БИОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Гетероциклическими называют соединения в состав цикла которых, помимо атомов углерода входят атомы других элементов (гетероатомы).
Гетероциклические соединения, в особенности содержащие в циклах атомы азота и кислорода, чрезвычайно распространены в природе в виде алкалоидов, витаминов, пигментов и играют очень важную роль в биологических процессах. К гетероциклам принадлежит примерно половина известных природных веществ: это хлорофилл растений, гемин крови, пигменты желчи, нуклеиновые кислоты, почти все алкалоиды, пенициллин, витамины РР, В1, В6, В12, индиго и др., а также примерно половина веществ, применяемых в медицине.
Гетероциклические соединения классифицируют
1. По природе гетероатома (азот-, кислород-, серосодержащие)
2. По числу гетероатомов (один, два и более)
3. По размеру цикла (начиная с трехчленного; наиболее распространены в природе 5-ти и 6-ти членные гетероциклы)
4. По степени насыщенности (насыщенные, ненасыщенные, ароматические)
Примерами насыщенных гетероциклов служат рассмотренные ранее лактиды, дикетопиперазины, лактоны, лактамы а также циклические ангидриды.
Насыщенные гетероциклы входят в состав алкалоидов, применяемых в медицине. Например, пиперидин входит в состав алкалоида лобелина и др. сходных по структуре соединений используемых в медицине в качестве аналептических средств. (увеличивают частоту и силу сердечных сокращений, повышают АД), а также обезболивающего препарата промедола. Гетероцикл пирролидин лежит в основе аминоилоты - пролин, входящей в состав сложных белков.
 |
Конформации шестичленных насыщенных гетероциклов
Шестичленные гетероциклы существуют в виде двух конформационных изомеров «кресло» и «ванна» более устойчиво состояние «кресло», так как в этой конформации все заместители находятся на максимальном удалении друг от друга. Пример: пиран
«ванна» «кресло»
Если в гетероцикле есть более объемные, чем водород заместители, то они располагаются «по экватору». В этом положении они находятся на максимальном расстоянии друг от друга. Пример пентагидроксипиран (b-глюкоза).
Ароматические гетероциклы наиболее широко распространены в природе и имеют важное биологическое значение.
Делятся на:
Пятичленные ароматические гетероциклы –
P-избыточные системы
Это –гетероциклы с одним или несколькими гетероатомами (пиррол, фуран, тиофен, имидазол, тиазол и др.) У них шесть электронов, находящихся в сопряжении, делокализовано на пяти атомах цикла.
1) с одним гетероатомом
Пиррол Фуран Тиофен
2) с двумя гетероатомами (азолы)
Имидазол Пиразол Тиазол Оксазол
Электронное строение рассмотрим на примере пиррола.
Электронное строение пиррола
Пиррол – ароматическое соединение. Все атомы цикла находятся в состоянии sp2-гибридизации. Атом азота участвует в р-p-сопряжении, предоставляя в сопряжённую систему свою неподеленную электронную пару. Образуется единое р-электронное облако из 6 электронов.
Такой атом азота называется пиррольный
Р-p-сопряжение
Гетероциклы, содержащие кислород и серу имеют подобное электронное строение. Электронная плотность кольца таких гетероциклов повышена из-за электронодонорного влияния гетероатома (+М>-I), участвующего в р-p-сопряжении.
