Гетероциклические соединения

1. ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

2.

Гетероциклическими
называют
соединения, в циклах которых помимо
атомов углерода содержатся и другие
атомы (т.н. гетероатомы), чаще всего N,
O, S

3. Классификация гетероциклов

• по размеру цикла
• по числу гетероатомов
• по характеру гетероатомов

4. Пятичленные гетероциклы с одним и двумя гетероатомами

β
4
3
5
O
4
N
2
α
1
N
H
фуран
α
5
1
1
N
H
пиррол
N
N2
пиразол
3
2
N
H имидазол
3
4
5
β
S
тиазол
азолы

5.

Шестичленные гетероциклы с
одним и двумя гетероатомами
4
β5
α6
γ
5
3β
6
2α
7
1
N
..
пиридин
4
N:
5
6
1
N
..
пиримидин
3
1
8
3
4
N
..
хинолин
2
азины
2

6.

пиррол
пиридин
пиримидин

7. Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом

8. Свойства пиррола и его производных

Кислотные свойства:
..
N
H
K
- H2
H2O
-
N
K+
пиррол
калий
N
H
+ KOH

9. Восстановление (гидрирование) пиррола:

[H]
[H]
..
N
H
..
N
H
пиррол
пирролин
..
N
H
пирролидин

10.

N
N
CH3
никотин
N
H
пролин
COOH

11. Тетрапиррольные соединения

..
N
H
N
4n+2=26
n=6
N
H
N
..
порфин
Энергия сопряжения
840 кДж/моль

12. Тетрапиррольные соединения

CH=CH2
H3C
..
N
H
H3C
N
HOOC-CH2-CH2
CH3
N
CH=CH2
H
N
..
HOOC-CH2-CH2
CH3
протопорфирин

13. Тетрапиррольные соединения

..
N
N Fe N
HOOC
N
..
HOOC
гем

14.

Гемоглобин
[O]
COOH COOH
O
N
H
CH
N
H
CH2
билирубин
N
H
CH
N
H
O

15.

4
β
5
3
6
2 α
7
N1
H
индол
(бензпиррол)

16. Неокислительное декарбоксилирование триптофана

CH2-CH-COOH
NH2
N
H
ферменты
CH2-CH2
NH2
N
H триптамин
+ CO2

17. Окислительное декарбоксилирование триптофана

CH2-CH-COOH
NH2
N
H
[O] ферменты
ферменты
HO
HO
5
5
CH2-CH-COOH
CH2-CH2
NH2
NH2
N
NH
H
5-гидрокситриптамин
5-гидрокситриптофан
серотонин

18.

CH2-COOH
CH3O
N
CH3
O=C
Индометацин
Cl

19. Окисление фурфурола

O
C
фурфурол
O
H
+ Ag(NH3)2OH
O
C
O
OH
фуранкарбоновая
кислота
+ Ag + NH3 + H2O

20.

C
O
O
H
HNO3
O2N
(CH3CO)2O
O
O
C
O
H
5-нитрофурфурол
H2N-NH-C-NH2
семикарбазид
O2N
O
CH=N-NH-C-NH2
O
семикарбазон
5-нитрофурфурола
фурацилин

21. Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами

22. Кислотно-основные свойства имидазола

N:
..
N
кислотный
центр
H
основный
центр

23. Кислотно-основные свойства имидазола

+ H
N
HCl
N:
N
H
..
N
H
Cl-
имидазолия гидрохлорид
N
K
-
N
K
+
имидазол
калий

24.

N
-CO2
N
H
CH2-CH-COOH
NH2
гистидин
N
N
H
CH2-CH2-NH2
гистамин

25.

3
4
5
1
N
H
N2
пиразол
1
3
O
2
NH
N
H
пиразолон-3(5)

26. Производные пиразолона-3(5)

H3C
H3C
CH3
N
O
N
N
CH3
C6H5
антипирин
NaSO3- H2C
H3C
CH3
N
O
N
N
C6H5
анальгин
CH3

27. Производные пиразолона-3(5)

O
H9C4
O
N
N
C6H5
бутадион
C6H5

28. Шестичленные гетероциклы с одним и двумя гетероатомами

29. Основные свойства пиридина

+ HCl
N
..
+
Cl -
N
H
пиридиния хлорид

30. Основные свойства пиридина

+ H2O
N
..
+
OH -
N
H
пиридиния гидроксид

31. Основные свойства пиримидина

N:
N:
+ H2SO4
N
..
+
N
HSO4 -
H
пиримидиния
гидросульфат

32. Производные пиридина

33. Нуклеофильные свойства пиридина

δ+
+ CH3
..N
I
+
I-
N
CH3
N-метилпиридиния
иодид

34.

H
δ+
H
Hδ+
+
N
δ+
[O]
N
CH3
CH3
N-метилпиридиний
катион
1,4-дигидроN-метилпиридин

35.

никотинамид
аденин
O
C
NH2
+
N
NH2
O
N
O
CH2 -O-P-O-P-O-CH2
OH
HO
O
N
O
OH OH
OH
OH
Никотинамидадениндинуклеотид (НАД+)
N
N

36.

НАД+
O
H
H
H-
C
NH2
N
O
NH2
N
O
CH2 -O-P-O-P-O-CH2
OH
HO
O
O
OH OH
OH
НАДН
N
OH
N
N

37.

O
C
NH2
+
фермент
N
+ H-Субстрат-H
R
восстановленная
форма
НАД+
H
O
H
C
N
R
NH2
НАДH
+ Субстрат + H
окисленная
форма
+

38.

H
H
O
C
CH2 OH
HO
O
O
C
CH2 O-P-OH
HO
OH
H3 C
N
пиридоксаль
Витамин B6
H3 C
N
пиридоксаль
фосфат

39.

O
C
NH2
O
COOH N
C
никотинамид Cl
SOCl
NH3
CH3
[O]
N
β-пиколин
2
Витамин
PP
N
N
никотиновая
кислота
Витамин PP
(C2H5)2NH
хлорангидрид
никотиновой
O
кислоты
C2H5
C
N
N
C2H5
кордиамин

40.

CH3
O
C
Cl
COOH
[O]
N
γ-пиколин
SOCl2
N
N
изоникотиновая
кислота
O
C
NH-NH2
хлорангидрид
изоникотиновой
кислоты
NH2NH2
гидразид
N
изоникотиновой
кислоты (Тубазид)

41.

NaOH
N
ONa
N
OH
HCl
+
8-оксихинолин
Оксин
N
OH
H
Cl-

42.

Fe2+
(1:1)
N
..
OH
N
..
O
Fe+
проявляет антимикробное
действие

43.

N
..
O
Fe2+
N
..
OH
(2:1)
Fe
..
N
O
не проявляет антимикробного
действия

44.

NO2
HNO3
+ H2O
N
N
OH
8-гидроксихинолин
OH
8-гидрокси-5-нитрохинолин (Нитроксолин,
5-НОК)

45. Производные пиримидина

46.

O
H
N3
4
5
2
1
O
O
N
H
H
H
N3
4
5
2
6
1
O
H
барбитуровая
кислота
O
N
R
R’
6
O
H
общая формула
барбитуратов

47.

O
O
H
N3
4
5
2
1
O
N3
5
1
HO
4
5
2
1
N
R
R’
N
6
O
натриевая соль
NaOH
R
R’
6
лактимная
форма
O
N3
4
2
O
H
NaO
H
6
N
H
R
R’
O

48.

NH2
N
H3 C
N
CH2
+
N
CH3
S
Тиамин (витамин B1)
CH2 -CH2 -OH

49.

NH2
N
H3 C
N
CH2
+
N
CH3
S
O
O
CH2 -CH2 -O-P-O-P-OH
O
OH
Кокарбоксилаза

50. Пурин и его производные

51.

1
6
5
:N
2
7
3
N
..
N:
..
4
пурин
N9
H
8

52.

1
6
5
:N
2
7
3
N
..
..
4
H
N
N:
N9
H
8
N
7
N
N
9

53. Гидроксипурины

O
HN
6
O
H
N
6
HN
H
N
2
N
N
гипоксантин
O
6
HN
H
N
8
2
O
O
N
H
N
H
мочевая кислота
N
H
ксантин
O
N

54. Метилированные ксантины

O
H3 C N
O
N
O
H
N
N
CH3
теофиллин
1,3-диметилксантин
N
HN
O
CH3
N
N
CH3
теобромин
3,7-диметилксантин

55. Метилированные ксантины

O
N
H3 C N
O
CH3
N
N
CH3
кофеин
1,3,7-триметилксантин

56. Мочевая кислота

O:
O
H
NaOH
N
HN
H
N
HN
ONa
O
N
N
H O H H
O
O
ONa
NaO
N
N
кислый урат натрия
N
HN
N
H
N
средний урат натрия
NaOH