1 Лекция №1 Сопряженные системы. Ароматические и гетероциклические соединения. Кафедра общей и медицинской химии
2 Классификация органических реакций По механизму А В А + + В - Гомолитический разрыв связи А + В Гетеролитический разрыв связи
3 А) Радикальные гомолитический разрыв связи: А· + В· - свободные R очень активные частицы, стремятся к образованию связей Н·, Cl·, O:, ·OH Условия: газовая фаза, свет, неполярный растворитель
4 Н.Н. Семенов Лауреат Нобелевской премии (1956 г.) Создатель теории механизма свободно-радикальных(цепных) реакций
5 б) Ионные гетеролитический разрыв связи образуются положительные частицы электрофилы - -(Е) (Н +, NO 2 +, Br +, SO 3 и т.д.) отрицательные частицы – нуклеофилы – Nu ( H –, OH –, NH 2, H 2 O и т.д.) Условия: полярные растворители
6 в) синхронные
7 2) По конечному результату S: (реакции замещения) S R - алканы S E - арены S N - галогенпроизводные, спирты, карбоновые кислоты A: (реакции присоединения) A R – алкены, алкины A E – алкены, алкины A N – альдегиды, кетоны E (реакции отщепления) OBР (окислительно-восстановительные)
8 3) По числу частиц, принимающих участие в элементарной стадии - мономолекулярные (S N1 ) - бимолекулярные (S N2 )
9 I I. Электронные эффекты заместителей. Участок молекулы, где ē - плотность максимальная или минимальная является самым реакционно способным. На реакционную способность влияют: электронные эффекты заместителей наличие сопряжения пространственные факторы
10 Электронные эффекты заместителей. Любой атом или группа атомов, замещающая H в исходном соединении, называется заместителем. Влияние заместителей определяется электронными эффектами: индуктивным (I) и мезомерным (M).
11 Индуктивный эффект Индуктивный эффект – перераспределение электронной плотности по системе σ –связей, вызванное разной электроотрицательностью (ЭО) атомов. - δ 2 - δ 1 + δ +I эфф. имеют все R, причем для них I эфф. меняется в следующей последовательности: CH 3 < C 2 H 5 < (CH 3 ) 2 CH < (CH 3 ) 3 C; также +I эфф. характерен для Мe и иона О 2-. І δ 1 І > І δ 2 І + I эфф.
12 Изображают I эфф. стрелкой вдоль сигма-связи. I эфф. затухает через 3–4 атома углерода из-за малой поляризуемости сигма-связи С–С. –I эфф.: Hal, NH 2, OH, OR, NO 2, COOH CH 3 CH 2 Y + d 2 + d 1 - d - I эффект
13 МЕЗОМЕРНЫЙ ЭФФЕКТ (ЭФФЕКТ СОПРЯЖЕНИЯ) Мезомерный эффект (М) – перераспределение электронной плотности по системе p –связей. М эфф., в отличие от I эфф., возникает лишь там, где появляется сопряжение. Сопряжение – это выравнивание связей и зарядов в реальной молекуле по сравнению с идеальной. Сопряжение возникает в результате образования единого –делокализованного облака, принадлежащего более чем двум атомам.
14 н.п.е (р) образует единое π –делокализованное облако с π –связью, и на дальнем углероде возникает отрицательный заряд + - + М эфф.: NH 2, OH, OR, Hal, SH, NR 2 имеют гетероатом, участвующий в p - π сопряжении. Заместитель не имеет двойной связи. +М эффект ( p- π сопряжение) виниламин (аминоэтен)
15 - М эфф. – заместитель с p –связью: Две p –связи С=С и С=О объединяются в единое p -делокализованное облако, оно смещается в сторону более ЭО кислорода, происходит уменьшение электронной плотности в p -связи С=С. - + C C O O- H N O O S O O- H C N O H O - + - М эффект ( π - π сопряжение) пропеновая (акриловая) кислота
16 Суммарный эффект заместителей складывается из I и М эффектов. В результате заместители делятся на: 1) электронодонорные (ЭД); 2) электроноакцепторные (ЭА). ЭД (+ М > - I) OH, OR, NH 2, NHR, NR 2, SH (+ I ) R ЭА (- I, - M) COOH, CHO, NO 2, CN, SO 3 Н (- I > + M) Hal (F, Cl, Br, I )
17 Сопряженные системы С открытой цепью сопряжения имеют начало и конец сопряжения Представители: - бутадиен-1,3 - изопрен - циклопентадиен - сорбиновая кислота - β -каротин С замкнутой цепью сопряжения циклическое сопряжение Представители - арены - гетероциклические соединения
18 Системы с открытой цепью сопряжения СОПРЯЖЕНИЕ – это выравнивание связи по энергии и по длине, вызванное образованием π –единого делокализованного облака. ЭНЕРГИЯ СОПРЯЖЕНИЯ – понижение энергии реальной молекулы, по сравнению с молекулами с изолированными связями. В результате сопряжения молекула становится более термодинамически устойчивой. NB! Чем больше энергия сопряжения, тем устойчивее молекула!
19 В сопряженных системах существует чередование двойной и одинарной связей: Если имеется начало и конец сопряжения – это открытая цепь сопряжения. бутадиен-1,3: Е сопр. = 15 кДж/Моль
20
Примеры систем с открытой цепью сопряжения: а) 2- метилбутадиен-1,3 (изопрен) б ) циклопентадиен-1,3 в) CH 3 -CH =CH-CH=CH-COOH СОДЕРЖИТСЯ В СОКЕ РЯБИНЫ, ЭФФЕКТИВНЫЙ АНТИСЕПТИК. 21 сорбиновая кислота
22 β–каротин – провитамин А, обуславливает окраску моркови,томатов, масла; имеет сопряженную систему из 11= связей. В организме при его расщеплении образуется ретинол – витамин А – ( 5 = ): витамин роста, понижает сопротивление к инфекционным заболеваниям; и ретиналь ( 6 = ): отвечает за поглощение света в зрительном нерве. Чем длиннее цепь сопряжения, тем устойчивее молекула к внешним воздействиям!
23 ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ СОПРЯЖЕННЫХ СИСТЕМ С ОТКРЫТОЙ ЦЕПЬЮ СОПРЯЖЕНИЯ Химическое поведение молекулы обусловлено природой химической связи, распределением электронной плотности. Особенности химической связи в сопряженных системах: Образование π -делокализованного облака, единого для всей молекулы Выравнивание длины связи Легкая поляризуемость π -облака NB!
Br t < 0 | С H 2 =C-CH=CH 2 + HBr С H 3 -C-CH=CH 2 | | CH 3 CH 3 А Е (1,2). t > 0 С H 2 =C-CH=CH 2 + HBr С H 3 -C=CH - CH 2 Br | | CH 3 CH 3 А Е (1,4) 24 Для систем с открытой цепью сопряжения характерны реакции присоединения – А Е (1,4) или А Е (1,2). Соотношение продуктов 1,4-присоединения и 1,2-присоединения зависит от : 1) природы алкадиена 2) электрофильного реагента 3) от условий протекания реакции( t, природы растворителя) 3 - бром-3-метилбутен-1 1- бром-3-метилбутен-2
25 циклопентадиениланион Системы с замкнутой цепью сопряжения за счет круговой делокализации называются ароматическими. СИСТЕМЫ С ЗАМКНУТОЙ ЦЕПЬЮ СОПРЯЖЕНИЯ (АРОМАТИЧЕСКИЕ) C 6 H 6 нафталин C 10 H 8 Карбоциклические
26 1) Молекула должна иметь плоский замкнутый скелет из σ-связей, sp 2 -гибридизацию атомов и единую p –сопряженную систему р–е, охватывающую все атомы цикла. 2) Число электронов в π-облаке, по правилу Хюккеля, равно 4n+2, где n=1, 2, 3, 4… Условия ароматичности.
27 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕНЗОЛА
28 Для ароматических УВ, характерны реакции, обусловленные замкнутой цепью сопряжения. Устойчивость к окислению (энергия сопряжения =150 кДж / моль) ; Способность к реакциям S Е (сохраняющим ароматичность) Относительная устойчивость к реакциям присоединения А (жесткие условия).
29 Общая схема S E а) Образование электрофильной частицы под действием катализатора: б) Образование π - комплекса π – комплекс: нехимическое соединение, π – облако содержит 6 электронов, ароматический характер не нарушен
30 в) Образование σ –комплекса σ –комплекс : неароматический: 4 электрона в кольце, ( углерод в sp 3 – гибридизации), неплоский г) отщепление водорода (Н+), возврат к ароматичности: H E + H - H + E + Nu + -Nu -
31 1) Галогенирование : Реагенты : Cl 2, Br 2 ; катализаторы : AlCl 3,FeBr 3 2) Нитрование : Реагент : HNO 3 ( конц.) ; УСЛОВИЯ: H 2 SO 4 (конц.) 3) Сульфирование: Реагент H 2 SO 4 конц. ( SO 3 ) 4) Алкилирование – образование гомологов бензола (реакция Фриделя-Крафтса): Реагент R – Г, катализатор AlCl3, FeCl3, FeBr3 5) Ацилирование - образование кетонов (реакция Фриделя-Крафтса) Реагент: RCOCl, ; катализаторы : AlCl 3,FeBr 3 Химические реакции
32 1) Галогенирование Реагенты : Cl 2, Br 2 катализаторы : AlCl 3, FeBr 3 Образование электрофильной частицы под действием катализатора: Химические реакции E + AlCl 3 + Cl - Cl Cl + AlCl 4 + C l 2 Al C l 3 Cl H Cl + + хлорбензол E = Cl +
33 2) Нитрование Реагент : HNO 3 ( конц.) ; УСЛОВИЯ: H 2 SO 4 (конц.) E=NO 2 + H N О 3 H 2 S O 4 N О 2 H 2 О + (конц.) (конц.) + нитробензол Образование электрофильной частицы под действием катализатора:
34 3) Сульфирование Реагент H 2 SO 4 конц. ( SO 3 ) E=SO 3 ) H 2 S O 4 S О 3 S O 3 H H 2 О + (конц. + бензолсульфокислота
35 4) Алкилирование – образование гомологов бензола (реакция Фриделя-Крафтса) Реагент R – Г, катализатор AlCl 3, FeCl 3, FeBr 3 E=CH 3 + C H 3 C l Al C l 3 C H 3 H Cl + + метилбензол (толуол)
36 5) Ацилирование (реакция Фриделя-Крафтса)
37 ПРАВИЛА ЗАМЕЩЕНИЯ В БЕНЗОЛЬНОМ КОЛЬЦЕ Первый заместитель встает в любое положение и влияет на распределение электронной плотности в кольце. 2. По влиянию на распределение электронной плотности заместители делятся на два рода. NB!
38 C H 3 B r 2 Al B r 3 C H 3 C H 3 Br Br + + + 2HBr 1-бром-2-метилбензол 1-бром-4-метилбензол Заместители первого рода - усиливают электронную плотность в кольце, активируют реакции S Е, орто-,пара – ориентанты: R, CH 2 =CH-, OH, NHR, NR2, NH2, OR, (Cl, Br, I)
S O H O O B r 2 F e B r 3 Br S O 3 H + + HBr 39 Заместители второго рода – уменьшают электронную плотность в кольце, дезактивируют реакции S E, мета – ориентанты: 3- бромбензолсульфокислота
40 ЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА НА ОСНОВЕ БЕНЗОЛА
41 Фенолокислоты Фенолокислоты — это ароматические кислоты, в молекуле которых одновременно с карбоксильной группой имеется фенольный гидроксил. Наибольшую физиологическую активность проявляет - о-гидроксибензойная, или салициловая, 2- гидроксибензойная кислота (салициловая)
42 ЭФИРЫ САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ Метилсалицилат Methylii salicylas Метиловый эфир салициловой кислоты. С 8 Н 8 О 3 Производные салициловой кислоты – физиологически активные вещества. Одно из них производное – метилсалицилат. Применяется наружно (из-за раздражающего действия) как обезболивающее, жаропонижающее и противовоспалительное средство, чаще в смеси с хлороформом и жирными маслами для втирания при суставном ревматизме.
43 Фенилсалицилат ( салол) Phenylii salicylas C 13 H 10 O 3 Фениловый эфир салициловой кислоты. Ф. является эфиром салициловой кислоты и фенола. Впервые он был получен М. В. Ненцким в 1886 г. Обладая способностью проходить желудок неизмененным, фенилсалицилат применяется часто в качестве материала для покрытия пилюль, когда бывает необходимость, чтобы эти пилюли прошли без изменения через желудок и выделили свои ингредиенты в кишечнике.
44 Ацетилсалициловая кислота (аспирин) Acidum acetylsalicylicum C 9 H 8 O 4 2-(ацетилокси)-бензойная кислота. Салициловая кислота впервые была получена путем окисления салицилового альдегида, содержавшегося в растении Таволге (род Spireae ). Отсюда её первоначальное название – спировая кислота, с которым связано название аспирин («а» обозначает ацетил). Ацетилсалициловая кислота в природе не найдена.
45 АРОМАТИЧЕСКИЕ МНОГОЯДЕРНЫЕ КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ С 10 Н 8 - нафталин С - sp 2 -плоский скелет 4 х 2 + 2 = 10 е – по правилу Хюккеля С 14 Н 10 - антрацен 4 х 3 + 2 = 14 е С 14 Н 10 фенантрен 4 х 3 + 2 = 14 е π -электронное облако охватывает все атомы углерода циклов
46 Многие биоактивные вещества имеют аналогичную структуру, поэтому конденсированные углеводороды используют в синтезе лекарственных препаратов. Например, структура фенантрена лежит в основе стероидов и алкалоидов ряда морфина.
47 Структура тетрацена – в тетрациклиновых антибиотиках. Эти антибиотики представляют собой производные частично гидрированного нафтацена – соединения, состоящего из четырех линейно конденсированных шестичленных карбоциклов. Тетрациклины обладают широким спектром антимикробного действия и могут быть использованы даже при вирусных заболеваниях.
Некоторые многоядерные конденсированные углеводороды обладают канцерогенными свойствами. Они изучаются в связи с проблемами раковых заболеваний. Из холестерина в организме может образовываться метилхолантрен
Метилхолантрен - сильнейший канцероген.Образованный в организме при нарушении обмена холестерина, он накапливается в предстательной железе, вызывает рак простаты.
3, 4 – бензпирен содержится в табачн o м дыме, легко окисляется по связям (1,2 и 3,4). Вступает во взаимодействие с NH 2 - группами гуанина (в ДНК), что приводит к необратимым изменением в ДНК и возникновению раковых заболеваний клеток.
51 Химические свойства конденсированных систем Химические свойства подобны свойствам бензола но, в связи с неполной выравненностью электронной плотности, имеют особенности: а) S Е протекают легче, чем в бензоле б) достаточно активны в реакциях присоединения и окисления
52 Химические свойства конденсированных систем Химические свойства подобны свойствам бензола но, в связи с неполной выравненностью электронной плотности, имеют особенности: а) S Е протекают легче, чем в бензоле б) достаточно активны в реакциях присоединения и окисления
53 1. S Е протекают в более мягких условиях, чем в бензоле Для нафталина образуется преимущественно α -продукт - нафталин- сульфокислота - нафталин сульфокислота
54 Замена сульфогруппы на гидроксильную в β – нафталинсульфокислоте приводит к образованию β – нафтола, который используется в медицине как дезинфицирующее средство.
55 2. Реакции присоединения протекают легче в фенантрене и антрацене, чем в нафталине (в положениях 9, 10). C 6 H 6 < нафталин < фенантрен, антрацен (в пол. 9, 10) C 10 H 18 – декалин (декагидронафталин) 9, 10 – дибром- 9, 10 – дигидрофенантрен + 5 H 2 N i 3 0 0 o 9 1 0 + B r 2 B r B r
56 3. Менее устойчивы к окислению
Физико-химические методы исследования и идентификации ароматических соединений. Электронная спектроскопия При поглощении молекулой вещества электромагнитного излучения,соответствующего УФ (180-400 нм) и видимой (400-800нм) областям спектра происходит определенный переход валентных электронов.
Энергия электронного перехода связана с частотой электромагнитного излучения ν и длиной волны λ соотношением Δ Е= h ν = hc/ λ, где h -постоянная Планка,а с -скорость света Электронный спектр записывается в виде графика зависимости интенсивности поглощения от длины волны
Положение полос поглощения в УФ- спектре зависит от строения молекул Структурные группы (кратные связи, ароматические фрагменты),обусловливающие избирательное поглощение УФ-света, называются хромофорами,. Ауксохромы - группы,вступающие в р, π -сопряжение с хромофорами ( NH 2, OH, SH и др.) Для бензола характерны три полосы поглощения- 180 нм, 204 нм и в области 230-26- нм..
Если вводить заместители,вступающие с бензолом в сопряжение то наблюдается значительное смещение полос с увеличением их интенсивности
Применение метода электронной спектроскопии Идентификация органических соединений-сравнение спектра исследуемого соединения со спектрами соединений известной структуры. Изучение кинетики и контроль за ходом реакции. Изучение пространственного строения. Количественный анализ содержания действующих компонентов в составе лекарственной формы
ИК-спектроскопия является распространенным спектральным методом. В этом виде спектроскопии установлены четкие эмпирические закономерности,связывающие структуру вещества с параметрами спектра. Применение ИК-спектроскопии: Идентификация и установление строения вещества. Анализ смесей. Кинетический контроль за ходом реакции Изучение внутри- и межмолекулярных взаимодействий
ИК-спектр возникает при поглощении веществом электромагнитного излучения с длиной волны от 2,5 до 25 мкм (4000-400см -1
. Поглощенная веществом энергия преобразуется главным образом в энергию колебания атомов, и молекула переходит в возбужденное колебательное состояние. Молекула поглощает ИК-излучение с такими частотами, с какими колеблются отдельные связи в молекуле. Некоторые группы атомов поглощают частоты в узком интервале частот независимо от строения остальной части молекулы .Это-характеристические частоты и группы. CH,CH 2,CH 3,OH,NH 2,SH, и группы с кратной связью : CO,SO 2,NO,CN и др. Они собраны в таблицы и используются при интерпретации ИК-спектров. Интенсивность полос оценивается только качественно ( сильная,средняя,слабая, переменная. )
Биологически важные гетероциклические соединения
Гетероциклическими называются циклические органические соединения, в состав цикла которых, помимо атомов углерода, входят один или несколько атомов других элементов (гетероатомов ).
69 Гетероциклические соединения Пятичленные гетероциклы ( π -избыточные) - С одним гетероатомом - С двумя гетероатомами Шестичленные гетероциклы ( π -недостаточные) - С одним гетероатомом - С двумя гетероатомами
= СН заменили на N = C 5 H 5 N Доказательства ароматичности: 1) Плоский скелет из -связей, N – в SP 2 2) π е облако замкнуто, содержит 4 х 1 + 2 = 6 е ( правило Хюккеля) N вступает в π – π сопряжение и оттягивает электронную плотность на себя ( ЭО N > ЭО C ), в результате в кольце пиридина электронная плотность меньше, чем в С 6 Н 6. I. П И Р И Д И Н
• • Атом N называют пиридиновым – на внешней sp 2 -гибридизованной атомной орбитали располагается неподеленная электронная пара, которая придаёт основные свойства С 5 Н 5 N.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА π -недостаточных систем Реакции S Е. Меньшая реакционная способность, чем у С 6 Н 6.. Реакции S E затруднены..Функциональная группа встает в β -положение. Основные свойства( у атома N ). Реакции S N в -положение
β β – пиридинсульфокислота - антиметаболит, структурный аналог – β – пиридинкарбоновой кислоты. (витамина РР) Реакции S Е. а) сульфирование
β - пиколин ( β – метилпиридин ) Окисление гомологов
N C O N H 2
В организме свободная никотиновая кислота быстро превращается в амид никотиновой кислоты. Избыток никотиновой кислоты и её амида выводится из организма с мочой в виде главным образом N - метилникотинамида и частично некоторых других их производных. N + CONH 2 CH 3 N - метилникотинамид
Амид никотиновой кислоты - в медицине как лекарственное средство при таких заболеваниях как: Диабет. Способно в определенной степени предотвращать повреждение поджелудочной железы, приводящее к утрате организмом способности вырабатывать собственный инсулин Остеоартри т. Никотинамид также уменьшает боли и улучшает подвижность суставов при остеоартрите. Профилактика и лечение пеллагры
В организме свободная никотиновая кислота быстро превращается в амид никотиновой кислоты. Избыток никотиновой кислоты и её амида выводится из организма с мочой в виде главным образом N - метилникотинамида и частично некоторых других их производных. N + CONH 2 CH 3 N - метилникотинамид
Амид никотиновой кислоты - в медицине как лекарственное средство при таких заболеваниях как: Диабет. Способно в определенной степени предотвращать повреждение поджелудочной железы, приводящее к утрате организмом способности вырабатывать собственный инсулин Остеоартри т. Никотинамид также уменьшает боли и улучшает подвижность суставов при остеоартрите. Профилактика и лечение пеллагры
2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА гидроксид пиридиния хлорид пиридиния
3. РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ (ГИДРИРОВАНИЕ) ПРОТЕКАЮТ В БОЛЕЕ МЯГКИХ УСЛОВИЯХ, ЧЕМ В С 6 Н 6 Na + C 2 H 5 OH + 3Н 2 ИЛИ Ni, t ПИПЕРИДИН, входит в состав промедола
Встречается во многих алкалоидах: никотин, кониин Алкалоиды – гетероциклические азотсодержащие основания растительного происхождения, обладающие выраженным физиологическим действием
яд, выделенный из болиголова: этим веществом был отравлен Сократ
Никотин Молекула никотина содержит ядро пиридина и метилированного у азота пирролидина (гидрированного пиррола): Никотин в виде солей лимонной и яблочной кислот содержится в листьях табака tabacum, откуда его и получают. Содержание никотина в табаке достигает 3% и более.
4. РЕАКЦИИ S N α + NaNH 2 + NaH α – аминопиридин
ВДЫХАНИЕ ПАРОВ ПИРИДИНА МОЖЕТ ПРИВЕСТИ К ТЯЖЕЛОМУ ПОРАЖЕНИЮ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ ГОМОЛОГ ПИРИДИНА β – ПИКОЛИН ПРЕВРАЩАЕТСЯ В НИКОТИНОВУЮ КИСЛОТУ, НИКОТИНАМИД, КОТОРЫЕ ИЗВЕСТНЫ КАК ДВЕ ФОРМЫ ВИТАМИНА РР, ДИЭТИЛАМИД НИКОТИНОВОЙ КИСЛОТЫ – КОРДИАМИН – ЭФФЕКТИВНЫЙ СТИМУЛЯТОР ЦНС ПИПЕРИДИН ВХОДИТ В СОСТАВ ПРОМЕДОЛА, ВСТРЕЧАЕТСЯ ВО МНОГИХ алкалоидах.
II. Хинолин ( бензопиридин ) – ароматическое соединение, содержит пиридиновое и бензольное кольцо, относится к π -недостаточным системам. Имеет плоский σ- скелет и единую сопряженную систему из десяти p – электронов. 1 2 3 4 5 6 7 8
В реакциях S E атаке подвергается бензольное кольцо ( кольцо пиридина является π – недостаточным ). Замещение протекает в положении 5 или 8. В реакции S N может вступать только π – недостаточное пиридиновое кольцо (положения 2 и 4 ).
хинолин-8-сульфокислота 8-гидроксихинолин H 2 SO 4 - H 2 O NaOH, t - NaHSO 3 OH SO 3 H N Реакция сульфирования лежит в основе получения 8 – гидроксихинолина.
Антибактериальным действием обладают такие производные 8 – гидроксихинолина, как энтеросептол (8 – гидрокси – 7 иод – 5 хлорхинолин) OH I Cl
и нитроксолин, или 5 – НОК (8 – гидрокси – 5 – нитрохинолин), который может быть получен нитрованием 8 – гидроксихинолина OH OH NO 2 HNO 3 - H 2 O
Бактерицидное действие средств на основе 8 – гидроксихинолина заключается в их способности связывать в прочные комплексы ионы Ме (Со 2+, С u 2+, Bi 3+ и другие). Таким путем происходит выведение микроэлементов, необходимых для жизнедеятельности кишечных бактерий. хелат 8-гидроксихинолина
III. ИЗОХИНОЛИН ВХОДИТ В СОСТАВ АЛКАЛОИДОВ МОРФИНА И ПАПАВЕРИНА
Применяют морфин как болеутоляющее средство при травмах и различных заболеваниях, сопровождающихся сильными болевыми ощущениями
А так же при подготовке к операции, при бессоннице, иногда при сильном кашле.
Гетероциклы, содержащие два атома азота называются диазины и различаются взаимным расположением атомов азота. пиридазин пиримидин пиразин Шестичленные гетероциклы с несколькими гетероатомами
менее основный (2 N конкурируют) почти не вступает в S Е Особенности реакционной способности
входит в состав: а) нуклеиновых кислот в форме NH 2 – и ОН –производных пиримидин (урацил,тимин,цитозин) б) витамина В 1 – тиамина, о диного из важнейших витаминов. В 1 содержит два гетероцикличиских кольца – пиридиновое и тиазольное, связанные метиленовой группой
Пиримидиновые основания Пиримидин Урацил Ura (2,4-диоксопиримидин) Тимин Thy (5-метил-2,4-диоксопиримидин, 5-метилурацил Цитозин Cyt (4-амино-2-оксопиримидин)
Играет важную роль в метаболизме углеводов и жиров. Незаменим для утилизации глюкозы Поддерживает работу сердца,нервной и пищеварительной систем. Недостаток витамина в пище приводит к тяжелому заболеванию «бери-бери»
0,96мкг 0,48мкг 0,51мкг 0,72мкг
Пятичленные гетероциклические соединения
пиррол фуран тиофен ДОКАЗАТЕЛЬСТВА АРОМАТИЧНОСТИ 1) Замкнутые, циклические, плоские скелеты (атомы углерода и азота в sp 2 гибридизации ) 2) 4n + 2 = 4 х 1 + 2 = 6 (е) π – избыточные,т.к. N ( O ) вступает в р- π сопряжение,электронная плотность в кольце увеличивается,кроме того, 6 е приходится на 5 атомов цикла.В результате электронная плотность в пирроле > C 6 H 6 Пятичленные гетероциклические π – избыточные системы
H 2 O, Al 2 O 3, t o NH 3 H 2 S H 2 O H 2 S NH 3 ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
I. ФУРАН
ПИРРОЛ
Пиррольный атом азота имеет неподеленную электронную пару и участвует в р- p сопряжении. Связь N –Н ослабляется, и пиррол проявляет кислотные свойства.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА π -избыточных систем 1) Реакции S Е. Большая реакционная способность, чем у С 6 Н 6 а) алкилирование б) галогенирование в) ацилирование г) сульфирование д) нитрование 2) Слабокислые свойства
а) алкилирование б) галогенирование
б) галогенирование
Пиррол и фуран обладают свойствами ацидофобности (т.е. разрушаются в кислой среде. Реагент не должен содержать Н + ) Тиофен – более ароматичен, не боится кислоты.
б) сульфирование + С 5 Н 5 N · SO 3 + С 5 H 5 N пиридинсульфотриоксид α -пирролсульфокислота
г) нитрование α -нитрофуран
2 ) Слабокислые свойства (Н Ме) + NaNH 2 + NH 3 пирролнатрий
3) восстановление пиррола: 4 [H] пирролидин Входит в состав лекарственных средств, некоторых алкалоидов, α -аминокислоты пролина.
Пиррол образует кольца из четырех пиррольных циклов – порфиновые, (если водород замещается, то – порфириновые). Входит в состав хлорофилла, гемоглобина.
При биологическом окислении в печени гемоглобина и других порфиринсодержащих метаболитов образуются билирубиноиды. Они содержат линейную тетрапиррольную структуру. Наиболее важный - - билирубин имеет оранжевую окраску.Билирубины-пигменты желчи
- δ Слабая NH- кислота. Вступает в реакции S E (положение 3 ). Биологически активные производные –триптофан и продукты его метаболизма (серотонин)
Триптофан – α -амино- β -( β ‘ -индолил) пропионовая кислота. Входит в состав полипептидов растительных и животных организмов. Участвует в реакции гидроксилирования (получение 5-гидрокситриптофана, который подвергается декарбоксилированию с образованием 5-гидрокситриптамина(серотонина ) . Серотонин является одним из нейромедиаторов головного мозга. Нарушение его нормального обмена ведет к шизофрении. Гормон удовольствия.
пиридиновый имидазол III. Имидазол пиррольный
Имидазол- амфотерное соединение 1. Проявляет с лабокислотные свойства за счет пиррольного N 2. Слабоосновные – за счет пиридинового N образует соли с сильными кислотами и щелочными металлами NH кислотная группа и – N= основная образуют межмолекулярные водородные связи
Гистидин - α -амино- β -(4 (5)‘ -имидазолиллил) пропионовая кислота. Входит в состав многих белков-глобина Участвует в ферментативных реакциях ( кислотный и основной катализ ) Гистамин – биогенный амин, продукт декарбоксилирования гистидина, имеет отношение к аллергическим реакциям организма
Важнейшая конденсированная гетероциклическая система – пурин состоит двух сочлененных колец – имид a зола и пиримидина. пурин N N H N N 1 3 4 5 6 7 8 9 2
Устойчив к действию окислителей Хорошо растворяется в воде Амфотерен, образует соли не только с сильными кислотами, но (благодаря наличию NH – группы) и со щелочными Ме. ! Наиболее важны гидрокси – и аминопурины, принимающие активное участие в процессах жизнедеятельности.
Азотистые основания(нуклеиновые)- гетероциклические соединения, производные пурина и пиримидина. Пуриновые основания Аденин (6-аминопурин) Гуанин Gua (2-амино-6-оксопурин) Пурин
Гипоксантин, ксантин, мочевая кислота – продукты превращения нуклеиновых кислот в организме гипоксантин ксантин мочевая кислота
К пуриновым алкалоидам относятся: Эти алкалоиды оказывают возбуждающее действие на центральную нервную систему. теофиллин (чай) кофеин (чай, кофе) теобромин (какао)
128 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
