compuși heterociclici. A. Distilarea chinolinei în apă

21.03.2022

Laringe

Mol. m. 79,1; incolor lichid cu caracteristici speciale. miros; p.p. -42,7°C, p.b 115,4°C/760 mmHg Art., 13,2°C/10 mmHg; 0,9819: 1,5095; m 7,30 x x 10 -30 C m; g 3,7 10-2 N/m (25 0 C); h 0,885 mPa s (25°C); Cu p 135,62 kJ/mol K) (17 0 C), - 2783 kJ/mol. Miscibil din toate punctele de vedere cu apa și majoritatea org. r-tutori; formează un amestec azeotrop cu apa (bp 94 0 C, 58% în greutate P.).

P.-bază ( R K a 5.20). De la inorg. to-tami formează săruri stabile, cu halogenuri de alchil -saruri de piridiniu , cu compuşi cu halogenuri metalice, S02, S03, Br2, H2O. Derivaţi tipici: (C5H5N HCI) 2 PtCl2 (p.t. 262-264°C, cu descompunere), C5H5N HCI 2HgCl2 (p.t. 177-178°C).

Posedă aromatice. Sf. tu; conține 6p-electroni, formând un singur sistem închis, într-un roi din cauza negativului. inducţie efectul atomului de N, densitatea electronică a atomilor de C, în special în pozițiile 2, 4 și 6, este redusă (heterociclu p-deficient).

Electrof. substituția se desfășoară cu mare dificultate (P. este aproape de nitrobenzen în ceea ce privește capacitatea sa de electrof. substituție) și merge în poziția 3. Majoritatea acestor raioane procedează într-un mediu acid, într-o tăietură a Comm. P. nu mai este el însuși, ci sarea lui. P. este nitrat numai sub acţiunea NaNO3 sau KNO3 în H2SO4 fumos la t-re 300 0 C, formând 3-nitropiridină cu un randament mic; sulfonat cu oleum în prezenţă de sulfat de Hg la 220-270 0 C la acid piridin-3-sulfonic. Sub acţiunea acetatului de mercur asupra P. la 155 0 C se formează 3-piridilmercuracetat; la derivaţii t-rah-di- şi polisubstituiţi mai mari. Acţiunea Br 2 în oleum la 300 0 C conduce la un amestec de 3-bromo- şi 3,5-dibromo-piridine. La un t-re mai mare (aprox. 500 0 C), reacţia se desfăşoară după un mecanism radical; produse p-țiune - 2-bromo- și 2,6-dibromopiridine. Reacțiile radicale includ și interacțiunea lui P. cu hidratul de fenildiazoniu (reacția Gomberg-Bachmann-Hey), rezultând un amestec care conține 55% 2-fenil-, 30% 3-fenil- și 15% 4-fenil-piridină.

substituția nucleofilă în P. are loc la pozițiile 2 și 4 și este mai ușoară decât în benzen, de exemplu, sinteza 2-aminopiridinei în timpul interacțiunii P. cu amida de sodiu (vezi. Reacția Chichibabina ).

P., de regulă, este rezistent la agenții oxidanți, cu toate acestea, sub acțiunea peracizilor, formează cu ușurință N-oxid de piridină (vezi. N-oxizi de amine) în Krom, densitatea electronilor pe atomii C-2 și C-4 este crescută față de P. La 300 0 C, sub acțiunea FeCl 3, P. se oxidează într-un amestec de dipiridili izomeri ai f-ly total. C5H4N-C5H4N. Catalitic hidrogenare în prezența Pt sau Ni, reducerea Na în alcool, precum și electrochimic. recuperarea duce la piperidină (aceasta din urmă metodă este folosită în industrie). Restaurarea mai rigidă a P. este urmată de scindarea unui ciclu și dezaminare.

Adăugarea carbenelor la P. sau deprotonarea ionilor de N-alchilpiridiniu duce la iluri de piridiniu de f-ly general I, interacțiunea P. cu nitrenii sau deprotonarea sărurilor de N-aminopiridiniu duce la imine de piridinium de f-ly general. II.

Comm. de ambele tipuri intră cu ușurință în cicloadiția p-țiune, caracteristică sistemelor 1,3-dipolare. P. alocă în principal din Kam.-ug. rășină (conținut cca. 0,08%), produse uscate de distilare din lemn, turbă sau os. Sintetic, ar putea. urma primita. reactii:

P. şi derivatele sale-bază alcaloizi piridinici , precum și mulți alții. miercuri medicinale. P. este folosit și în sinteza coloranților, insecticidelor și este folosit pentru denaturarea alcoolului. Complexul lui P. cu SO3-piridinsulfotrioxid este un agent de sulfurare usoara; agent de bromurare C5H5NBr2HBr; C 5 H 5 N HCl-reactiv pentru deshidratarea epoxizilor și N-dezalchilare, C 5 H 5 N H 2 Cr 2 O 7 - agent de oxidare. P. este un solvent bun, incl. pentru multi inorg. săruri (AgBr, Hg 2 Cl 2 etc.). MPC vapori P. în aer ~ 0,005 mg/l, deci inflamabil. 23,3 0 C.

P. a fost izolat pentru prima dată de T. Andersen în 1849 din ulei de oase; Structura lui P. a fost stabilită de J. Dewar și P. Kerner în 1869.

Pentru derivatele lui P., vezi

Piridină este un reprezentant al heterociclurilor cu șase membri cu un heteroatom, care este atomul de azot

Monometilpiridinele sunt numite picoline, dimetilpiridinele sunt numite lutidine, trimetilpiridinele sunt numite colidine. Un inel de piridină saturat se numește piperidină.

Piridina este cunoscută din 1851, când a fost izolată din uleiul de oase, iar ceva mai târziu din gudron de cărbune (1854).

Metode de achiziție. După cum sa menționat deja, piridina este izolată din gudronul de cărbune. Din păcate, conținutul său în această sursă nu depășește 0,1%.

Dintre metodele sintetice de obținere a piridinei sunt importante metodele bazate pe transformările acroleinei și aldehidelor saturate și nesaturate.

Conform metodei lui Chichibabin (1937), piridinele substituite se obțin din aldehide și amoniac (este mai bine să se folosească aldehidă amoniac) prin încălzire la 250 o C în prezența acetatului de amoniu.

Aldehidele nesaturate pot reacționa și cu amoniacul.

Sinteza practic importantă a piridinelor substituite se bazează pe încălzirea unui amestec de hidrocarbură dienică și nitril la 400 o C

A fost dezvoltată o metodă de obținere a piridinei din acetilenă și amoniac Reppe. Reacția are loc în prezența catalizatorilor complecși de nichel sau cobalt

Un compus cu un inel de piridină saturat, piperidina, poate fi preparat prin încălzirea clorhidratului de pentametilendiamină.

Din sinteze mai complexe, prezentam sinteza colidinei conform Ganchu. În această sinteză, esterul etilic al acidului 2,4,6-trimetil-1,4-dihidropiridin-3,5-dicarboxilic este obţinut din ester acetoacetic şi aldehidă (ca aldehidă amica). În produsul rezultat, doi hidrogeni sunt oxidați cu acid azot, creând astfel un inel piridinic substituit. Aceasta este urmată de etapa de hidroliză și decarboxilare.

Proprietăți chimice. Piridina este un hexagon aproape regulat, ai cărui atomi se află în același plan. Geometric, inelul piridinic este similar cu inelul benzenic.

Atomii de carbon din piridină sunt în sp 2 - stare hibridă. Pentru formarea unui sextet aromatic, cinci atomi de carbon dau câte un electron p fiecare, iar al șaselea electron furnizează un atom de azot, unul care nu participă la hibridizare. Axa acestui orbital este perpendiculară pe planul de localizare al tuturor atomilor și legăturilor inelului piridinic. Dintre cei trei orbitali hibrizi de azot, doi sunt folosiți pentru formare σ -se leagă cu doi atomi de carbon învecinați, iar perechea singură de electroni se află în al treilea orbital

În conformitate cu structura dată, piridina este o formațiune ciclică, plană, cu un număr Hueckel R-electroni (4n+2=6 la n=1) si are caracter aromatic. În plus, datorită perechii singure de electroni de azot - bazicitate.

Imaginea structurii piridinei este completată de un moment dipol semnificativ (2.26 D) piridină, datorită electronegativității ridicate a atomului de azot, precum și distribuției neuniforme a densității π -nor de electroni la atomii heterocicli. Metoda orbitală moleculară Hückel a dat următoarea distribuție π -sarcini pe atomii inelului piridinic

Compușii ciclici în care ciclurile sunt formate nu numai de atomi de carbon, ci și de atomi de alte elemente - heteroatomi (O, S, N) - sunt numiți heterociclici. Compușii heterociclici sunt împărțiți în funcție de dimensiunea inelului și de numărul de heteroatomi din inel.

Dintre acești compuși, compușii heterociclici cu cinci și șase membri sunt de cea mai mare importanță. Compușii heterociclici tipici sunt aromatici. Cu toate acestea, prezența unui heteroatom afectează distribuția densității electronilor. De exemplu, în heterociclurile cu cinci membri (în furan, tiofen, pirol), densitatea electronilor este deplasată de la heteroatom către inel și este maximă în pozițiile a. Prin urmare, în pozițiile a, reacția de substituție electrofilă (SE) are loc cel mai ușor.

În ciclurile cu șase membri (de exemplu, piridină), un heteroatom legat de carbon printr-o legătură dublă trage densitatea de electroni p a ciclului pe sine, astfel încât densitatea de electroni din molecula de piridină este scăzută în pozițiile a și g. Acest lucru este în concordanță cu orientarea preferată către aceste poziții a reactanților în substituția nucleofilă (SN). Deoarece în piridină densitatea electronică este mai mare în poziția b -, reactivul electrofil este orientat în poziția b -.

Când studiați heterocicluri cu doi heteroatomi, acordați o atenție deosebită pirimidinei și derivaților săi: uracil, timină, citozină. Nucleul pirimidinic se găsește în numeroase produse naturale: vitamine, coenzime și acizi nucleici:

În poziția 5 are loc substituția electrofilă pentru pirimidină; nucleofil (ca la piridină) este dificil și atomul de carbon din pozițiile 4 și 6 este atacat.

Un sistem heterociclic complex format din două heterocicluri fuzionate - pirimidină și imidazol se numește miez de purină.

Grupul purinic sta la baza multor compusi, in primul rand acizi nucleici, in care intra sub forma de baze purinice: adenina (6-aminopurina) si guanina (2-amino-6-oxipurina).

De interes este derivatul de oxigen al purinei - acid uric (2,6,8 - trioxipurina).

Laboratorul #8

Obiectiv: studiul proprietăților chimice ale compușilor heterociclici

Reactivi si echipamente:

1) Antipirină,

2) FeCl3 - 0,1n,

3) amidopirină,

4) H2SO4-2n,

5) NaNO2 - 0,5n,

6) piridină, NaOH - 2n,

7) acid uric, HCI - 2n,

8) soluție saturată de NH4Cl,

9) acid picric sat. soluţie,

10) hârtie de turnesol,

11) albastru de bromtimol,

12) microscop,

13) eprubete.

Experiența 8.1 Reacții ale antipirinei și amidopirinei (piramidonă)

Cu clorură de fier (III).

Puneți câteva cristale de antipirină într-o eprubetă, adăugați două picături de apă și o picătură de 0,1 N. FeCl3. O culoare roșu-portocaliu intensă și persistentă se dezvoltă imediat și nu dispare în picioare. Pentru comparație, puneți mai multe cristale de amidopirină (piramidonă) într-o altă eprubetă. Adăugați două picături de apă și o picătură de 0,1N. FeCl3. O culoare violet apare și dispare rapid. Adăugați încă trei picături de clorură de fier (III) deodată. Culoarea va reapărea, va dura puțin mai mult, dar se va estompa treptat. Colorarea antipirinei din clorura de fier (III) se datorează formării unui compus complex - feropirină.

Amidopirina este un derivat al antipirinei. Atomul de hidrogen mobil din poziţia 4 este înlocuit în acest caz cu o grupare dimetilamino.

Apariția culorii se datorează oxidării amidopirinei cu clorură de fier (III). Prin urmare, culoarea este instabilă, iar un exces de clorură de fier (III) dăunează reacției.

Aceste reacții sunt utilizate în practica farmaceutică pentru a recunoaște antipirină și amidopirină și pentru a le distinge unele de altele. Având în vedere acest lucru, aceste reacții ar trebui făcute pentru comparație în paralel în două eprubete.

Experiența 8.2 Reacții ale antipirinei și amidopirinei cu acidul azot

Se pun mai multe cristale de antipirină într-o eprubetă, se adaugă două picături de apă, o picătură de 2n. H2SO4 şi o picătură de 0,5n. NaNO2. Va apărea o culoare verde smarald, care dispare treptat, mai ales rapid cu un exces relativ de nitrit de sodiu. Pentru comparație, puneți mai multe cristale de amidopirină într-o altă eprubetă, adăugați două picături de apă, o picătură de 2n. H2SO4 şi o picătură de 0,5n. NaNO2. Apare o culoare violet foarte instabilă. Dacă culoarea dispare prea repede, adăugați puțin mai multă amidopirină. Reacția cu antipirină se desfășoară conform ecuației:

Cu amidopirină se formează produse de oxidare colorate.

Ca și reacțiile de mai sus cu clorură de fier (III), ambele reacții sunt utilizate în practica farmaceutică pentru a recunoaște antipirina și amidopirina și a le distinge unele de altele. Prin urmare, acestea ar trebui făcute în paralel în două eprubete.

Experiența 8.3 Precipitarea hidroxidului de fier (III) cu o soluție apoasă

Piridină

Se pun două picături dintr-o soluție apoasă de piridină într-o eprubetă și se adaugă o picătură de FeCl 3 0,1 N. Fulgii bruni de hidroxid de fier Fe(OH) 3 precipită imediat pentru a forma sare clorhidrat de piridină (clorhidrat de piridină), care este ușor solubilă în apă.

Formarea hidroxidului de fier (III) confirmă proprietățile de bază ale piridinei.

Scrieți o schemă pentru formarea clorhidratului de piridină (clorură de piridină) în timpul interacțiunii hidratului de oxid de piridină cu clorura de fier (III).

Experiență 8.4 Formarea piridinei picrinei

Folosind o pipetă, puneți o picătură dintr-o soluție apoasă de piridină într-o eprubetă și adăugați trei picături dintr-o soluție apoasă saturată de acid picric. La agitare, ies treptat în evidență cristale de picrat de piridină, asemănătoare unui ac, bine definite. Într-un exces de piridină, cristalele se dizolvă.

Puneți o parte din cristale pe o lamă de sticlă, examinați-le la microscop și desenați forma cristalelor preparatului rezultat în jurnalul de lucru.

Formarea unui picrat de piridină relativ puțin solubil confirmă, de asemenea, caracterul de bază al piridinei. Această reacție este utilizată pentru identificarea piridinei (picratul de piridină se topește la 167 0 C).

Scrieți o schemă pentru formarea picratului de piridină.

Experiență 8.5Solubilitatea acidului uric și a sării sale de sodiu medii în apă

Puneți o cantitate mică (pe vârful unei spatule) de acid uric într-o eprubetă. Adăugați apă picătură cu picătură, scuturând tubul de fiecare dată.

Atenție la solubilitatea slabă a acidului uric în apă. În apa rece, acidul uric este aproape insolubil: 1 parte din el se dizolvă în 39.000 de părți de apă.

După adăugarea a 8 picături de apă, dizolvarea nu este încă vizibilă. Merită, totuși, să adăugați doar 1 picătură de 2n. NaOH, ca soluție tulbure, se limpezește instantaneu datorită formării unei sări de sodiu disubstituite în mediu relativ ușor solubilă. Salvați soluția rezultată pentru experimentele ulterioare.

Acidul uric există în două forme tautomere:

Din forma lactim-enol, se formează așa-numitele săruri ale acidului uric, sau urati, cu alcalii. De fapt, acestea nu sunt săruri, ci enolați.

Natura acidă foarte slab pronunțată a acidului uric determină că din cei trei atomi de hidrogen ai formei de enol posibil teoretic, doar doi pot fi înlocuiți cu sodiu. Sărurile trisubstituite ale acidului uric sunt necunoscute.

Experiență 8.6 Formarea de urat de amoniu puțin solubil

La patru picături dintr-o soluție limpede dintr-o sare de sodiu dibazică medie a acidului uric (experimentul 8.5) se adaugă două picături de soluție saturată de clorură de amoniu. Un precipitat alb de urat de amoniu a precipitat imediat. Se păstrează acest precipitat pentru experimentul următor privind izolarea acidului uric liber (experimentul 8.7).

Scrieți schema de reacție, ținând cont că ambii ioni de sodiu sunt înlocuiți în urat de sodiu cu ioni de amoniu.

Experiența 8.7 Descompunerea uraților sub influența acidului mineral (izolarea acidului uric cristalin)

Folosind o pipetă, aplicați o picătură dintr-o soluție tulbure care conține urat de amoniu pe o lamă de sticlă (experimentul 8.6). Adăugați o picătură de 2n în centrul picăturii. Acid clorhidric. Se observă dizolvarea parțială a precipitatului.

Când sunt privite la microscop, sunt vizibile aglomerări gălbui de urat de amoniu care nu s-au descompus încă și cristale caracteristice de acid uric nou formate sub formă de prisme alungite, asemănătoare pietrelor de copt. Desenați în jurnalul de lucru forma cristalelor preparatului rezultat.

Depunerea cristalelor de acid uric în organism (pietre urinare, ganglioni gutosi etc.) are loc sub influența unei modificări a reacției mediului față de creșterea acidității.

Scrieți o schemă pentru izolarea acidului uric din sarea acestuia.

Lucrare de laborator numărul 9.

Separarea cofeinei de ceai

Obiectiv: izolați și studiați unele dintre proprietățile chimice ale unui compus heterociclic - cofeina

Reactivi si echipamente:

1) ceai negru

2) pulbere de oxid de magneziu

4) cană de porțelan

5) soluție concentrată de HNO3

6) soluție concentrată de amoniac

Experiența 9.1.Sublimarea cofeinei.

Pune 1 lingurita de ceai negru zdrobit intr-un mojar si 2 g de oxid de magneziu intr-un creuzet de portelan sau metal. Se amestecă ambele substanțe și se pune creuzetul pe țiglă. Încălzirea trebuie să fie moderată. Puneți o cană de porțelan umplută cu apă rece deasupra creuzetului. În prezența oxidului de magneziu, cofeina sublimează. Odată pe o suprafață rece, cofeina se depune pe fundul ceștii sub formă de cristale incolore. Încălzirea este oprită, cana este îndepărtată cu grijă din creuzet și cristalele sunt răzuite într-un balon curat.

Experiența 9.2Răspuns calitativ la cofeină.

Pe o farfurie de porțelan se pun câteva cristale de cofeină și se adaugă o picătură de acid azotic concentrat. Se încălzește farfuria până când amestecul de pe ea se usucă. În același timp, cofeina se oxidează și se transformă în acid amalic, de culoare portocalie. Adăugați zece picături de amoniac concentrat, o sare de roșu, care se transformă în violet, se formează culoarea. Această sare se numește murexid, iar reacția se numește murexid.

Scrieți ecuația reacției.

Întrebări de controlat

1. Ce compuși se numesc heterociclici?

2. Clasificarea compuşilor heterociclici?

3. Care este aromaticitatea compuşilor heterociclici?

4. Scrieți formulele heterociclurilor care alcătuiesc aminoacizii.

5. Rolul biologic al purinei și pirimidinei.

PIRIDINA, ei spun. m. 79,1; incolor lichid cu caracteristici speciale. miros; p.p. -42,70C, bp 115,4°C/760 mmHg Art., 13,2°C/10 mmHg; 0,9819: 1,5095; m 7,30 x x 10-30 C m; g 3,7 10-2 N/m (250°C); h 0,885 mPa s (250C); Cp 135,62 kJ/mol K) (170C), - 2783 kJ/mol. Miscibil din toate punctele de vedere cu apa și majoritatea org. r-tutori; formează un amestec azeotrop cu apa (bp 940C, 58% în greutate P.).
P. bază (pKa 5,20). De la inorg. to-tami formează săruri stabile, cu halogenuri de alchil - săruri de piridiniu, cu halogenuri metalice, compuși complexi SO2, SO3, Br2, H2O. Derivaţi tipici: (C5H5N HCI)2PtCI2 (p.t. 262-2640C, descomp.), C5H5N HCI 2HgCl2 (p.t. 177-1780C).
Posedă aromatice. Sf. tu; conține 6p-electroni, formând un singur sistem închis, într-un roi din cauza negativului. inducţie efectul atomului de N, densitatea electronilor la atomii de C, în special în pozițiile 2, 4 și 6, este scăzută (heterociclu p-deficient).
Electrof. substituția se desfășoară cu mare dificultate (P. este aproape de nitrobenzen în ceea ce privește capacitatea sa de electrof. substituție) și merge în poziția 3. Majoritatea acestor raioane procedează într-un mediu acid, într-o tăietură a Comm. P. nu mai este el însuși, ci sarea lui. P. este nitrat numai sub acţiunea NaNO3 sau KNO3 în H2SO4 fumos la t-re 300 0C, formând 3-nitropiridină cu un randament mic; sulfonat de oleum în prezenţă. sulfat de Hg la 220-2700C la acid piridin-3-sulfonic. Sub acţiunea acetatului de mercur asupra P. la 1550C se formează 3-piridilmercuracetat; la derivaţii t-rah-di- şi polisubstituiţi mai mari. Acțiunea Br2 în oleum la 3000C conduce la un amestec de 3-bromo- și 3,5-dibromo-piridine. La un t-re mai mare (aprox. 5000C) p-tion merge doar la un mecanism radical; produse p-țiune - 2-bromo- și 2,6-dibromopiridine. P-ții radicale includ și interacțiunea lui P. cu hidratul de fenildiazoniu (p-țiunea lui Gomberg-Bachmann-Hey), rezultând un amestec care conține 55% 2-fenil-, 30% 3-fenil- și 15% 4-fenil piridină.
Nucleul. substituția în P. are loc la pozițiile 2 și 4 și este mai ușoară decât în benzen, de exemplu, sinteza 2-aminopiridinei când P. interacționează cu amida de sodiu (vezi reacția Chichibabin).
P., de regulă, este rezistent la agenții oxidanți, cu toate acestea, sub acțiunea peracizilor, formează cu ușurință N-oxid de piridină (vezi N-oxizi de amine) în Krom, densitatea electronică pe C-2 și C-4. atomii este crescut în comparaţie cu P. Când 300 0C sub acţiunea FeCl3 P. se oxidează într-un amestec de dipiridili izomeri ai generalului C5H4N-C5H4N f-ly. catalitic hidrogenare în prezență. Pt sau Ni, reducerea Na în alcool, precum și electrochimic. recuperarea duce la piperidină (aceasta din urmă metodă este folosită în industrie). Restaurarea mai rigidă a P. este urmată de scindarea unui ciclu și dezaminare.
Adăugarea carbenelor la P. sau deprotonarea ionilor de N-alchilpiridiniu duce la iluri de piridiniu de f-ly general I, interacțiunea P. cu nitrenii sau deprotonarea sărurilor de N-aminopiridiniu duce la imine de piridinium de f-ly general. II.

Comm. de ambele tipuri intră cu ușurință în cicloadiția p-țiune, caracteristică sistemelor 1,3-dipolare. Elementul alocă hl. arr. din kam.-ug. rășină (conținut cca. 0,08%), produse uscate de distilare din lemn, turbă sau os. Sintetic, ar putea. urma primita. raioane:

P. și derivații săi stau la baza alcaloizilor de piridină, precum și a multor alții. lek. Miercuri. P. este folosit și în sinteza coloranților, insecticidelor și este folosit pentru denaturarea alcoolului. Complexul lui P. cu SO3-piridin sulfotrioxid este un agent de sulfurare usoara; agent de bromurare C5H5NBr2 HBr; Reactiv C5H5N HCl pentru deshidratarea epoxidului și N-dezalchilare, oxidant C5H5N H2Cr2O7. P. este un solvent bun, incl. pentru multi inorg. săruri (AgBr, Hg2Cl2 etc.). MPC vapori P. în aer ~ 0,005 mg/l, deci inflamabil. 23,3 0C.
P. a fost izolat pentru prima dată de T. Andersen în 1849 din ulei de oase; Structura lui P. a fost stabilită de J. Dewar și P. Kerner în 1869.
Pentru derivații lui P., vezi Lutidine, Oxipiridine, Picoline, Săruri de Pyridinium.
Lit.: Chimie organică generală, trad. din engleză, vol. 8, M., 1985, p. 15-117; Piridină și derivații săi. Suppl. ed. de R. A. Abramovitch, pct. 1-4, N. Y., 1974; Pyridine and its derivatives, ed. de E. Klingsberg, pt 1-4, L. - N. Y. - Sydney, 1960-64. L. N. Yahontov.

Compuși heterociclici se numesc astfel de compuși, în ciclurile cărora, pe lângă atomii de carbon, există atomi ai altor elemente (N, O, S etc.), numite heteroatomi.

Compușii heterociclici se împart în grupe: 1) în funcție de numărul de atomi din ciclu, 2) în funcție de numărul de heteroatomi din ciclu; 3) compuși cu cicluri condensate.

Compuși heterociclici cu cinci membri cu un heteroatom:

furan pirol tiofen

Compuși heterociclici cu șase membri cu un heteroatom:

piridină α-piran γ-piran

Compuși heterociclici cu doi heteroatomi:

pirazol imidazol tiazol pirimidină

Heterocicluri cu nuclee condensate:

cromonul indol chinolină

purină

Compușii heterociclici sunt larg răspândiți în natură, fac parte din vitamine, alcaloizi, pigmenți, unii aminoacizi, coloranți, antibiotice etc. Bazele purinice și pirimidinice fac parte din acizii nucleici.

Proprietățile unor compuși heterociclici. Heterocicluri cu cinci membri.

pirol (C 4 H 5 N), al cărui miez face parte din mulți compuși naturali importanți: hemoglobina, clorofila, triptofanul (un aminoacid esențial) etc., este un lichid uleios cu miros de cloroform. În aer, pirolul devine maro din cauza oxidării, se dizolvă bine în alcool și eter, dar slab în apă. Se obține prin distilarea uscată a oaselor degresate sau sintetic, de exemplu, din acid succinic.

Cu o soluție concentrată de KOH, pirolul formează pirol-potasiu, prezentând proprietăți acide.

+H2O

Sub acțiunea acizilor minerali, pirolul suferă polimerizare.

Când pirolul este redus, se formează pirolidină.

+2H2

pirolidină face parte din aminoacizi:

prolina
hidroxiprolina

Derivații pirolici activi din punct de vedere biologic sunt hemoglobina și clorofila.

Hemoglobină – este o proteină complexă constând dintr-o componentă proteică și o parte neproteică - hem, care include nuclee de pirol - un sistem policiclic care conține patru nuclee de pirol - porfină.

Porfin, avand in centru un ion Fe 2+ este colorat in rosu, in timpul tratamentului termic formeaza un ion Fe 3+ si devine gri.

Clorofilă – un pigment de plantă verde care conține un miez de porfină, care este asociat cu Mg2+. Clorofila participă la formarea compușilor organici din CO2 și H2O.

Compuși heterociclici care conțin oxigen.

Furan - - lichid incolor, solubil în apă. Miezul furanului se găsește în forme furanoze de carbohidrați (de exemplu, riboză). Cel mai important derivat al furanului este furfuralul.

furfural de riboză

furfural - lichid uleios cu miros înțepător, în concentrații mici miroase a pâine de secară. Este folosit pentru producerea de fibre de nailon, solvenți, antiseptice, fungicide.

Compuși condensați cu alte cicluri.

Benzopirol (indol) - o substanță cristalină, în concentrații mici are miros de iasomie, în uleiul esențial din care este conținut, în concentrații mari are un miros dezgustător. Indolul este similar chimic cu pirolul. Miezul indolului se găsește în heteroauxină (hormonul de creștere a plantelor), triptofan (un aminoacid esențial), indigo (colorant) și alți compuși.

Compuși heterociclici cu șase membri(compuși heterociclici care conțin oxigen).

Piran (α- și γ-) este o substanță instabilă, derivații săi sunt larg răspândiți în natură, γ-piran și benzopiran (cromon) formează baza moleculelor de coloranți și taninuri vegetale - flavone, antociani și catechine.

flavone sunt pigmenți galbeni ai plantelor (în flori, fructe) și se găsesc în plante sub formă de glicozide.

flavonă

Antocianinele și catechinele sunt foarte asemănătoare ca structură cu flavonele. Antocianine sunt și pigmenți vegetali, culoarea lor variază de la albastru la violet. Culoarea soluției de antociani se modifică în funcție de pH-ul mediului (în mediu acid este roșu, în mediu alcalin este gri).

Flavonele și antocianinele sunt legate genetic și sunt capabile să se transforme una în alta.

flavonă, quercetină antocianică, cianidină

(galben) clorură (roșu)

Catechine au proprietati tannice (ceai, hamei, cirese de pasari etc.), impiedica dezvoltarea mucegaiului, fiind polifenoli.

Flavonele, antocianinele și catechinele se descompun, pierzând culoarea și activitatea vitaminei P, sub influența temperaturii și în prezența ionilor metalici (Fe 3+, Ag +, Cu 2+ etc.). CFeCl 3 dă o culoare închisă (reacție calitativă pentru hidroxil fenolic).

piridina - lichid incolor cu miros neplăcut, solubil în apă. Se obține din gudron de cărbune și sintetic.

În reacții, piridina prezintă principalele proprietăți:

C5H5N + HOH → OH- (hidroxid de piridiniu);

C5H5N + HCI → CI - (clorură de piridiniu).

O soluție apoasă de piridină reacționează cu FeCl3 pentru a forma hidroxid de fier și clorură de piridinium

OH - + FeCl 3 → Fe (OH) 3 + 3Cl -

Când piridina este redusă, se formează piperidină:

Piridină este rezistentă la agenții oxidanți, dar atunci când omologii piridinei sunt oxidați, lanțurile laterale sunt oxidate.

acidul nicotinic β-picolină

Amida acidului nicotinic este o vitamina PP, care se găsește în carne, cartofi, hrișcă etc.

eu nucleii de piridină și pirolidină formează nicotină, care este conținută în tutun sub formă de sare de acizi citric și malic; este o otravă pentru inimă.

Derivați de pirimidină și purină.

Heterocicluri cu șase membri cu doi heteroatomi - derivați de pirimidină:

uracil (U) timină (G) citozină (C)

Heterocicluri topite -derivați de purină.

adenina(A) guanina(G)

Toate aceste baze azotate heterociclice fac parte din acizii nucleici, care joacă un rol extrem de important în procesele vitale ale organismelor.

Acizi nucleici sunt polimeri formați în timpul condensării nucleotidelor - compuși chimici formați din reziduuri de acid fosforic, o componentă carbohidrată și una dintre bazele purinice sau pirimidinice. Există două tipuri de acizi nucleici. Acidul dezoxiribonucleic (ADN) conține dezoxiriboză ca componentă carbohidrată, iar adenina, guanina, citozina și timina sunt baze heterociclice:

dezoxiriboză

R
acidul ibonucleic (ARN) constă dintr-un carbohidrat de riboză și baze heterociclice - adenină, guanină, citozină, uracil.

ARN-ul și ADN-ul diferă unul de celălalt nu numai în carbohidrați, ci și în baze heterociclice: acidul ribonucleic conține uracil, iar acidul dezoxiribonucleic conține timină.

Polimerizarea nucleotidelor are loc datorită formării unei legături eterice între H3RO4 a unei nucleotide și a treia pentoză hidroxil:

baza azotata - zahar

reziduu H3RO4

baza azotata - zahar

reziduu H3RO4

Polinucleotide(ADN sau ARN). Informația ereditară a unei celule este codificată de o anumită secvență de baze din molecula de ADN, construită sub forma unei duble elice de ARN, iar secvența de nucleotide a unei elice este, parcă, reflectată în cealaltă. ARN-ul se formează sub forma unei singure helix.

HIDROCARBURI 8

Hidrocarburi aciclice 9

Hidrocarburi aliciclice 15

Hidrocarburi aromatice 17

HIDROCARBURI HALOGENATE 21

COMPUȘI ELEMENTO-ORGANICI 22

ACIZI ORGANICI 33

OXIACIDE (HIDROXIACIDE) 39

Fosfatide 51

Stearine 54

CARBOHIDRATI 57

Monozaharide 57