Введення
В«гетеросВ» - по-грецькирізний. Це циклічні сполуки, в кільця яких, крім вуглецевих атоміввходять атоми інших елементів, наприклад, азоту, сірки, кисню (N, S, O)та ін вони називаються гетероатомами.
Ці сполуки маютьвелике біологічне значення, вони поширені в природі у вигляді вітамінів,алкалоїдів, пігментів та інших складових частин тваринних і рослинних клітин,беруть участь у побудові амінокислот, що входять до складу білків; вони входять всклад нуклеотидів, нуклеїнових кислот.
Класифікація
В основу класифікаціїпокладені фора ядра і число гетероатомів.
1) п'ятичленнігетероцикли:
а) з однимгетероатомом;
б) з двомагетероатомами і тд.
2) Шестичленнігетероцикли:
а) з однимгетероатомом;
б) з двомагетероатомами і тд.
3) гетероциклів зконденсованої системою ядер.
П'ятичленні гетероциклиз одним гетероатомом
Найважливішимипредставниками є наступні:
НССН НС СН HCCH
НССН НС СН HCCH
Про S NH
фуранТіофен пірол
Всі ці сполуки всвоєму складі мають по чотири вуглецевих атома і один гетероатом. У цихз'єднань є дві подвійні зв'язки, між якими є одинарна зв'язок(Це нагадує дієнові вуглеводні з сполученої системою подвійних зв'язків).Однак, в хімічному відношенні Іонії більше нагадують ароматичні з'єднання.Кожен вуглецевий атом у них зачіпає 3 електрона на освіту звичайних Пѓ-свзей,тобто зв'язків, утворених гібридизувати електронними хмарами, а одинелектрон утворює Р - електронне хмара (у вигляді правильної вісімки).
У гетероатома наосвіту Пѓ-зв'язків витрачено два електрони, а ще два електрониутворюють Р-електронні хмари. В результаті бачимо, то в ядрі є 6 Р -електронних хмар, які взаємно перекриваючись, утворюють суцільне Р -електронне хмара, як і в бензолі. Тому вони і нагадують за властивостями ароматичнісполуки, особливо яскраво вони виражені у тіофену. Як і у ароматичних сполук,у них міцне ядро ​​- при звичайних хімічних реакціях не розривається. І більшехарактерними для них є реакції заміщення атомів водню.
Більш рухливий воденьв О±-положенні, тобто при вуглеці, який розташований поряд з гетероциклом.
Наведені гетероциклилегко переходять один в одного, по реакції Ю.К.Юрьева, яка протікає прикаталізаторі Al 2 O 3 і при t = 450 0 C.
НС СН + H 2 S НС СН
НС СН + H 2 O НССН
О + NH 3 + NH 3 S
+ H 2 O+ H 2 S
HC CH
HC CH
NH
При реакціяхгідрогенізації цих гетероциклів утворюються їх гідровані похідні, уяких вже немає подвійних зв'язків.
Н 2 C СН 2 Н 2 C СН 2 H 2 C CH 2
Н 2 C СН 2 Н 2 C СН 2 H 2 C CH 2
Про S NH
тетрагідрофуран тетрагідротіофена тетрагідропіррол
Фура-це безбарвнарідина, зі слабким запахом хлороформу. Температура кипіння 31.9 0 С.це речовина нейтрального характеру. Не розчинний у воді. Фуран і його гомологимістяться в деревному дьогті. У промисловості фуран отримують з фурфуролушляхом відщеплення окису вуглецю (СО).
НС СНHC CH
Ni, 200 0 C +CO
НС С - С =Про HCCH
ПроН О
фурфурол фуран
У природі широкозустрічаються похідні тетрагідрофурану - це фуранові форми цукрів.
тіофену - це безбарвнарідина, з запахом бензолу, температура кипіння 84 0 С, не розчиннийу воді. Міститься в кам'яновугільної смолі, яка утворюється при коксуваннікам'яного вугілля. Виділяється з фракцією бензолу.
У хімічному відношеннітіофен яскравіше всіх проявляє ароматичні властивості. Він легше, ніж бензол,хлорується, сульфірующій, нітрит. У природі є ряд похіднихтіофену, один з них є біотином. Це вітамін H.
C = O
HN NH
HCCH
H 2 CCH - (CH 2 ) 4 - C = O
SOH
Біотин - вітамін росту
Він входить до складуферментів, що беруть участь у процесах карбоксилювання. При нестачі біотинуспостерігається припинення росту, захворювання шкіри, випадання волосся, шерсті утварин і ін
пірол - це безбарвнарідина, з запахом хлороформу, буріє на повітрі внаслідок окислення.Температура кипіння 130 0 С, практично не розчинний у воді. Піролволодіє слабовираженними кислотними властивостями, а саме: атом водню віміногруппе NHможезаміщатися металами (Naабо K).
НССН HCCH
+ NaOH + Н 2 Про
НС СНHC CH
NH N -Na
піролN - натрій пірол
Замість Naможна ввести вуглеводневий радикал, діючи галогенпохідних:
НССН HCCH HC CH
+ CH3I ізомеризація
НС СНHC CH HC C - CH 3
N -Na N - CH 3 NH
N - натрійпірролN - метілпіррол О±-метілпіррол
При реакціїгідрогенізації піролу утворюється два продукти: неповний продукт, він називаєтьсяпірролін (в цьому випадку приєднується тільки два атоми водню) і повнийпродукт, називається піролідин (приєднується ще два атоми водню).
НС СНHC CH H 2 CCH 2
+2 H +2 H
НС СНH 2 C CH 2 H 2 CCH 2
NH NH NH
піролпірролін піролідин
Похідними піролідинє дві амінокислоти: пролін і оксипролін. Ядра піролу і пірроліна входятьв ядро ​​порфіна, який утворює різні похідні, звані порфиринами.До них відносяться фарбувальну речовину крові - гемоглобін, і рослин - хлорофіл.
Ядро порфірину:
1 2
CH
NNH
CHCH
NH N
CH
4 березня
Гем крові міститьзалізо, яке пов'язує чотири піррольних ядра і у всіх ядер є бічнівідгалуження.
Будова гему крові:
CH 3 CH = CH 2 CH 3 CH = CH 2
12
CH
NN
CH FeCH
N N
CH
4 березня
CH 3 CH 2 - CH 2 CH 2 - CH 2 CH 3
O = C C= O
OHHO
Будова хлорофілу:
CH 3 CH = CH 2 CH 3 CH 2 - CH 3
12
CH
NN
CHMg CH
NN
C
4 березня
H - C
CH 3 CH 2 C = OC = O CH 3
CH 2 O - CH 3
O = C - O - C 20 H 39
П'ятичленні гетероциклиз двома гетероатомами
До них відносяться:
імідазолу
HCN
HCCH.
NH
Ядро імідазолу входить всклад амінокислоти гістидину, а також до складу більш складно побудованогогетероциклічного ядра - пурину, вітаміну В12, алкалоїдів та інших сполук.
тіазол
HCN
HC CH
S
тіазол має великебіологічне значення. Ядро повністю гідрованого тиазола входить до складупеніциліну. Ядро тиазола входить до складу вітаміну В 1 медичногопрепарату сульфазол та ін
Шестичленнігетероцикли з одним гетероатомом
Представники:
СН 2 СН
НССН НС СН
НС СН НС СН 2
Про Про
Оі-Піран О±-Піран
У природі Піран НЕзустрічається, але широко відомі його похідні - тетрагідропіран
СН 2
Н 2 З СН 2
- тетрагідропіран
Н 2 З СН 2
Про
Це пірановие форми...
