Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами

ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

- это органические соединения, молекулы которых содержат циклы, включающие наряду с атомами углерода один или несколько атомов других элементов (гетероатомов).

НОМЕНКЛАТУРА

ТРИВИАЛЬНАЯ

 

СИСТЕМАТИЧЕСКАЯ

приставка N – аза, S – тиа, О – окса, Р – фосфа

Корень указывает на размер цикла и степень ненасыщенности

Ненасыщенные циклы насыщенные циклы

С ат. N с др.гетероат. с ат. N с др.гетероат.

Цикл ирин ирен иридин иран

Цикл ет ет етидин етан

Цикл ол ол олидин олан

Цикл ин ин ин ен

 

 

КЛАССИФИКАЦИЯ:

По природе гетероатома

• серусодержащие

 

• азотсодержащие

 

 

• кислородсодержащие

 

 

По насыщенности

• насыщенные

 

• ненасыщенные

 

По размеру цикла

• трехчленные

 

• четырехчленные

 

• пятичленные

 

• шестичленные

 

 

• с конденсированными циклами

 

 

 

ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ

 

 

Сопряженные р,π – системы:

Бутадиен - 17 кдж/моль (μ=0)

Фуран - 92 кдж/моль (μ=0,7)

Пиррол - 100 кдж/моль (μ=1,8)

Тиофен - 117 кдж/моль (μ=0,55)

Бензол - 150 кдж/моль (μ=0)

Реакции электрофильного замещения (S_Е)

 

Е = Сl, NO₂, SO₃H, Alk X = O, S, N

 

ФУРАН

 

Радикалы

 

Методы получения:

1. Нагревание пирослизевой кислоты:

 

 

Из фурфурола

Физические свойства:

Фуран – бесцветная жидкость, Т_кип. = 31⁰С с запахом хлороформа, нерастворим в воде

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФУРАНА

1. Реакции электрофильного замещения (S_Е)

Фуран ацидофобен; чувствителен к действию минеральных протонных кислот (происходит размыкание цикла). Нитрование и сульфирование осуществляется апротонными электрофилами.

Окисление и восстановление

 

Бактерицидные средства:

 

 

 

ТИОФЕН

 

Получение:

Физические свойства:

Тиофен – бесцветная жидкость, Т_кип. = 84⁰С, нерастворим в воде.

Химические свойства тиофена:

Биотин (витамин Н):

 

 

ПИРРОЛ

СИНТЕЗ:

Пиролиз слизевокислого аммония

 

Физические свойства:

ПИРРОЛ – б/цв. жидкость, гигроскопичен, плохо растворим в воде, токсичен. При хранении окрашивается и осмоляется.

Молекула плоская, полярная

Химические свойства:

1. Пиррол – слабая NН – кислота, рК_а = 17,5

 

2. Ацидофобность пиррола:

3. Реакции S_Е по α – углеродному атому:

Реакция с I₂

4. Гидрирование пиррола:

5. Реакции конденсации:

Порфин – плоский макроцикл, ароматическая сопряженная система; π – электронное облако содержит 26 электронов, что соответствует правилу Хюккеля (4·6 + 2 = 26)

 

 

Порфины, частично или полностью замещенные в пиррольных циклах, называются порфиринами.

ГЕМ:

 

 

Биологическое окисление в печени гемоглобина и порфинсодержащих метаболитов образуются биллирубеноиды, содержащие линейную тетрапиррольную систему.

 

Зеленый пигмент растений – хлорофилл

R = СН₃ – хлорофилл a R = CHO – хлорофилл b

 

КОНДЕНСИРОВАННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ

 

ИНДОЛ

Индол – бесцветное кристаллическое вещество, не растворимое в воде, имеет своеобразный запах.

Индол – NН-кислота (рК_а= 16 – 17):

 

Индол – ацидофобен:

Индол – ароматическая, сопряженная система; атом азота предоставляет пару электронов в общую систему сопряжения; на атомах углерода в положениях 3, 5, 7 – наибольшая электронная плотность. Вступает в реакции электрофильного замещения; реакционный центр – углеродный атом в положении 3.

 

 

 

ПРОИЗВОДНЫЕ ИНДОЛА:

 

 

ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ДВУМЯ ГЕТЕРОАТОМАМИ

 

 

ПИРАЗОЛ (1,2 – диазол)

 

Пиразол – кристаллическое вещество со своеобразным запахом, хорошо растворимо в воде.