Барбитуровая кислота в 5-6 раз сильнее, чем уксусная. Кислотность барбитуровой кислоты обусловлена существованием подвижных атомов водорода в 5 положении. Если один из атомов водорода замещен на радикал, то сила кислоты несколько уменьшается, при замене же двух атомов водорода сила кислоты резко снижается.

Используя в качестве исходных продуктов производные малоновой кислоты, можно получить реакцией конденсации с мочевиной целый ряд фармацевтических препаратов.

Важными производными пиримидина является пиримидиновые основания, входящие в состав нуклеиновых кислот:

урацил

тимін

цитозін

 

 

3. Граф логической структуры

ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ДВУМЯ ГЕТЕРОАТОМАМИ

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ

Пиразын

Пиримидин

Пиперазин

Фенотиазин

Аминопиримидини

Гидроксипиримидины

Барбитуровая кислота

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ (ІДЕНТИФІКАЦІЯ)

ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЕ И ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

4. Источник информации

1. Органическая химия. Учебник для висших фармацевтических заведений образования. У 3 кн. / В.П. Черних, Б.С., Зименковский И.С., Гриценко. – Харков: Основа, 1997. – Кн. 3, – с. 94-103.

2. Лекции по органической химии В.П. Черных: Учеб. пособие для студ. вузов. - М.: Издательство НФаУ: Золотые страницы, 2005, с. 400-407.

3. Общий практикум по органической химии / В.П. Черных и др. - Харьков: Изд-во НФАУ; Золотые страницы, 2002. - с. 356-359.

4. Сборник тестов по органической химии / Под ред. В.П.Черных. - Харьков 2005, с. 265-284.

учебные ЗадаНИЯ

Задание 1

Назовите природные соединения:

а) б) в) г)

Задание 2

Напишите схемы таутомерных преобразований нуклеиновых оснований пиримидинового ряда (урацил, тимин, цитозин). Укажите, какая из таутомерных форм преобладает в равновесии. Назовите вид таутомерии.

Задание 3

Напишите возможные таутомерные превращения барбитуровой кислоты. В структуре наиболее устойчивой таутомерного формы укажите группы, обусловливающие кето-енольну и лактам-лактимну таутомерию.

Задание 4

Расположите в ряд по убыванию основности 1,2, 1,3, и 1,4-Диазин, если pKBH + в воде (20 ° С) составляет: пиридазин - 2,33; пиримидин - 1,3; пиразина - 0,6. Ответ объясните.

 

ззадания для проверки достижения конкретных целей обучения

Одним из способов получения гетероциклических соединений является конденсация карбонильных соединений с производными аммиака. Укажите конечный продукт реакции взаимодействия гидразина с малеиндиальдегидом.

A. B. C.

D. E.