Конденсированные системы гетероциклов

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Главным представителем конденсированных гетероциклов, рассматриваются в данной теме, является пурин и его производные. В теме также рассматриваются птеридина и изоаллоксазин.

Наиболее важными производными пурина является оксопурины: мочевая кислота, ксантин, гипоксантин. Эти соединения образуются в организме в процессе превращения нуклеиновых кислот. Мочевая кислота, будучи конечным продуктом обмена пуриновых соединений в организме, выводится с мочой человека. Ее соли ураты могут откладываться в суставах и почках, вызывая при этом различные заболевания. Гипоксантин и ксантин в живой природе существуют в виде производных: теофиллин, теобромина и кофеина, которые относят к алколоид.

Важнейшими амино производными пурина является аденин и гуанин, входящих в состав нуклеиновых кислот как пуриновые основания.

Производным птеридина является фолиевая кислота. Фолиевая кислота стимулирует кроветворение, биосинтез нуклеиновых кислот, белковый и углеводный обмен. Применяется в медицине для лечения некоторых форм анемии. Ядро изоаллоксазину (Флавиновые) содержится в структуре рибофлавина (витамина В2).

После этого вам нужно ознакомиться с целями занятия и обдумать их, осознать необходимость изучения этой темы.

цели обучения

Общая цель: Уметь интерпретировать свойства конденсированных гетероциклических соединений и их производных, 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 конденсированных гетероциклов.
2. Выбирать способы получения конденсированных гетероциклов.
3. Составлять уравнения реакций подтверждающие химические свойства конденсированных гетероциклов и их производных.

 

содержание обучения

1. Основные теоретические вопросы:

1. Классификация и номенклатура конденсированных систем гетероциклов.
2. Способи получения, ароматическая, таутомерия пурина и его гидроксипроизводных (гипоксантин, ксантина, мочевой кислоты).
3. Физические и химические свойства пурина и его гидроксипроизводных:

a. кислотно-щелочные свойства;

b. таутомерные превращения (лактам-лактимна и азольные таутомерия);

c. реакции нуклеофильного замещения;

1. N-метильные ксантини: источники получения, таутомерия, кислотно-щелочные свойства, применение.
2. амино Пурин: источники получения и свойства пуриновых оснований (аденин, гуанин).
3. Идентификация пурина и его производных (мурексидной реакция).
4. Птеридин: получение, свойства, производные.
5. Гетероциклические конденсированные системы группы аллоксазина и изоалоксазинове: получение, свойства (отношение к восстановлению).

 

2. Основные термины и их определения:

ПУРИН

Пурин – бициклические система, состоящая из пиримидинового и имидазольного ядер. Это бесцветное кристаллическое вещество нейтрального характера, легко растворимым в воде. Образует соли как с кислотами, так и со щелочами, имеет ароматический характер.

Слабые кислотные свойства пурин проявляет за счет атома азота пирольного типа, а основные - за счет атома азота пиридинового типа в имидазольном фрагменте молекулы.

Как и для имидазола, для пурина характерна азольные таутомерия:

МОЧЕВАЯ КИСЛОТА

В нормальной моче человека и животных содержится значительное количество мочевой кислоты. Мочевая кислота - бесцветное кристаллическое вещество, труднорастворимые в воде, не растворимое в эфире. Мочевая кислота очень слабая кислота; ее нельзя обнаружить с помощью обычных индикаторов, поскольку она не меняет их цвет. Она образует соли с одним или двумя эквивалентами одновалентных металлов.

Для мочевой кислоты характерна лактам-лактимна таутомерия.

Мочевая кислота является двухосновной кислотой. Кислотные свойства мочевой кислоты определяются лактимной форме. Как двухосновная мочевая кислота образует два ряда солей - кислые и средние.

Соли мочевой кислоты называются уратами. Средние соли хорошо растворимы в воде. С мочевой кислоты получают пурин.

Окисления азотной кислотой:

аллоксан

Окисление перманганатом калия:

аллантоин

Мурексидная проба - качественная реакция на мочевую кислоту.

Мочевую кислоту нагревают с конц. HNO3 и добавляют концентррований раствор аммиака - образуется пурпурно-фиолетовую окраску.

пурпурная кислота мурексид

При частичном восстановлении мочевой кислоты образуется ксантин.

Ксантин проявляет амфотерные свойства. Для него характерна лактам-лактимная и азольная таутомерия.

Алкалоид теофиллин (1,3-диметилксантин) содержится в листьях чая. Для него возможна азольные таутомерия. Он проявляет основные свойства за счет атома азота пиридинового типа имидазольного цикла. Применяется как диуретическое средство, стимулятор ЦНС.

Теобромин (3,7-диметилксантин) ранее получали из плодов дерева какао, в настоящее время применяется синтетический теобромин. Это соединение обладает амфотерными свойствами.

КОФЕИН (1,3,7-триметилксантин) получают из отходов при производстве чая. Он содержится в листьях чая и зернах кофе. В промышленных масштабах кофеин получают при метилировании мочевой кислоты диметилсульфатом. Кофеин возбуждает ЦНС, повышает кровяное давление, стимулирует сердечную деятельность, обладает мочегонным действием.

АЛКАЛОИДЫ - это группа азотсодержащих органических соединений, преимущественно растительного происхождения, имеющие основные свойства и высокую биологическую активность. По строению большинство алкалоидов относятся к гетероциклических соединений.

 

3. Граф логической структуры

КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ГЕТЕРОЦИКЛОВ

Птеридин

Аллоксазин

Пурин

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Производные конденсированных гетероциклов

Гидроксипурины

Аминопурины

Алкалоиды

Идентификация

Использование в медицинской и фармацевтической практике

 

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. 103-112.

2. Лекции по органической химии В.П. Черных: Учеб. пособие для студ. вузов. - М.: Издательство НФаУ: Золотые страницы, 2005, с. 407 - 413.

3. Общий практикум по органической химии / В.П. Черных и др. - Харьков: Изд-во НФАУ; Золотые страницы, 2002. - с. 361-367.

4. Сборник тестов по органической химии / Под ред. В.П.Черных. - Харьков 2005, с. 284-302.

 

 

учебные ЗадаНИЯ

Задание 1

Назовите природные соединения:

а) б) в) г)

Задание 2

С помощью каких реакций можно доказать амфотерный характер гипоксантина и ксантина? Напишите соответствующие уравнения реакций.

Задание 3

Объясните, почему мочевая кислота - двухосновная, а не одноосновная. Напишите схемы получения кислых и средних солей мочевой кислоты.

 

Задание 4

Приведите уравнения последовательных реакций, позволяющих с 2,6,8-трихлорпурина получить: а) аденин, б) гуанин, в) гипоксантин, г) ксантин.

 

задания для проверки достижения конкретных целей обучения

1. Пурин является конденсированной системой гетероциклов пиримидина и имидазола. Пурин содержит 4 атома азота, каждый из которых обладает определенными свойствами. Из атомов азота имеет кислотные свойства?

A. 1

B. 3

C. 7

D. 9

2. Мочевая кислота образуется в организме в процессе распада нуклеиновых кислот. Ее натриевые соли является составной частью почечных камней. Какая соль мочевой кислоты образуется с избытком щелочи?

A. B. C.

D. E.

3. Важнейшие производные пурина - пуриновые основания, можно получить из мочевой кислоты путем последовательных реакций. Которое производное пурина (C) образуется в результате приведенной схемы?

A. B. C.

D. E.

4.Проводят реакцию идентификации лекарственного препарата. Для этого к сухому веществу добавляют несколько капель концентрированной азотной кислоты HNO3 и упаривают досуха на пламени горелки. К сухому остатку после охлаждения добавляют каплю раствора аммиака NH4OH. Наблюдают появление фиолетовой окраски. Производным которой соединения данный лекарственный препарат?

A. птеридина

B. барбитуровой кислоты

C. фенотиазина

D. пурина

E. аллоксазину