Введение в химию гетероциклических соединений

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Введение в химию гетероциклических соединений

Содержание

2. Гетероциклические соединения – органические вещества, молекулы которых имеют циклические структуры и содержат в составе циклов наряду
3. Применение и роль гетероциклических соединений Многочисленные гетероциклические соединения играют важную роль в биологии, медицине, сельском хозяйстве
4. анальгин
5. В зависимости от числа атомов, образующих гетероциклы, различают трех-, четырех-, пяти-, шестичленные гетероциклические соединения, содержащие один,
6. Номенклатура гетероциклических соединений ТРИВИАЛЬНАЯ НОМЕНКЛАТУРА СИСТЕМАТИЧЕСКАЯ НОМЕНКЛАТУРА ЗАМЕНИТЕЛЬНАЯ НОМЕНКЛАТУРА (номенклатура Ганча — Видмана)
7. Для большинства гетероциклических соединений применяются тривиальные названия. При нумерации положений в кольце гетероатом обычно получает меньший
8. Молекулы простейших гетероциклов содержат трехчленные циклы: Наиболее широко распространены и изучены моноциклические пяти- и шестичленные циклы,
9. Гетероциклы с двумя гетероатомами: Бициклические гетероциклы: оксазол тиазол имидазол пиразол пиримидин пурин индол
10. 1. ТРИВИАЛЬНАЯ НОМЕНКЛАТУРА «ПИКОЛИН» Например, метилпиридины имеют тривиальное название «пиколины» (от лат. picatus — покрытый дёгтем),
11. ПРИМЕРЫ ГЕТРОЦИКЛОВ С «ПРИЗНАННЫМИ» ТРИВИАЛЬНЫМИ НАЗВАНИЯМИ ПИРРОЛ ФУРАН ТИОФЕН ПИРАЗОЛ ИМИДАЗОЛ ФУРАЗАН ПИРИДИН ПИРИМИДИН ПИРИДАЗИН ИНДОЛ
12. ПРИМЕРЫ ГЕТРОЦИКЛОВ С «ПРИЗНАННЫМИ» ТРИВИАЛЬНЫМИ НАЗВАНИЯМИ ПИРАЗИН ПИРАН ИЗОИНДОЛ ИНДАЗОЛ ПУРИН ХИНОЛИЗИН ХИНОЛИН ХИНАЗОЛИН ПТЕРИДИН 4Н
13. ПРИМЕРЫ ГЕТРОЦИКЛОВ С «ПРИЗНАННЫМИ» ТРИВИАЛЬНЫМИ НАЗВАНИЯМИ ФЕНАНТРИДИН АКРИДИН ПЕРИМИДИН ФЕНАЗИН ФЕНОТИАЗИН ФЕНОКСАЗИН
14. 2. СИСТЕМАТИЧЕСКАЯ НОМЕНКЛАТУРА (НОМЕНКЛАТУРА ГАНЧА - ВИДМАНА) ПРЕФИКСЫ
15. КОРНИ ДЛЯ СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ НОМЕНКЛАТУРЫ оксиран оксетан оксолан 3Н-индол 1 2 3 2Н-азол 1 2
16. 3. ЗАМЕНИТЕЛЬНАЯ НОМЕНКЛАТУРА Заменительная номенклатура рассматривает гетероциклическое соединение как соответствующее карбоциклическое, в котором один или несколько
18. Название цикла, который выбран основным, становится корнем нового названия, а название побочного цикла — приставкой. Приставка
19. названия пери-конденсированных гетероциклических систем После составления названия конденсированный гетероцикл нумеруется заново как целое соединение. Нумерация в
20. Практическое занятие
21. ПИРРОЛ Пиррол и простые алкилпирролы представ- -ляют собой бесцветные жидкости с относительно слабым запахом, напоми- -нающим
22. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 1. Протонирование 2. Нитрование 3. Сульфирование
23. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 4. Галогенирование 5. Ацилирование
24. 5. Ацилирование ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
25. 6. Конденсация с иминиевыми ионами(аминометилирование) ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА α-(N,N-диэтиламинометил)-пиррол 7. Полимиризация
26. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 8. Сочетание с солями диазония Реакция с реактивом Гриньяра
27. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 9. Реакции с окислителями 10. Восстановление
28. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПИРРОЛОВ 1. Из 1,4-дикарбонильного соединения, аммиака или первичных аминов (синтез Пааля-Кнорра)
29. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПИРРОЛОВ 2. Из α-аминокарбонильных соединений и активированных кетонов (синтез Кнорра) α-аминокарбонильное соединение эфир кето-кислоты
30. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПИРРОЛОВ 3. Из α-галогенокарбонильных соединений (синтез Ганча) эфир β-кетокислоты галоген-кетон 4. Из 1,3-дикарбонильных соединений
31. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТИОФЕНОВ 2. Из тиодиацетатов и 1,2-дикарбонильных соединений (синтез Хинсберга)
32. ТИОФЕН Тиофен и его простейшие алкилпроизводные представляют собой устойчивые жидкости, по температурам кипения и по запаху
33. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 1. Присоединение по атому серы 2. Протонирование (реакции замещения по атому углерода) полимеризация
34. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 3. Нитрование 4. Сульфирование 5. Галогенирование
35. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 6. Конденсация, ацилирование, алкилирование Реакция Манниха протекает с участием только аммиака
36. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 7. Восстановление
37. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТИОФЕНОВ 1. Из 1,4-дикарбонильных соединений и источника серы
38. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТИОФЕНОВ 2. Из тиодиацетатов и 1,2-дикарбонильных соединений (синтез Хинсберга) Метод Хинсберга включает две последовательно
39. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТИОФЕНОВ 3. Из углеводородов (алканов, алкенов)
40. ФУРАНЫ Фуран(оксол-2,4-диен) — органическое соединение с формулой C4H4O. Пятичленный гетероцикл с одним атомом кислорода. Представляет собой
41. ФУРАНЫ Некоторые производные 5-нитрофурфурола используются в качестве химикотерапевтических препаратов, например, бактерицидный препарат нитрофуразон (фурацилин) Один из
42. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 1. Протонирование 2. Нитрование Фуран является ароматическим соединением с шестью p-электронами σ - комплекс
43. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 3. Сульфирование 4. Галогенирование
44. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 4. Механизм - бромирование Нагревание с фенилсульфоновой кислотой в кислой среде дает 2-серосодержащие фураны:
45. 5. Ацилирование ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 6. Алкилирование Алкилирование фурана и его производных по Фриделю-Крафтсу обычно не проводят,
46. Реакции с нуклеофильными реагентами ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 1. Нитрозаместители активируют замещение атома галогена: Фуран играет роль диена
47. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СХЕМА ВЗАИМОПРЕВРАЩЕНИЯ ГЕТЕРОЦИКЛОВ – - РЕАКЦИЯ ЮРЬЕВА
48. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ФУРАНОВ Фурфурол производят из ксилозы, получаемой из пентозанов – полисахаридов, экстрагируемых из растительного сырья,
49. Синтез цикла МЕТОДЫ СИНТЕЗА ФУРАНОВ
50. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ФУРАНОВ 1. Из 1,4-дикарбонильных соединений (синтез Пааля – Кнорра) 2. Из γ-гидрокси-α,β-ненасыщенных карбонильных соединений
51. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ФУРАНОВ 3. Из α-галогенокарбонильных и 1,3-дикарбонильных соединений (синтез Фейста- Бенари) ЦИКЛИЗАЦИЯ:
52. ХИНОЛИНЫ И ИЗОХИНОЛИНЫ Хинолин и изохинолин представляют собой стабильные соединения, хинолин – высококипящая жидкость, изохинолин –
53. ХИНОЛИНЫ И ИЗОХИНОЛИНЫ Хинолиновый фрагмент содержится в некоторых антималярийных препаратах, например в хлорохине. Ципрофлоксацин – один
54. Производные хинолина были использованы в качестве первых фотографических сенсибилизаторов: цианиновый краситель этиловый красный позволил сделать фотографию
55. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 1. Присоединение по атому азота 2. Протонирование (реакции замещения по атому углерода) Значения рКа
56. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 3. Нитрование 4. Сульфирование
57. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 5. Галогенирование
58. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 6. Арилирование и алкилирование 7. Аминирование и нитрование
59. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 7. Аминирование и нитрование Для хинолинов и изохинолинов возможно также окислительное аминирова-ние, причем даже
60. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 8. Гидроксилирование 9. Нуклеофильное замещение атома галогена Для реакций этого типа действует общий принцип
61. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 9. Нуклеофильное замещение атома галогена 10. Реакции с восстановителями Для хинолина и изохинолина возможно
62. КЛАСС ХИНОЛИНОВ. ТИПЫ. ОКСИХИНОЛИНЫ И ОКСИИЗОХИНОЛИНЫ АМИНОХИНОЛИНЫ И АМИНОИЗОХИНОЛИНЫ АЛКИЛХИНОЛИНЫ И АЛКИЛИЗОХИНОЛИНЫ
63. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ХИНОЛИНОВ 1. Из ариламинов и 1,3-дикарбонильных соединений Синтез Комба Стадия циклизации представляет собой электро-фильное
64. Синтез Конрада-Лимпаха-Кнорра МЕТОДЫ СИНТЕЗА ХИНОЛИНОВ В этом методе синтеза, родственном синтезу Комба, в качестве дикарбонильных соединений
65. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ХИНОЛИНОВ 2. Из ариламинов и α,β-ненасыщенных карбонильных соединений Синтез Скраупа Нагревание смеси анилина, концентрированной
66. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ХИНОЛИНОВ 3. Из орто-ацилариламинов и карбонильных соединений Синтез Фридлендера Конденсация орто-ацилариламинов с кетонами и
67. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ИЗОХИНОЛИНОВ 1. Из арилальдегидов и 2,2-диэтоксиэтиламина Синтез Померанца-Фрича Синтез изохинолинов по методу Померанца—Фрича обычно
69. Скачать презентацию

Слайд 2

Гетероциклические соединения – органические вещества, молекулы которых имеют циклические структуры и

содержат в составе циклов наряду с атомами углерода
атомы других элементов (азота, серы, кислорода и др.).

бензол

пиридин

Атомы других элементов называют гетероатомами (от греч. héteros – «другой», «иной»). В настоящее время получены гетероциклические соединения с самыми разнообразными атомами, но наиболее изучены те, которые содержат азот, кислород и серу.

Слайд 3

Применение и роль гетероциклических соединений
Многочисленные гетероциклические соединения играют важную роль в

биологии, медицине, сельском хозяйстве и других областях. Они входят в состав важнейших природных продуктов: красящих веществ крови и растений (гемина и хлорофилла), нуклеиновых кислот, многих витаминов, антибиотиков и алкалоидов. Можно без преувеличения считать, что почти вся фармацевтическая химия является химией гетероциклических соединений. Многие яркие красители (индиго, индантрен) также содержат гетероциклические кольца. В сельском хозяйстве используются инсектициды, вещества для ускорения роста, имеющие гетероциклическую природу.

Слайд 4

анальгин

Слайд 5

В зависимости от числа атомов, образующих гетероциклы, различают трех-, четырех-, пяти-,

шестичленные гетероциклические соединения, содержащие один, два и более гетероатомов, одинаковых или разных. Трех- и четырехчленные гетероциклические соединения обычно неустойчивы. Класс гетероциклических соединений составляют преимущественно пяти- и шестичленные гетероциклические соединения.

Слайд 6

Номенклатура
гетероциклических соединений
ТРИВИАЛЬНАЯ
НОМЕНКЛАТУРА
СИСТЕМАТИЧЕСКАЯ
НОМЕНКЛАТУРА
ЗАМЕНИТЕЛЬНАЯ
НОМЕНКЛАТУРА
(номенклатура
Ганча — Видмана)

Слайд 7

Для большинства гетероциклических соединений применяются тривиальные названия. При нумерации положений в

кольце гетероатом обычно получает меньший номер. Иногда для обозначения атомов используют греческие буквы. Если в конденсированных системах гетероатом не находится рядом с местом конденсации циклов, нумерация начинается с ближайшего к месту конденсации атома, при этом гетероатом приобретает наименьший номер. Например:

хинолин

изохинолин

Слайд 8

Молекулы простейших гетероциклов содержат трехчленные циклы:
Наиболее широко распространены и изучены моноциклические

пяти- и шестичленные циклы, а также бициклические (состоящие из гетероциклического кольца и конденсированного с ним бензольного или гетероциклического ядра).
Гетероциклы с одним гетероатомом в кольце:

Этиленоксид
(оксиран)

Этиленсульфид
(тииран)

Этиленимин
(азиридин)

фуран

тиофен

пиррол

пиридин

Слайд 9

Гетероциклы с двумя гетероатомами:
Бициклические гетероциклы:
оксазол
тиазол
имидазол
пиразол
пиримидин
пурин
индол

Слайд 10

1. ТРИВИАЛЬНАЯ НОМЕНКЛАТУРА
«ПИКОЛИН»
Например, метилпиридины имеют тривиальное название «пиколины» (от лат. picatus

— покрытый дёгтем), поскольку они были выделены из каменноугольной смолы.

Название «фурфурол» происходит от лат. furfur — отруби, что также указывает на источник данного соединения.

«ФУРФУРОЛ»

«Пиррол» получил своё название как характеристику красного цвета, который приобретает сосновая щепка при погружении в соляную кислоту (др.-греч. pyr — огонь)

«ПИРРОЛ»

Слайд 11

ПРИМЕРЫ ГЕТРОЦИКЛОВ
С «ПРИЗНАННЫМИ» ТРИВИАЛЬНЫМИ НАЗВАНИЯМИ
ПИРРОЛ
ФУРАН
ТИОФЕН
ПИРАЗОЛ
ИМИДАЗОЛ
ФУРАЗАН
ПИРИДИН
ПИРИМИДИН
ПИРИДАЗИН
ИНДОЛ

Слайд 12

ПРИМЕРЫ ГЕТРОЦИКЛОВ
С «ПРИЗНАННЫМИ» ТРИВИАЛЬНЫМИ НАЗВАНИЯМИ
ПИРАЗИН
ПИРАН
ИЗОИНДОЛ
ИНДАЗОЛ
ПУРИН
ХИНОЛИЗИН
ХИНОЛИН
ХИНАЗОЛИН
ПТЕРИДИН
4Н - КАРБАЗОЛ

Слайд 13

ПРИМЕРЫ ГЕТРОЦИКЛОВ
С «ПРИЗНАННЫМИ» ТРИВИАЛЬНЫМИ НАЗВАНИЯМИ
ФЕНАНТРИДИН
АКРИДИН
ПЕРИМИДИН
ФЕНАЗИН
ФЕНОТИАЗИН
ФЕНОКСАЗИН

Слайд 14

2. СИСТЕМАТИЧЕСКАЯ НОМЕНКЛАТУРА
(НОМЕНКЛАТУРА ГАНЧА - ВИДМАНА)
ПРЕФИКСЫ

Слайд 15

КОРНИ ДЛЯ СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ НОМЕНКЛАТУРЫ
оксиран
оксетан
оксолан
3Н-индол
1
2
3
2Н-азол
1
2

Слайд 16

3. ЗАМЕНИТЕЛЬНАЯ НОМЕНКЛАТУРА
Заменительная номенклатура рассматривает гетероциклическое соединение как соответствующее карбоциклическое, в

котором один или несколько атомов углерода замещены на гетероатомы. При таком рассмотрении гетероцикл получает название данного карбоцикла с приставками, называющими гетероатомы, и локантами (номерами), обозначающими их положение. Например, пиридин по данной номенклатуре называется азабензолом. В отличие от номенклатуры Ганча — Видмана, локанты по заменительной номенклатуре указываются перед каждой приставкой по отдельности, а не все вместе в начале названия.
Данный тип номенклатуры также используется для составления названий гетероциклов с положительно заряженными гетероатомами. Отличие состоит в том, что приставки типа окса-, аза-, тиа- заменяются на оксониа-, азониа-, тиониа- и т. д. В названии эти приставки следуют непосредственно за приставками, обозначающими незаряженные гетероатомы (оксониа- после окса-, тиониа- после тиа- и т. д.)

Слайд 17

Слайд 18

Название цикла, который выбран основным, становится корнем нового названия, а название

побочного цикла — приставкой. Приставка образуется путём добавления гласной -о к названию побочного гетероцикла, например, пиразин становится пиразино-. Существуют исключения, для которых приставка образуется с сокращением названия:
изохинолин → изохино-;
имидазол → имидазо-;
пиридин → пиридо-;
тиофен → тиено-;
фуран → фуро-;
хинолин → хино-

НАЗВАНИЕ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМ

Слайд 19

названия пери-конденсированных
гетероциклических систем
После составления названия конденсированный гетероцикл нумеруется заново как целое

соединение.

Нумерация в молекуле
4H-фуро[2,3-e]-1,2-оксазина

Слайд 20

Практическое занятие

Слайд 21

ПИРРОЛ
Пиррол и простые алкилпирролы представ- -ляют собой бесцветные жидкости с относительно слабым

запахом, напоми- -нающим запах аммиака. Они легко окисляются на воздухе и при хранении темнеют в результате самопроизвольного окисления.

Слайд 22

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1. Протонирование
2. Нитрование
3. Сульфирование

Слайд 23

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
4. Галогенирование
5. Ацилирование

Слайд 24

5. Ацилирование
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Слайд 25

6. Конденсация с иминиевыми ионами(аминометилирование)
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
α-(N,N-диэтиламинометил)-пиррол
7. Полимиризация

Слайд 26

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
8. Сочетание с солями диазония
Реакция с реактивом Гриньяра

Слайд 27

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
9. Реакции с окислителями
10. Восстановление

Слайд 28

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПИРРОЛОВ
1. Из 1,4-дикарбонильного соединения, аммиака или первичных аминов (синтез

Пааля-Кнорра)

Слайд 29

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПИРРОЛОВ
2. Из α-аминокарбонильных соединений и активированных кетонов (синтез Кнорра)
α-аминокарбонильное

соединение

эфир
кето-кислоты

Слайд 30

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПИРРОЛОВ
3. Из α-галогенокарбонильных соединений (синтез Ганча)
эфир
β-кетокислоты
галоген-кетон

4. Из 1,3-дикарбонильных
соединений и эфиров глицина

Слайд 31

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТИОФЕНОВ
2. Из тиодиацетатов и 1,2-дикарбонильных соединений (синтез Хинсберга)

Слайд 32

ТИОФЕН
Тиофен и его простейшие алкилпроизводные представляют собой устойчивые жидкости, по температурам

кипения и по запаху напоминающие производные бензола. Они сопровождают бензол и его производные в продуктах перегонки каменноугольной смолы.

Тиоиндиго – кубовый краситель
красного цвета

Слайд 33

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1. Присоединение по атому серы
2. Протонирование (реакции замещения по атому

углерода)

полимеризация

Слайд 34

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
3. Нитрование
4. Сульфирование
5. Галогенирование

Слайд 35

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
6. Конденсация, ацилирование, алкилирование
Реакция Манниха протекает с участием только аммиака

Слайд 36

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
7. Восстановление

Слайд 37

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТИОФЕНОВ
1. Из 1,4-дикарбонильных соединений и источника серы

Слайд 38

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТИОФЕНОВ
2. Из тиодиацетатов и 1,2-дикарбонильных соединений (синтез Хинсберга)
Метод Хинсберга

включает две последовательно протекающие альдольные конденсации 1,2-дикарбонильного соединения с диэтилтиодиацетатом.

Слайд 39

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТИОФЕНОВ
3. Из углеводородов (алканов, алкенов)

Слайд 40

ФУРАНЫ
Фуран(оксол-2,4-диен) — органическое соединение с формулой C4H4O. Пятичленный гетероцикл с одним

атомом кислорода. Представляет собой бесцветную жидкость с характерным запахом. Родоначальник большой группы органических соединений, многие из которых имеют практическое значение, например фурфурол, тетрагидрофуран, α-метилфуран (сильван).

Обычно соединения, содержа- -щие тиольные группы, обладают неприятным запахом, однако аромат жареного кофе обусловлен присутствием в нем фурфурил- -тиола, а запах свежеиспеченного хлеба обусловлен фурфуролом.

Слайд 41

ФУРАНЫ
Некоторые производные 5-нитрофурфурола используются в качестве химикотерапевтических препаратов, например, бактерицидный препарат

нитрофуразон (фурацилин) Один из наиболее коммерчески успешных медицинских препаратов – ранитидин – используют для лечения язвы желудка:

Слайд 42

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1. Протонирование
2. Нитрование
Фуран является ароматическим соединением с шестью p-электронами
σ

- комплекс

Реакции с электрофильными реагентами

Слайд 43

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
3. Сульфирование
4. Галогенирование

Слайд 44

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
4. Механизм - бромирование
Нагревание с фенилсульфоновой кислотой в кислой среде

дает 2-серосодержащие фураны:

Слайд 45

5. Ацилирование
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
6. Алкилирование
Алкилирование фурана и его производных по Фриделю-Крафтсу обычно

не проводят, так как в присутствии катализатора они полимеризуются и, кроме того, подвергаются полиалкилированию.

Примеры препаративного использования реакции включают: получение 2,5-ди-трет-бутилфурана из фурана или фуранкарбоновой кислоты и изопропилирование метилфуроата с двойным замещением по положениям 3 и 4.

Слайд 46

Реакции с нуклеофильными реагентами
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1. Нитрозаместители активируют замещение атома галогена:

Фуран играет роль диена и образует аддукты Дильса-Альдера:

Слайд 47

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
СХЕМА ВЗАИМОПРЕВРАЩЕНИЯ ГЕТЕРОЦИКЛОВ –
- РЕАКЦИЯ ЮРЬЕВА

Слайд 48

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ФУРАНОВ
Фурфурол производят из ксилозы, получаемой из пентозанов – полисахаридов,

экстрагируемых из растительного сырья, например, из кочерыжек кукурузных початков и рисовой шелухи. При кислотном катализе происходит в конечном счете, потеря трех молекул воды; реакция проходит с очень хорошим выходом. При дегидратационной циклизации фруктозы образуется 5-гидроксиметилфурфурол.

Слайд 49

Синтез цикла
МЕТОДЫ СИНТЕЗА ФУРАНОВ

Слайд 50

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ФУРАНОВ
1. Из 1,4-дикарбонильных соединений (синтез Пааля – Кнорра)
2. Из

γ-гидрокси-α,β-ненасыщенных карбонильных соединений

ОКИСЛЕНИЕ:

Слайд 51

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ФУРАНОВ
3. Из α-галогенокарбонильных и 1,3-дикарбонильных соединений
(синтез Фейста- Бенари)
ЦИКЛИЗАЦИЯ:

Слайд 52

ХИНОЛИНЫ И ИЗОХИНОЛИНЫ
Хинолин и изохинолин представляют собой стабильные соединения, хинолин –

высококипящая жидкость, изохинолин – твердое соединение с низкой температурой плавления (2380С), оба эти соединения обладают сладковатым запахом. Хинолин и изохинолин были выделены из каменноугольной смолы.

pKa = 4.9

pKa = 5.4

Слайд 53

ХИНОЛИНЫ И ИЗОХИНОЛИНЫ
Хинолиновый фрагмент содержится в некоторых антималярийных препаратах, например в

хлорохине. Ципрофлоксацин – один из широко используемых антибиотиков, содержащих 4-хинолоновый фрагмент.

Слайд 54

Производные хинолина были использованы в качестве первых фотографических сенсибилизаторов: цианиновый краситель

этиловый красный позволил сделать фотографию чувствительной не только к голубому, но и к зеленому цвету, и затем в 1904 г. при появлении пинацинола фотография стала чувствительна к красному цвету. Впоследствии тысячи сенсибилизирующих красителей были получены и исследованы, и хинолиновые красители были заменены на другие, более эффективные.

ХИНОЛИНЫ И ИЗОХИНОЛИНЫ

Слайд 55

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1. Присоединение по атому азота
2. Протонирование (реакции замещения по атому

углерода)

Значения рКа для хинолина и изохинолина равны, что свидетельствует об их сопоставимой с пиридином основности. Хинолин и изохинолин аналогично пиридину образуют N-оксиды и четвертичные соли.

Слайд 56

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
3. Нитрование
4. Сульфирование

Слайд 57

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
5. Галогенирование

Слайд 58

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
6. Арилирование и алкилирование
7. Аминирование и нитрование

Слайд 59

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
7. Аминирование и нитрование
Для хинолинов и изохинолинов возможно также окислительное

аминирова-ние, причем даже в бензольное кольцо при наличии нитрогруппы, активирующей нуклеофильное присоединение.

Введение нитрогруппы в положение 1 изохинолина возможно при действии на него смеси нитрита калия, диметилсульфоксида и уксусного ангидрида. На ключевой стадии этого процесса происходит нуклеофильное присоединение нитрит-аниона к предварительно образовавшейся соли с участием атома азота изохинолина и комплекса диметилсульфоксид – уксусный ангидрид:

Слайд 60

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
8. Гидроксилирование
9. Нуклеофильное замещение атома галогена
Для реакций этого типа действует

общий принцип – реакционная способность атомов галогена в бензольных кольцах хинолина и изохинолина в положении С(3) хинолина и С(4) изохинолина аналогична реакционной способности галогенобензолов.

Слайд 61

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
9. Нуклеофильное замещение атома галогена
10. Реакции с восстановителями
Для хинолина

и изохинолина возможно восстановление как пиридинового цикла, так и бензольного кольца.

Слайд 62

КЛАСС ХИНОЛИНОВ. ТИПЫ.
ОКСИХИНОЛИНЫ И
ОКСИИЗОХИНОЛИНЫ
АМИНОХИНОЛИНЫ И
АМИНОИЗОХИНОЛИНЫ
АЛКИЛХИНОЛИНЫ И
АЛКИЛИЗОХИНОЛИНЫ

Слайд 63

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ХИНОЛИНОВ
1. Из ариламинов и 1,3-дикарбонильных соединений
Синтез Комба
Стадия циклизации

представляет собой электро-фильное замещение с последующей потерей молекулы воды с образованием ароматических производных хинолина:

Слайд 64

Синтез
Конрада-Лимпаха-Кнорра
МЕТОДЫ СИНТЕЗА ХИНОЛИНОВ
В этом методе синтеза, родственном синтезу Комба, в

качестве дикарбонильных соединений используются β-кетоэфиры и в результате образуются хинолоны.

При проведении реакции при более высокой температуре образуется анилид β-кетокислоты и его дальнейшая циклизация приводит к 2-хинолонам.

Слайд 65

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ХИНОЛИНОВ
2. Из ариламинов и α,β-ненасыщенных карбонильных соединений
Синтез
Скраупа

Нагревание смеси анилина, концентрированной серной кислоты, глицерина и мягкого окисляющего агента приводит в результате к образованию хинолина.

При использовании замещенных карбонильных компонентов были получены
подтверждения описанного выше механизма

Слайд 66

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ХИНОЛИНОВ
3. Из орто-ацилариламинов и карбонильных соединений
Синтез
Фридлендера
Конденсация орто-ацилариламинов

с кетонами и альдегидами (обязательно содержащими α-метиленовую группу), катализируемая как основаниями, так и кислотами, приводит к образованию хинолинов.

Слайд 67

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ИЗОХИНОЛИНОВ
1. Из арилальдегидов и 2,2-диэтоксиэтиламина
Синтез
Померанца-Фрича
Синтез изохинолинов по

методу Померанца—Фрича обычно осуществляют в две стадии. На первой стадии проводят конденсацию арилальдегида с 2,2-диэтоксиэтиламином с образованием альдимина. На второй стадии альдимин циклизуют под действием сильной кислоты.

Введение в химию гетероциклических соединений

Содержание

Гетероциклические соединения – органические вещества, молекулы которых имеют циклические структуры и

Применение и роль гетероциклических соединенийМногочисленные гетероциклические соединения играют важную роль в

анальгин

В зависимости от числа атомов, образующих гетероциклы, различают трех-, четырех-, пяти-,

Номенклатура гетероциклических соединенийТРИВИАЛЬНАЯ НОМЕНКЛАТУРАСИСТЕМАТИЧЕСКАЯ НОМЕНКЛАТУРАЗАМЕНИТЕЛЬНАЯ НОМЕНКЛАТУРА(номенклатура Ганча — Видмана)

Для большинства гетероциклических соединений применяются тривиальные названия. При нумерации положений в

Молекулы простейших гетероциклов содержат трехчленные циклы:Наиболее широко распространены и изучены моноциклические

Гетероциклы с двумя гетероатомами:Бициклические гетероциклы:оксазолтиазолимидазолпиразолпиримидинпурининдол

1. ТРИВИАЛЬНАЯ НОМЕНКЛАТУРА«ПИКОЛИН»Например, метилпиридины имеют тривиальное название «пиколины» (от лат. picatus

ПРИМЕРЫ ГЕТРОЦИКЛОВ С «ПРИЗНАННЫМИ» ТРИВИАЛЬНЫМИ НАЗВАНИЯМИПИРРОЛФУРАНТИОФЕНПИРАЗОЛИМИДАЗОЛФУРАЗАНПИРИДИНПИРИМИДИНПИРИДАЗИНИНДОЛ

ПРИМЕРЫ ГЕТРОЦИКЛОВ С «ПРИЗНАННЫМИ» ТРИВИАЛЬНЫМИ НАЗВАНИЯМИПИРАЗИНПИРАНИЗОИНДОЛИНДАЗОЛПУРИНХИНОЛИЗИНХИНОЛИНХИНАЗОЛИНПТЕРИДИН4Н - КАРБАЗОЛ

ПРИМЕРЫ ГЕТРОЦИКЛОВ С «ПРИЗНАННЫМИ» ТРИВИАЛЬНЫМИ НАЗВАНИЯМИФЕНАНТРИДИНАКРИДИНПЕРИМИДИНФЕНАЗИНФЕНОТИАЗИНФЕНОКСАЗИН

2. СИСТЕМАТИЧЕСКАЯ НОМЕНКЛАТУРА(НОМЕНКЛАТУРА ГАНЧА - ВИДМАНА) ПРЕФИКСЫ

КОРНИ ДЛЯ СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ НОМЕНКЛАТУРЫоксираноксетаноксолан3Н-индол1232Н-азол12

3. ЗАМЕНИТЕЛЬНАЯ НОМЕНКЛАТУРАЗаменительная номенклатура рассматривает гетероциклическое соединение как соответствующее карбоциклическое, в

Название цикла, который выбран основным, становится корнем нового названия, а название

названия пери-конденсированных гетероциклических системПосле составления названия конденсированный гетероцикл нумеруется заново как целое

Практическое занятие

ПИРРОЛПиррол и простые алкилпирролы представ- -ляют собой бесцветные жидкости с относительно слабым

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА1. Протонирование2. Нитрование3. Сульфирование

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА4. Галогенирование5. Ацилирование

5. Ацилирование ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

6. Конденсация с иминиевыми ионами(аминометилирование) ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА α-(N,N-диэтиламинометил)-пиррол7. Полимиризация

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА8. Сочетание с солями диазония Реакция с реактивом Гриньяра

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА9. Реакции с окислителями10. Восстановление

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПИРРОЛОВ1. Из 1,4-дикарбонильного соединения, аммиака или первичных аминов (синтез

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПИРРОЛОВ2. Из α-аминокарбонильных соединений и активированных кетонов (синтез Кнорра)α-аминокарбонильное

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПИРРОЛОВ3. Из α-галогенокарбонильных соединений (синтез Ганча) эфир β-кетокислоты галоген-кетон

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТИОФЕНОВ2. Из тиодиацетатов и 1,2-дикарбонильных соединений (синтез Хинсберга)

ТИОФЕНТиофен и его простейшие алкилпроизводные представляют собой устойчивые жидкости, по температурам

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА1. Присоединение по атому серы2. Протонирование (реакции замещения по атому

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА3. Нитрование4. Сульфирование5. Галогенирование

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА6. Конденсация, ацилирование, алкилированиеРеакция Манниха протекает с участием только аммиака

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА7. Восстановление

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТИОФЕНОВ1. Из 1,4-дикарбонильных соединений и источника серы

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТИОФЕНОВ2. Из тиодиацетатов и 1,2-дикарбонильных соединений (синтез Хинсберга)Метод Хинсберга

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТИОФЕНОВ3. Из углеводородов (алканов, алкенов)

ФУРАНЫФуран(оксол-2,4-диен) — органическое соединение с формулой C4H4O. Пятичленный гетероцикл с одним

ФУРАНЫНекоторые производные 5-нитрофурфурола используются в качестве химикотерапевтических препаратов, например, бактерицидный препарат

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА1. Протонирование2. НитрованиеФуран является ароматическим соединением с шестью p-электронами σ

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА3. Сульфирование4. Галогенирование

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА4. Механизм - бромированиеНагревание с фенилсульфоновой кислотой в кислой среде

5. АцилированиеХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА6. АлкилированиеАлкилирование фурана и его производных по Фриделю-Крафтсу обычно

Реакции с нуклеофильными реагентами ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА1. Нитрозаместители активируют замещение атома галогена:

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАСХЕМА ВЗАИМОПРЕВРАЩЕНИЯ ГЕТЕРОЦИКЛОВ – - РЕАКЦИЯ ЮРЬЕВА

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ФУРАНОВФурфурол производят из ксилозы, получаемой из пентозанов – полисахаридов,

Синтез циклаМЕТОДЫ СИНТЕЗА ФУРАНОВ

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ФУРАНОВ1. Из 1,4-дикарбонильных соединений (синтез Пааля – Кнорра)2. Из

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ФУРАНОВ3. Из α-галогенокарбонильных и 1,3-дикарбонильных соединений (синтез Фейста- Бенари)ЦИКЛИЗАЦИЯ:

ХИНОЛИНЫ И ИЗОХИНОЛИНЫХинолин и изохинолин представляют собой стабильные соединения, хинолин –

ХИНОЛИНЫ И ИЗОХИНОЛИНЫХинолиновый фрагмент содержится в некоторых антималярийных препаратах, например в