Гетероциклические соединения.

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Лекция № 8. Гетероциклические соединения Соединения, которые наряду с атомами углерода содержат в цикле один или несколько гетероатомов, называют гетероциклическими соединениями. Хотя гетероциклические соединения чрезвычайно разнообразны, в этой главе рассмотрены лишь наиболее распространенные гетероароматические соединения, содержащие в ароматическом цикле гетероатомы. 236 шестичленные шестичленные N КЛАССИФИКАЦИЯ 4 4 4 5 3 5 Глава 25. Гетероциклические соединения N 3 5 N3 азиридин 6 2 6 2 4N 1 5 пиридин3 H 4O 1 5 γ-пиран3 6 2 N пиридин пиррол 4N 1 Кис 3 родсодержащие 5 Nло пиримидин гетероциклические соединения имеют ат лорода в цикле. Соединения, которые наряду с2 атомами углерода содержат в цикле один или 2 2 6 6 6 25.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА При нумерации ато мов цик ла ге те ро атом по лу ча ет пер вый но мер. N O N несколько гетероатомов, называются гетероциклическими 1 соединения 1с бoльшим раз1мером Гетероцик лические цик ла в этомсоединениями. кур O се O пиридин γ-пиран пиримидин не рас сма т ри ва ют ся. O Гетероциклические соединения классифицируют по размеру цикла, харакГетероциклические соединения классифицируются по размеру цикла, количеству оксиран оксетан фуран При ну ме ра ции ато мов цик ла ге те ро атом по лу ча ет пер вый но мер. теру гетероатомов, по наличию ароматичности, а также по числу гетероатоПоГе хате рак рули гече теро атосо маединения с бoльшим размером цикла в этом курсе роте цик ские мов и конденсированных циклов в молекуле. гетероатомов, ароматичности и т.д. И име так ют далее. Азотсодержащие гетероциклические соединения атом азота в цикле. не рассматриваются. H тичности ароматичнсти По типу гетероатома (сера-, азот-, По наличию аро Поманаличию По характеру гетероатома 25.2. Пятичленные ароматические Не аро ма ти че с кие гетероциклигетероциклические ческие соединениясоединения не имеют цикличе и т.д.) Азоткислородсодержащие соN держащие гетероциклические соединения имеют атом азота в цикле. пря жен ной си с те мы (4n + 2) π-эле к тро нов. Неароматические N N азиридин пиридин Ароматические гете H Oроциклические (гетероароматические) со H имеют сопряженные системы (4n + 2)π-электронов в циклах. пиррол N N N N N Кислородсодержащие гетероцик лические соединения O имеют атомOкисазиридин пиридин H тетрагидро1,4-диоксан лорода в цикле. H H 25.2. Пятичленные ароматические гетероциклические соединения фуран пиррол O N По размеру цикла трехчленные H 1 O N 2 3 1 4 2 4 3 5 236 пирролидин 2 4 2 5 O O фуран тетрагидрофуран 4 5 6 H азетидин 1 шестичленные 1 N 3 оксетан пятичленные азиридин 4 O 3 2 3 оксиран (этиленоксид) четырехчленные 1 N 2 N1 5 2 6 1 пиридин O 1 γ-пиран N 5 3 2 S 1 Глава 25. Гетероциклические соединения H H пиррол пирролидин 4 3 4 3 тиофен 4 3 5 2 6 N3 N 2 1 пиримидин При нумерации атомов цикла гетероатом получает первый номер. Гетероциклические соединения с бoльшим размером цикла в этом курсе не рассматриваются. По характеру гетероатома пиперидин O гетероциклические соедине фуран пиридин КисO лородсодержащие ния имеют атом кисДля этих соединений характерны свойства, типичные для ацикл Ароматические гетероциклические (гетероароматические) лорода в цикле. O соеИх ди не нийства соот ветре ствулен ю щих клас сов. На мер,свой тетст равам гидроф Ароматические (содержат 4n+2 п-электрона) свой в оп ной ана лопри имеют сопряжен ныедеси сте мысте (4nпе +ни 2)π-эле кгич троны нов в цик лах. аро оксиран оксетан фуран 1,4-ди ок обро ладов: дают свойствами простых эфиров, а пирролидин и ских уг лесан водо O дина)—они свой стче вами ных ами этой причи стак ваци н лег подвто веррич гают ся ре акнов. циямПо заме щения, нене жесвой ли ре И такOдалее. O ти ских гетероциклических соединений в этой главе не рассматри соче еди нения; фуран б) хиO мические сдвиги N протонов в спектрах 1Н ЯМР имеют «аром Пооксиран наличию аромаоксетан тичности знают чения. Нетак арода малее. тические гетероциклические соединениякие» не име циклической соИ фуран пиридин пряженной системы (4n + 2) π-электронов. По чис лусвой гетеро атовмов и кон денной сиросте ван ных ловгичны свойствам Их ства опре делен пе ни цик анало По наличию ароматичноO сти По количеству гетероатомов и Ге те ро цик ли че с кие со еди не ния мо гут раз ли чать ся числом гетеро ких ют угле водо Неароматические гетероциклические соединения несиме цик лиро чедов: ской соконденсированных циклов циклеа)иони числом кон ден сигаро ван лов мо ления, куле.нежели реак пряженной системы (4n + 2) π-электронов. легче под вер ют сяных реакцик циям завме ще 4 4 6 N Nнения; соеди O O 5 O 3 7 1 5 5 3 в спек N ческие сдви Nрах 1Н ЯМРNимеют «а б) хи ми ги про то нов т тетрагидро1,4-диоксан H H фуран кие» значе2ния. 2 2 6 6 8 пирролидин пиперидин N1 N 4 N9 N NN O O 7 3 Для этих соединений характерны свойства, типич ные для ациклических По чис1 лу гете роатомов и конден сированных цик лов тетрагидро1,4-диоксан пиримидин H H H соедифуран нений соответствующих классов. Например, тецик трали гиче дро фуран и нения могут различатьсяHчислом гете Гетеро ские соеди индол пурин 1,4-диоксан обладают свойствами пирролидин простых эфиров,пиперидин а пир лидин пипе риси - рованных циклов в молекуле. цик ле ро и чис ломикон ден дин — этих свойст вами вторич ных аминов. Постэтой не для свой ства неарома-4 Для соединений характерны свой ва, типри пиччи ные 4 ациклических 6 5 3т 7 тиече ких гетесо роот цик ли ких соеди несов. ний вНа этой гла ве не рас сма ри ва ют ся. 1 со дисне ний вет стче вусю щих клас при мер, те т ра ги д ро фу ран и 5 5 3 25.2. ПЯ NТИЧЛЕННЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ N N НОМЕНКЛАТУРА В систематической номенклатуре гетероциклических соединений, содержащих один или несколько гетероатомов в цикле, используется метод Ганча-Видмана. Согласно этому методу, название гетероцикла образуют путем сочетания соответствующего префикса: окса- для атома кислорода, тиа- для атома серы, аза- для атома азота – с корнями, отражающими размер цикла (число атомов в цикле) и степень его насыщенности СвежеперегПЯ нанный пир рол — бесцвет ная жид кость (т. кип. 130 °С) с харак25.2. ТИ ЧЛЕН НЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ терным запахом; на воздухе и на свету быстро окрашивается в красно-коПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ ричневый цвет, со вре менем — осмоЛИ ляется. ФуС ран представСОЕДИНЕНИЯ ляет собой бесГЕ ТЕ РО ЦИК ЧЕ КИЕ цветную жидкость (т. кип. 31 °С); имеет слабый запах хлороформа; в воде не ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ НиС же по казаны структурные формулы некоторых пятичленны растворяется, но смешивается со всеми органическими растворителями. Тиофен — бесцветная жидкость (т. кип. 84,1 °С); обладает слабым запахом; не растворяется в воде, смешивается с органическими растворителями. ских ге ролыцик чечлен ских ний и со нуеди ме атомов в Моте леку всехли пяти ных со гетееди роароне мати ческих нера нийция имеют плоское строение. Ароматический секстет π-электронов в этих молекулах 4 (β) (β) (β) 3 зуется за (β) счет3π-электронов ато мов углеро(β) да и3 неподеленных 4эле ктроСвежеперегнанный пиррол – б/ц жидкость с характерным запахом; об4ра(β) нов гетероатомов, находящихся на негибридизованных рz-орбиталях. Для на воздухе и на свету быстро окрашивается в красно-коричневый 5при битальные мо дели рана. (α)мера ниже по 5 (α) (α)ка2заны атомно-ор (α) 2 пиррола и 5фу(α) (α) 2 240 Глава 25. Гетероциклические соединения цвет, со временем осмоляется. O 25.2.2. Фи зи че с кие свой ст ва и стро е ние Фуран – б/ц жидкость со слабым запахом хлороформа. В воде не 1 растворяется, но Све смешивается со всеми органическими жеперегнанный пиррол — бесцветная жидкость (т. кип. 130 °С) с харак- фуран терным запатиофен. хом; на воздухе и на свету быстро окрашивается в красно-корастворителями. Аналогично N1 H H N S 1 пиррол O тиофен 3 ричневый цвет, со временем — осмоляется. Фуран представляет собой бес-4 4 4 3 3 фуран цветную жидкость (т. кип. 31 °С); имеет слабый запах хлороформа; в воде не пиррол растворяется, но смешивается со всеми органическими растворителями. 5Каждый из ато2мов углерода и гете 5 роатомов в 2этих соединениях нахо 5 дится 2 бридизации и имеет по одной негибридизованной 2pz-орв состоянии sp2-ги Тиофен — бесцветная жидкость (т. кип. 84,1 °С); обладает слабым запахом; 1 тированной перпендикулярно пло не растворяется в воде, смешивается с органическими растворителями.битали, ориен 1 скости цикла. Эти орбитали эф фективно перекрыва2 ются и формируют ароматические секстеты1 Молекулы всех пятичленных гетероароматических соединений име ют плоское строение. Ароматический секстет π-электронов в этих молекуπ-эле лах ктронов в молекулах (об ароматичности гетероаренов см. т. II, разд. 8.5). ория резонанса подтверждает аро матический характер фурана, пир рообразуется за счет π-электронов атомов углерода и неподеленных электроТе - пиразол имидазол оксазол и тиофена. Набор из следующих пяти резонансных структур описывает, Для нов гетероатомов, находящихся на негибридизованных рz-орбиталях. ла например, делокализацию π-электронов в основном состоянии пиррола. примера ниже показаны атомно-орбитальные модели пиррола и фурана. N N Молекулы всех пятичленных гетероароматических соединений имеют плоское строение. Ароматический скелет 𝝅N электронов образуется за счет 𝝅-электронов атомов углерода и НЭП N гетероатомов. N O Каждый из атомов углерода и гетероатомов находится в состоянии sp -гибридизации и имеет по одной H H негибридизованной 2р-орбитали, ориентированной перпендикулярно плоскости цикла. Теория резонанса подтверждает ароматичность. H N O N N N N N H H H H H Ароматическое состояние π-электронов в обсуждаемых соединениях подтверждается и расчетами в рамках теории МО. Для примера результаты рас Каждый из атомов углерода и гетероатомов в этих соединениях находит сячета молекулярно-орбитальной структуры фурана по методу МОХ показаны - на рис 25.1. Шесть π-электронов в молекуле фурана находятся на трех в состоянии sp2-гибридизации и имеет по одной негибридизованной 2pz-ор свя битали, ориентированной перпендикулярно плоскости цикла. Эти орбита лизывающих молекулярных π-орбиталях, имеющих значения собственных энер эффективно перекрываются и формируют ароматические сексте ты гий ниже уровня энергии α. π-электронов в молекулах (об ароматичности гетероаренов см. т. II, разд. 8.5).Из расчета следует, что энергия ВЗМО фурана (равная α + 0,62β) заметТеория резонанса подтверждает ароматический характер фурана, пирно ро-выше, чем энергия ВЗМО бензола (α + β). То же справедливо для пирла и тиофена. Набор из следующих пяти резонансных структур описывает, например, делокализацию π-электронов в основном состоянии пиррола. пиррол фуран По степени ароматичности можно построить следующий ряд: бензол > тиофен > пиррол > фуран их цветную жидПЯ костьТИ (т. кип. 31 °С); имеет сла бый запах хлороформа; в воде не 25.2. ЧЛЕН НЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ растворяется, но смешивается со всеми органическими растворителями. ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ Тиофен — бес цвет ная жид кость (т. кип. 84,1 °С); облаСОЕДИНЕНИЯ дает слабым запахом; ГЕ ТЕ РО ЦИК ЛИ ЧЕ СКИЕ С ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ не растворяется в воде, смешивается с органическими растворителями. Молекулы всех пятичленных гетероароматических соединений имеют Ни же постро каза ны Аро струк ныесек фор лыкне пялети пло ское ение. матитур ческий стетму π-эле троко новто в рых этих мо кучлен лах ны ских гееттесяро чекстро ких еди ра ция образу зацик счет ли π-эле новсо ато мовне угний леродаиину неме поде лен ныхато элекмов тро- в их нов гетероатомов, находящихся на негибридизованных рz-орбиталях. Для 4 (β) 4 (β) (β) 3 (β) 3 (β) 3 запахом; при4ме(β) ра ниже показаны атомно-орбитальные модели пиррола и фурана. Свежеперегнанный пиррол – б/ц жидкость с характерным на воздухе и на свету быстро окрашивается в красно-коричневый 240 со временем осмоляется.Глава 25. Гетероциклические соединения цвет, Фуран сои стро слабым 25.2.2. – б/ц Физижидкость ческие свойства ение запахом хлороформа. В воде не растворяется, но смешивается со всеми органическими Свежеперегнанный пиррол — бесцветная жидкость (т. кип. 130 °С) с харакрастворителями. Аналогично тиофен. терным запахом; на воздухе и на свету быстро окрашивается в красно-ко- 5 (α) 5 (α) (α) 2 O 1 фуран N1 H H N 5 (α) (α) 2 (α) 2 S 1 O пиррол тиофен 3 4пиррол 3 4фуран 4 3 ричневый цвет, со временем — осмоляется. Фуран представляет собой бесцветную жидкость (т. кип. 31 °С); имеет слабый запах хлороформа; в воде не Каждый из атомов углерода и гетероатомов в этих соединениях находится 5 янии sp2-ги 5 ной 2p -ор 2 растворяется, но смешивается со всеми органическими растворителями. в состо 2 бридизации и 5имеет по од2ной негибридизован ɩɥɨɫɤɚɹ ɰɢɤɥɢɱɟɫɤɚɹ ɫɨɩɪɹɠɟɧɧɚɹ ɫɢɫɬɟɦɚ ɫ ɲɟɫɬɶɸ ʌ-ɷɥɟɤɬɪɨɧɚɦɢ (ɱɟɬɵɪɟ z Тиофен — бесцветная жидкость (т. кип. 84,1 °С); обладает слабым запахом; 1 тированной перпендикуляр1но плоскости цикла. Эти орбитали битали, ориен не растворяется в воде, сме шивается сɨɬ орга ничесɞɜɨɣɧɵɯ кими раство рителями. ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ ɞɜɭɯ ɫɜɹɡɟɣ ɢ ɞɜɚ – ɨɬ ɝɟɬɟɪɨɚɬɨɦɚ). ɉɨɷɬɨɦɭ 1 стеты 2 ются и формируют ароматические сек эффективно ɦɨɠɧɨ перекрыва Молекулы всех пятичленных гетероароматических соединений имеют π-элеɢɦɟɸɬ ктронов«ɚɪɨɦɚв молекулах (об ароматичности гетероаренов см. т. II, разд. 8.5). плоское строение. Арома тический ɱɬɨ секстет π-электронов в этих мо лекулах ɢ ɷɬɢ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ ɫɱɢɬɚɬɶ, ɞɟɣɫɬɜɭɟɬ ɩɪɚɜɢɥɨ ɏɸɤɤɟɥɹ пиразол имидазол оксазол Теория резонанса подтверждает ароматический характер фура на, пиррообразуется за счет π-электронов атомов углерода и неподеленных электронов гетероатомов, находя щихся на неɯɚɪɚɤɬɟɪ. гибридизованных рz-орбиталях. Для ла и тиофена. Набор из следующих пяти резонансных структур описывает, ɬɢɱɟɫɤɢɣ» примера ниже показаны атомно-орбитальные модели пиррола и фурана. например, делокализацию π-электронов в основном состоянии пиррола. N N Молекулы всех пятичленных гетероароматических соединений имеют N плоское строение. Ароматический скелет 𝝅электронов образуется за счет 𝝅-электронов атомов углерода и НЭП N гетероатомов. N O Каждый из атомов углерода и гетероатомов находится в состоянии sp -гибридизации и имеет по одной H H негибридизованной 2р-орбитали, ориентированной перпендикулярно плоскости цикла. Теория резонанса подтверждает ароматичность. įįH N пиррол O фуран į- .. ɏ į- N N N N N H H H H H + ся Каждый из атомов углерода и гетероатомов в этих соединениях нахоįдит подтверждается и расчетами в рамках теории МО. Для примера результаты 2 в состоянии sp -гибридизации и имеет по одной негибридизованной 2pz-оррасчета молекулярно-орбитальной структуры фурана по методу МОХ покабитали, ориентированной перпендикулярно плоскости цикла. Эти орбитали заны на рис 25.1. Шесть π-электронов в молекуле фурана находятся на трех эффективно перекрываются и формируют ароматические секстеты ɇɟɩɨɞɟɥɟɧɧɚɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɚɹ ɩɚɪɚ ɩɨπ-электронов в молекулах (об ароматичности гетероаренов см. т. II, разд. 8.5).ɞɟɣɫɬɜɭɟɬ ɤɚɤ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɞɨɧɨɪ, связывающих молекулярных π-орбиталях, имеющих значения собственных Теория резонанса подтверждает ароматический характер фурана, пирроэнергий ниже уровня энергии α. ɷɬɨɦɭ ɧɚ ɭɝɥɟɪɨɞɧɵɯ ɚɬɨɦɚɯ ɰɢɤɥɚ ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ ʌ-ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɭɜɟɥɢɱɢɜɚɟɬɫɹ. ла и тиофена. Набор из следующих пяти резонансных структур описывает, Из расчета следует, что энергия ВЗМО фурана (равная α + 0,62β) заметнапример, делокализацию π-электронов в основном состоянии пиррола. Ароматическое состояние π-электронов в обсуждаемых соединениях По степени ароматичности можно построить следующий ряд: бензол > тиофен > пиррол > фуран Все три гетероарена относятся к электронизбыточным гетероциклам. S ноным сти, ге при онсной пееди рене гон мен н-бутан Пирролча явют, ляетвсяча дост ступ терофрак аромаци тиче ким со нике ем.ка Его поно лу-угольной смолы. Ти о фен в про мы ш лен ных мас шта бах по лу ча ют вза и модействием смеси чают, в частности, при фракционной перегонке каменноугольной смолы. тиофен Тиофен пробу мыте шнов ленных масшта ютрой взаипри модей викой ем сме сипературе: бутавна, и 1,3-бу табах диепо налусчасе выстсо тем бутана, бутенов и 1,3-бутадиена с серой при высокой температуре: н-C H + S н-C4H10 + 4S 10600 °C ɉɢɪɪɨɥВ этих превращениях применяют катализаторы на основе Al2O3 и высокие температуры, 400–500 °С (реакция Юрьева, 1936 г.): СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ Фуран и его производные в значительных количествах доступны при пе+ H2S Ɍɢɨɮɟɧ 1. ɂɡ ɚɦɦɨɧɢɣɧɵɯ ɫɨɥɟɣ ɫɚɯɚɪɧɵɯ ɤɢɫɥɨɬ. ɉɪɢ ɧɚɝɪɟɜɚɧɢɢ ɫ ɚɦ NH 3 1. ɂɡ ɤɚɦɟɧɧɨɭɝɨɥɶɧɨɣ ɫɦɨɥɵ. ɉɟɪɟɝɨɧɹɟɬɫɹ ɫɨɜɦɟɫɬɧɨ ɫ ɛɟɧɡɨɥɨɦ ɦɢɚɤɨɦ ɫɧɚɱɚɥɚ ɨɛɪɚɡɭɟɬɫɹ ɫɨɥɶ ɩɢɪɪɨɥ-2,5-ɞɢɤɚɪɛɨɧɨɜɨɣ ɤɢɫɥɨɬɵ. ȼ ɭɫɥɨ O N H2O пиррол 600 °C + H2S фуран ɯɢɦɢɱɟɫɤɢɦ HS NH ɨɬɞɟɥɹɸɬ ɨɬ ɛɟɧɡɨɥɚ ɩɭɬɟɦ. ɨɛɪɚɛɨɬɤɨɣ ɤɨɧɰɟɧɬɪɢ H ɇɚɩɪɢɦɟɪ, ɜɢɹɯ ɩɪɨɬɟɤɚɟɬ ɞɟɡɚɦɢɧɢɪɨɜɚɧɢɟ ɢ ɞɟɤɚɪɛɨɤɫɢɥɢɪɨɜɚɧɢɟ. реработ ке рас дроɪɟɚɤɰɢɢ лизом стеб лей куку ру зы, S тительного сырья. Кислотным ги HO HS S н-бутан н-бутан Пиррол доступным гетероароматическим соединением. Его тиофен тиофен соло мы и дру гих раститель ных отхоявляется дов получа ют фурɫɟɪɧɨɣ фурол. ɪɨɜɚɧɧɨɣ ɤɢɫɥɨɬɨɣ ɩɪɢ 20 qɋ (ɜ ɷɬɢɯ ɭɫɥɨɜɢɹɯ ɫɭɥɶɮɢɪɭɟɬɫɹ ɬɨɥɶɤɨ получают, в частности ,при фракционной перегонке каменноугольной смолы. Фуран иФу егоран прои изего водные зна чиные тельных кочи личе ствах доступ ны при пе-доступны провиз вод в зна тель ных коли че ствах при пеHO OH ɛɨɥɶɲɟɣSɪɟɚɤɰɢɨɧɧɨɣ ɫɩɨɫɨɛɧɨɫɬɢ). ɬɢɨɮɟɧ, ɜɫɥɟɞɫɬɜɢɟ реработре кера рас титель ного рья.но Кис дролот лизом стеб лей кули кузом рузы,стеблей кукурузы, бот ке рас тисы тель го лот сыным рья.ги Кис ным ги дро Тиофен в промышленных масштабах получают взаимодействием смеси соломы и других растительных отходов получают фурфурол. тиофен соломы и других растительных отходов получают фурфурол. NH 2. ɂɡ ɛɭɬɚɧɚ. ɂɡ ɛɭɬɚɧɚ ɬɢɨɮɟɧ ɩɨɥɭɱɚɸɬ ɜONH ɩɪɨɦɵɲɥɟɧɧɨɫɬɢ. ȼɡɚɢ 3 OH - ɋɈ2 H4NO бутана, бутенов и 1,3-батадиена с серой высокой HO Практичепри ское зна чение имеюттемпературе. синтезы пиррола и4 тиофена из бо лее доCHO O ɦɨɞɟɣɫɬɜɢɟ ɩɪɢ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɟ 600до°ɋ. ступногоɩɪɨɜɨɞɹɬ фурана. Эти син тезы протеNкаютɩɨɪɹɞɤɚ с выходами 40%. Взаимные H4NOOC вɫ ɫɟɪɨɣ ɋɈONH и ароматические его производные значительных количествах доступны - NH3 при N CHO O 25.2.Фуран Пятичленные гетероциклические соединения 239 4 H пре вращения других гетероаре нов про хо дят с низ ки ми вы хо дами (2–3%). O O H фурфурол CHO фурфуролO переработке растительного сырья. Кислотным гидролизом стеблей кукурузы , фурфурол Среди спосо бов получения пятичленных гетероароматических соединеСинтез пирролов по Кнорру Вза им ные катати лидругих ти ческие преге врате щеро ния 4 Sɬɚɤɠɟ ɩɪɢ ɩɟɪɟɝɨɧɤɟ ɫɭɤɰɢ соломы растительных отходов получают фурфурол. Сре со бов по лу че ния член ных аро ма тических со едине ний, применяемых в лаборатор нойди пракспо тике, мож но отме тить сле ду ю щие. пяи 2. ɂɡ ɫɭɤɰɢɧɢɦɢɞɚ. ɉɢɪɪɨɥ ɨɛɪɚɡɭɟɬɫɹ Среди способов получения пятичленных гепя теро аро ма ти че с ких со еди не ɋɇ ɋɇ ɋɇ ɋɇ Эта ре ак ция яв ля ет ся удоб ным ме то дом получения замещенных пирролов. тичленных гетероароматических соединений 3 2 2 3 ме е мых бо ра тор ной ти ке, мож но от ме тить сле ду ю щие. ний, применяний, емых в при лабора торня ной практивке,ла мож но от метить слепрак дующие. При этом α-ами но кар бо ниль ное со еди не ние подвергают конденсации с 3 H 2S ɧɢɦɢɞɚ ɫ ɰɢɧɤɨɜɨɣ ɩɵɥɶɸ. СинтезЛабораторные Пааля–Кнорра Реакция Юрьева Синтез пора,Кнору методы S β-кето эфиром пирролов (реакция Кнор 1884 г.): 2 3 2 этих Нагреванием 1,4-дикарбонильного соединения с аммиакомВили амипре номвращениях применяют катализаторы Син тез Па а ля–Кнор ра тем пе ра туры, 400–500 °С (реакция Юрьева, 1936 получают замещенные пирролы (реакция Пааля–Кнорра, 1885 г.): Синтез Пааля–Кнорра CH Нагреванием CH1,4-дикарбонильного соединения 2 на основе Al2O3 и высокие COOC2H5 г.): O 3 O CH3 2,5-гександион O 100 °C O 2 5 t NH3 CH3 2,5-гександион CH3 N COOC2H5 + 3. ɉɨ ɪɟɚɤɰɢɢ ɑɢɱɢɛɚɛɢɧɚ. ȼO ɩɪɢɫɭɬɫɬɜɢɢ ɤɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪɚ (Al2O3) ɢ O C2H5NOOC CH3 N N EtOOC NH O 100 °C 2 CH3 емO 1,4-ди CH3 карбонильногоH2O Нагре вани со еди не ния с ам ми а ком или ами H ном ɩɪɢ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɟ 400–450 °ɋ ɦɨɠɧɨ ɩɨɥɭɱɢɬɶ ɬɢɨɮɟɧ ɢɡ ɚɰɟɬɢɥɟɧɚ ɢ ɫɟɪɨ H H O N CH3 2,5-диметилфуран α-аминоацетоацетоуксусный ɫɭɤɰɢɧɢɦɢɞ пиррол ра, уксусный эфир получают заPме ролы H(ре акNH ция Пааля–Кнор 1885 эфир г.): диэтил-3,5-диметилпиррол2O5 щенные пир фуран ɜɨɞɨɪɨɞɚ. S 2 3 2,4-дикарбоксилат H PS с аммиаком или ном NHами 3 P2O5 пирролы (реакция Пааля–Кнорра, 1885 г.): получают замещенные 3 O CH3 CH3COOH Zn t t CH NH3 CH3 3 H 2,5-диметилпиррол P2S5 O CH3 t S 2,5-диметилтиофен CH3 O CH3 H2O CH3 2,5-диметилфуран O 2,5-гександион H2S P2O5 100 °C Вме сто α-амино кетонов ус но припо меня ют и монофенилгидразоны Получение пиррола и пеш тиофена Чичибабину 3. ɉɨ ɪɟɚɤɰɢɢ ɑɢɱɢɛɚɛɢɧɚ. ȼ ɩɪɢɫɭɬɫɬɜɢɢ ɤɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪɚ (Al2O3) α-дикетонов: ɋɇ Al O ɋɇ 2 3 ɩɢɪɪɨɥ ɢɡ ɚɰɟɬɢɥɟɧɚ COOC2H ɩɪɢ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɟ 400–450 °ɋ ɦɨɠɧɨ ɩɨɥɭɱɢɬɶ ɢ5 ɚɦ O ɋɇ 5 ɋɇ CH3 H5 CH2 COOC 3 S CH3 2 O Zn + + CH3COOH 6 S COCH3 ɦɢɚɤɚ. 2 2,5-диметилфуран NNHC H тиофен 6 5 H2ацетоуксусный S Реакцию проводят в запаянных трубкахCH без растворителя. ПриПрак нагрети ва-ческое значение имеют синтезы пиррофенилгидразон ла и тиофена из боэфир лее доCH S 3 3 CH CH 1,2-циклогександиона ɋɇ N 3 3 O ) нии 1,4-дикарбонильного соединения с дегидратирующим агентом (P 8 ные Al O S P 2 5 2 5фурана. Эти синтезы протекают с выходами до 40%. Вза ɋɇим ступ но го 2 3 ча ютNH соот вет ст вен но за ме щен или неорганическим сульфидом (P2S5) полу2,5-диметилтиофен t ɋɇ ɋɇ 3 H + пре вра ще ния дру гих ге те ро аре нов про хо дят с низ ки ми вы хо да ми (2–3%). t ные фураны или тиофены. 2,5-диметилпиррол Реакцию проводят в запаянных трубках без растворителя. При нагрева- Синтез пирролов по Кнорру NH3 4 7 1 N H CH3 этил-2-метил-4,5,6,7тетрагидро-1Н-индол3-карбоксилат N H ɥɨɜ ɞɥɹ ɤɚɠɞɨɝɨ ɢɡ ɧɢɯ ɯɚɪɚɤɬɟɪɧɵ ɫɜɨɢ ɨɫɨɛɟɧɧɨɫɬɢ. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 25.2. Пятичленные ароматические гетероциклические соединения 1. ȼɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɟ ɫ ɤɢɫɥɨɬɚɦɢ (ɚɰɢɞɨɮɨɛɧɨɫɬɶ). ɉɢɪɪɨɥ, ɮɭɪɚɧ ɢ ɬɢɨɮɟɧ ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɸɬ ɫ ɫɢɥɶɧɵɦɢ ɤɢɫɥɨɬɚɦɢ; ɜ ɫɥɭɱɚɟ ɩɢɪɪɨ- CH3COONO2 (CH3CO)2O, 5 °C ɥɚ, ɮɭɪɚɧɚ ɢ ɢɯ ɚɥɤɢɥɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɯ ɨɛɵɱɧɨ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ «ɨɫɦɨɥɟɧɢɟ» 2-нитропиррол (α-нитропиррол) NH NO2 Пониженная ароматичность тем. ɤɢЧто большая электроотрицательность атома кислорода в (ɨɥɢɝɨɦɟɪɢɡɚɰɢɹ ɢ ɩɨɥɢɦɟɪɢɡɚɰɢɹ), фурана ɬɢɨɮɟɧ ɜ объясняется ɩɪɢɫɭɬɫɬɜɢɢ ɫɟɪɧɨɣ кольце фурана, по сравнению с азотом и серой, мешает равномерному распределению 𝝅-электроннойпирролплотности в C5H5N SO3 ɫɥɨɬɵ ɫɭɥɶɮɢɪɭɟɬɫɹ. ɉɢɪɪɨɥ, ɮɭɪɚɧ ɢ ɨɬɱɚɫɬɢ ɬɢɨɮɟɧ ɢ ɢɯ ɩɪɨɢɡɜɨɞ2-сульфокислота фурановом кольце. SO H NH 3 ɧɵɟ ɹɜɥɹɸɬɫɹ «ɚɰɢɞɨɮɨɛɧɵɦɢ», ɬ.ɟ. «ɛɨɹɬɫɹ» ɤɢɫɥɨɬ. Ⱥɰɢɞɨɮɨɛɧɨɫɬɶ Однако в реакциях электрофильного ароматического замещения их реакционная способность, в сравнении с ɫɜɹɡɚɧɚ ɫ ɩɪɢɫɨɟɞɢɧɟɧɢɟɦ ɩɪɨɬɨɧɚ ɤ Į-ɭɝɥɟɪɨɞɧɨɦɭ ɚɬɨɦɭ, ɪɚɡɪɭɲɟɧɢN (CH3CO)2O бензолом, выше. O 2-ацетилпиррол 20 °C ɟɦ ɫɬɚɛɢɥɢɡɢɪɨɜɚɧɧɨɣ ɡɚɦɤɧɭɬɨɣ ɫɨɩɪɹɠɟɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɫ ɜɵɬɟɤɚɸɳɢɦ H Относительная активность снижается в ряду: пиррол>фуран>тиофен. (α-ацетилпиррол) NH C пиррол ɨɬɫɸɞɚ ɫɥɟɞɫɬɜɢɟɦгетероароматические – ɞɚɥɶɧɟɣɲɢɦɢ ɩɪɟɜɪɚɳɟɧɢɹɦɢ ɚɤɬɢɜɧɨɣ ɞɢɟɧɨɜɨɣ CH3 Пятичленные соединения ацидофобны (боятся кислот). В присутствии сильных кислот они ɫɢɫɬɟɦɵ. подвергаются протонированию, следовательно нарушается их сопряженная система. CHCl3, KOH į+ ɏ + + ɇ Y ɇ į+ ɏ+ Y NH C ɞɚɥɶɧɟɣɲɢɟ ɩɪɟɜɪɚɳɟɧɢɹ ) (ɩɨɥɢɦɟɪɢɡɚɰɢɹ , ɨɥɢɝɨɦɟɪɢɡɚɰɢɹ ɇ - H2SO4 (конц.) 0 °C ɇɚɢɛɨɥɟɟ ɥɟɝɤɨ ɩɪɨɬɨɧɢɪɭɟɬɫɹ ɩɢɪɪɨɥ, ɨɧ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɫɥɚɛɵɦ ɨɫɧɨɜɚɧɢ- ТИОФЕН ɟɦ. Ɍɪɭɞɧɨ ɩɪɨɬɨɧɢɪɭɟɬɫɹ ɬɢɨɮɟɧ, ɩɨɷɬɨɦɭ ɨɧ ɧɚɢɦɟɧɟɟ ɚɰɢɞɨɮɨɛɟɧ. Циклическая система тиофена,ɡɚɦɟɫɬɢɬɟɥɟɣ если она ɪɟɡɤɨ не содержит ȼɜɟɞɟɧɢɟ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɚɤɰɟɩɬɨɪɧɵɯ ɫɧɢɠɚɟɬ ɫɩɨɫɨɛэлектроннодонорных заместителей, относительно устойчива ɧɨɫɬɶ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɯ ɩɢɪɪɨɥɚ, ɮɭɪɚɧɚ ɢ ɬɢɨɮɟɧɚ ɩɪɢɫɨɟɞɢɧɹɬɶ ɩɪɨɬɨɧ ɢ ɬɟɦ к действию окислителей и восстановителей. ɫɚɦɵɦ ɫɧɢɠɚɟɬ ɚɰɢɞɨɮɨɛɧɨɫɬɶ. 11 O 2-формилпиррол (α-формилпиррол) H SO3H S Br2 S CH3COOH Br S Br тиофен2-сульфокислота 2,5-дибромтиофен тиофен CH3COONO2 (CH3CO)2O, 10 °C S NO2 2-нитротиофен В терминах теории резонанса атака электрофила в положение 2 о SO3H NH CH3 2-сульфокислота ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА CHCl3, KOH N (CH3CO)2O 20 °C H NH C пиррол O NH C 2-ацетилпиррол (α-ацетилпиррол) 2-формилпиррол (α-формилпиррол) H CH3 CHCl3, KOH NH C H2SO4 (конц.) 0 °C ФУРАН O H CH3COOH S Br S Br NO2 S CH3COOH S тиофен2-сульфокислота Br CH3COONO2 (CH3CO)2O, 10 °C 2-нитротиофен 2-нитротиофен Атака в положение 2: H H H O E H O E H большей стабильностью E E O O Атака в положение 3: E Br 2,5-дибромтиофен В терминах теории резонанса атака электрофила в положение 2 объя ется большей стабильностью образующегося σ-комплекса. Для этого плекса возможны три резонансные структуры. При атаке в положение σ-комплекса можно написать лишь две резонансные структуры. 2,5-дибромтиофен Атака в положение 2: O NO2 S В терминах теории резонанса атака электрофила в положение 2 объясняется большей стабильностью образующегося σ-комплекса. Для этого ком+ E плек возможны три резонансрезонанса ные структуры. При ата ке в положение в 3 для В сатерминах теории атака электрофила положение 2 объясняется O O σ-ком плек са мож но на пи сать лишь две ре зо нанс ные струк ту ры. образующегося 𝜎-комплекса. + E S тиофен2-сульфокислота тиофен тиофен CH3COONO2 (CH3CO)2O, 10 °C SO3H S Br2 SO3H S H2SO4 (конц.) 0 °C 2-формилпиррол (α-формилпиррол) Br2 O O H H E + E O O O E нии рост кислотности при переходе от пирролидина к пирролу аналогичен росту кислотности при переходе от этилена к ацетилену. Пирролят-ион сохраняет ароматический характер пиррола. Его химические свойства подобны свойствам феноксид-иона. Пирролят-ион вступает в реакции электрофильного замещения даже со слабыми электрофильными 245реагентами: ПИРРОЛ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 25.2. Пятичленные ароматические гетероциклические соединения H CH3COONO2 (CH3CO)2O, 5 °C 2-нитропиррол (α-нитропиррол) NH NO2 KOH –H O H H Хотя основные свойства N N выражены N очень слабо, пиррол – K H H амфотерное гетероциклическое соединение. 2 пиррол, pKa 16,5 неароматичен C5H5N SO3 SO3H NH N H (CH3CO)2O 20 °C пиррол NH C O 2-ацетилпиррол (α-ацетилпиррол) Ниже приведены реакции карбонизации, формилирования, азосочетания и алкилирования, протекающие с промежуточным образованием пирролят-иона и с последующим электрофильным замещением в нем. CO2 CH3 CHCl3, KOH NH C H2SO4 (конц.) 0 °C O H N SO3H S CH3COOH Br p, t 2-формилпиррол (α-формилпиррол) Br2 S пиррол2-сульфокислота S Br S NO2 NH COOK CHCl3 NaOH NH C K тиофен2-сульфокислота 2-формилпиррол H NH N N CH3I 2,5-дибромтиофен 2-нитротиофен O K-соль 2-пирролкарбоновой кислоты N N Cl тиофен CH3COONO2 (CH3CO)2O, 10 °C пирролкалий, пирролят калия (ароматичен) N CH3 В терминах теории резонанса атака электрофила в положение 2 объясня- N-метилпиррол t NH CH3 2-метилпиррол 2-фенилазопиррол 2. ɉɨɪɮɢɪɢɧɵ. Ⱥɥɤɢɥɢɪɨɜɚɧɧɵɟ ɩɢɪɪɨɥɶɧɵɟ ɹɞɪɚ ɨɛɪɚɡɭɸɬ ɨɫɧɨɜɭ ɯɪɨɦɨɩɪɨ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ɦɧɨɝɢɯ ɛɢɨɥɨɝɢɱɟɫɤɢ ɜɚɠɧɵɯ ɩɢɝɦɟɧɬɨɜ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ ɩɢɝɦɟɧɬɨɜ ɤɪɨɜɢ, ɡɟɥɟ- ɝɥɨɛɢɧɚ ɧɵɯ ɱɚɫɬɟɣ ɪɚɫɬɟɧɢɣ, ɠɟɥɱɢ, ɚ ɬɚɤɠɟ ɜɢɬɚɦɢɧɚ ȼ12. ȼ ɨɫɧɨɜɟ ɜɫɟɯ ɷɬɢɯ ɩɢɝ- N ɦɟɧɬɨɜ ɥɟɠɢɬ ɩɨɪɮɢɧ – ɦɚɤɪɨɰɢɤɥɢɱɟɫɤɚɹ ɫɨɩɪɹɠɟɧɧɚɹ ɫɢɫɬɟɦɚ, ɜ ɫɨɫɬɚɜ ɤɨɬɨɪɨɣ ɜɯɨɞɹɬ ɱɟɬɵɪɟ ɩɢɪɪɨɥɶɧɵɯ ɤɨɥɶɰɚ. ПИРРОЛ Fe N ɛɟɥɤɨɜɨɣ N ɯɟɥɚɬɧɵɦ ɞɟɪɠɚɳɢ HOOC N ɉɨɪɮɢɧ ɨɛɪɚɡɭɟɬɫɹ ɩɪɢ ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɢ ɩɢɪɪɨɥ-2-ɚɥɶɞɟɝɢɞɚ ɫ ɦɭɊɟɚɤɰɢɹ ɩɢɪɪɨɥɚ ɫ ɮɨɪɦɚɥɶɞɟɝɢɞɨɦ ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɤ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɸ ɞɢɩɢɪАлкилированные пиррольные ядра образуют основу многих биологически важных пигментов, например, ɝɟɦɚ – ɝɟɦ ɪɚɜɶɢɧɨɣпигментов ɤɢɫɥɨɬɨɣ. ɋɚɦ ɩɢɪɪɨɥ-2-ɚɥɶɞɟɝɢɞ ɦɨɠɧɨ ɩɨɥɭɱɢɬɶ ɢɡ ɩɢɪɪɨɥɚ ɪɢɥɦɟɬɚɧɚ, ɤɨɬɨɪɵɣ ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɨɤɢɫɥɟɧ ɜ ɩɢɪɪɨɦɟɬɟɧ. ɉɢɪɪɨɦɟɬɟɧ ɹɜɥɹкрови, зеленых частей растений, желчи, а также витамина В12. ɫɬɪɨɟɧɢɟ В основе всех этих пигментов лежит порфин – макроциклическая сопряженная система, которой ɤɨɧɞɟɧɫɚɰɢɟɣ ɫ ɷɬɢɥɮɨɪɦɢɚɬɨɦ. ɟɬɫɹ ɩɪɨɦɟɠɭɬɨɱɧɵɦ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɟɦ ɜ ɫɢɧɬɟɡɟ ɩɨɪɮɢɧɚ. HOOC в состав ɝɟɦ Ƚ. Ɏɢɲɟɪ входят четыре пиррольных кольца. Ɂɚɦɟɳɟɧɧɵɟ ɩɨɪɮɢɧɵ ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɩɨɪɮɢɪɢɧɚɦɢ. Ɉɧɢ ɥɟɠɚɬ ɜ ɨɫɧɨɜɟ – ɯɥɨɪɨɮɢɥɥ – ɡɟɥɟɧɵɣ ɩɢɝɦɟɧɬ ɪɚɫɬɟɧɢ ɜɚɠɧɵɯ ɩɪɢɪɨɞɧɵɯ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ: HCOOC2H5 ɪɢɪɨɜɚɧɧɨɦ ɩɨɪɮɢɧɨɜɨɦ ɰɢɤɥɟ ɤɨɦɩɥɟɤɫɧɨ ɫ O HCOOH Замещенные порфины называют парфиринами, – ɝɟɦɨɝɥɨɛɢɧ – ɤɪɚɫɧɨɟ ɜɟɳɟɫɬɜɨ ɤɪɨɜɢ, ɩɟɪɟɧɨɫɹɳɟɟ ɤɢɫɥɨɪɨɞ ɢɡ N N N ɬɨɤ ɩɪɨɩɢɨɧɨɜɨɣ ɤɢɫɥɨɬɵ ɷɬɟɪɢɮɢɰɢɪɨɜɚɧ ɫɩ H лежащими в основе гемоглобина, хлорофилла и др. H H H ɥɟɝɤɢɯ ɜ ɤɚɠɞɭɸ ɤɥɟɬɤɭ ɬɟɥɚ, ɹɜɥɹɟɬɫɹ O N N ɪɚɫɬɟ ɯɪɨɦɨɩɪɨɬɟɢɞɨɦ, ɫɨɫɬɨɹɳɢɦ ɢɡ ɛɟɥɤɚ H H H (R=C N FeCl3 ɝɥɨɛɢɧɚ ɢ ɨɤɪɚɲɟɧɧɨɣ ɜ ɤɪɚɫɧɵɣ ɧɟɯɥɨɪ N N N N HCOOH ɛɟɥɤɨɜɨɣ ɱɚɫɬɢ – ɝɟɦɚ. Ƚɟɦ ɹɜɥɹɟɬɫɹ R H N N ɡɟɥɟɧ ɩɨɪɮɢɧ H H ɞɢɩɢɪɪɢɥɦɟɬɚɧ Fe Mg N N ɯɟɥɚɬɧɵɦ ɤɨɦɩɥɟɤɫɨɦ Nɩɨɪɮɢɪɢɧɚ, ɫɨN ɩɢɪɪɨɦɟɬɟɧ ɞɜɭɯ H39C20O ɞɟɪɠɚɳɢɦ Fe(II). ɉɪɨɞɭɤɬN ɨɤɢɫɥɟɧɢɹ HOOC 19 N ɛɨɬɚɧ O ɝɟɦɚ – ɝɟɦɢɧ ɫɨɞɟɪɠɢɬ Fe(III). ȼɵɹɫɧɢɥ ɧɚɱɚ H3COOC ɫɬɪɨɟɧɢɟ ɝɟɦɚ ɢ ɨɫɭɳɟɫɬɜɢɥ ɟɝɨ ɫɢɧɬɟɡ HOOC ɝɟɦ O ɯɥɨɪɨɮɢɥɥ Ƚ. Ɏɢɲɟɪ; ɛɵɥɨ ɭɫɬɚɧɨɜɥɟɧɨ, ɱɬɨ ɩɨɪɮɢɪɢɧɨɜɨɟ ɹɞɪɨ ɝɟ – ɯɥɨɪɨɮɢɥɥ – ɡɟɥɟɧɵɣ ɩɢɝɦɟɧɬ ɪɚɫɬɟɧɢɣ – ɫɨɞɟɪɠɢɬ ɜ ɱɚɫɬɢɱɧɨ ɝɢɞɟɬɫɹ ɛɢɨɥɨɝɢɱɟɫɤɢ ɩɨ ɨɞɧɨɣ ɢ ɬɨɣ ɠɟ ɫɯɟɦɟ ɢɡ ɪɢɪɨɜɚɧɧɨɦ ɩɨɪɮɢɧɨɜɨɦ ɰɢɤɥɟ ɤɨɦɩɥɟɤɫɧɨ ɫɜɹɡɚɧɧɵɣ ɦɚɝɧɢɣ. Ɉɞɢɧ ɨɫɬɚ-20 ɬɨɤ ɩɪɨɩɢɨɧɨɜɨɣ ɤɢɫɥɨɬɵ ɷɬɟɪɢɮɢɰɢɪɨɜɚɧ ɫɩɢɪɬɨɦ ɮɢɬɨɥɨɦ ɋ ɇ Ɉɇ. ɂɡ ɩɪɨɬɢɜ ɚɧɟɦɢɢ, ɟɝɨ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬ ɞɥɹ ɥɟɱɟɧɢɹ ɡɥɨɤɚɱɟɫɬɜɟɧɧɨɝɨ ɦ ɳɟɫɬɜɨ, ɪɚɫɬɜɨɪɢɦɨɟ ɜ ɜɨɞɟ. ȼɵɪɚɛɚɬɵɜɚɟɬɫɹ ɦɢɤɪɨɨɪɝɚɧɢɡɦɚɦɢ. ȼ ɨɫɧɨɜɟ КОНДЕНСИРОВАННЫЕ ɜɚɧɧɵɯ ɩɢɪɪɨɥɶɧɵɯ ɰɢɤɥɨɜ. ȼ ɩɪɨɦɵɲɥɟɧɧɨɫɬɢ ɜɢɬɚɦɢɧ ȼ ɩɨɥɭɱɚɸɬ ɩɭПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ 3. ɂɧɞɨɥ ɬɟɦ ɛɚɤɬɟɪɢɚɥɶɧɨɝɨ ɛɢɨɫɢɧɬɟɡɚ. ȼɢɬɚɦɢɧ ȼ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɚɤɬɢɜɧɵɦ 248 Глава 25.ɫɪɟɞɫɬɜɨɦ Гетероциклические соединения СОЕДИНЕНИЯ ɩɪɨɬɢɜ ɚɧɟɦɢɢ, ɟɝɨ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬ ɞɥɹ ɥɟɱɟɧɢɹ ɡɥɨɤɚɱɟɫɬɜɟɧɧɨɝɨ ɦɚɥɨɤɪɨɜɢɹ, ɡɚɛɨɥɟɜɚɧɢɣ ɧɟɪɜɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɢ ɩɟɱɟɧɢ. ɟɝɨ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ ɥɟɠɢɬ ɦɚɤɪɨɰɢɤɥ, ɫɨɫɬɨɹɳɢɣ ɢɡ ɱɟɬɵɪɟɯ ɱɚɫɬɢɱɧɨ ɝɢɞɪɢɪɨ12 12 ɡɚɛɨɥɟɜɚɧɢɣ ɧɟɪɜɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɢ ɩɟɱɟɧɢ. ɂɧɞɨɥ – ɤɨɧɞɟɧɫɢɪɨɜɚɧɧɚɹ ɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɢɱɟɫɤɚɹ ɫɢɫɬɟɦɚ, ɤɨɬ 25.3. КОНДЕНСИРОВАННЫЕ ПЯТИЧЛЕННЫЕ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɬɶɫɹ ɤɚɤ ɛɟɧɡɨɚɧɚɥɨɝво ɩɢɪɪɨɥɚ. ɇɭɦɟɪɚɰɢɸ ɜ ɢɧɞɨɥɟ ɧ Индол представляет собой конденсированную систему пиррола и бензола, встречающуюся многих природных ГЕТЕРОЦИК ЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ 3. ɂɧɞɨɥ Индольная система является структурным фрагментом незаменимой соединениях и продуктах их метаболизма. ɝɟɬɟɪɨɚɬɨɦɚ, ɚɬɨɦɵ ɭɝɥɟɪɨɞɚ ɜ ɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɟ ɨɛɨɡɧɚɱɚɸɬ ɬɚɤɠɟ ɛɭɤ аминокислоты триптофана и продуктов его метаболических ɇɟɤɨɬɨɪɵɟ превращений – триптамина и ɬɪɢɜɢɚɥɶɧɵɟ серотонина, ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɢɧɞɨɥɚ ɢɦɟɸɬ ɬɚɤɠɟ ɧɚɡɜɚɧɢ относящихся к биогенным аминам. Индолɂɧɞɨɥ явля ся бициклиɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɢɱɟɫɤɚɹ ческим соедиɫɢɫɬɟɦɚ, нением, в ко тором бензольное коль– ет ɤɨɧɞɟɧɫɢɪɨɜɚɧɧɚɹ ɤɨɬɨɪɚɹ ɦɨɠɟɬ цоɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɬɶɫɹ сконденсиɤɚɤ роɛɟɧɡɨɚɧɚɥɨɝ вано с циклом пиррола. ɩɢɪɪɨɥɚ. ɇɭɦɟɪɚɰɢɸ ɜ ɢɧɞɨɥɟ ɧɚɱɢɧɚɸɬ ɨɬ 4 4 ɝɟɬɟɪɨɚɬɨɦɚ, ɚɬɨɦɵ ɭɝɥɟɪɨɞɚ ɜ ɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɟ ɨɛɨɡɧɚɱɚɸɬ ɬɚɤɠɟ ɛɭɤɜɚɦɢ Į ɢ ȕ.5 5 3 6 ɇɟɤɨɬɨɪɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɢɧɞɨɥɚ ɢɦɟɸɬ ɬɚɤɠɟ ɬɪɢɜɢɚɥɶɧɵɟ ɧɚɡɜɚɧɢɹ. 6 5 4 6 N1 7 3 H 3 7 2 ɋɈɈɇ OH ɢɧɞɨɥ N H1 2 OH NH 2 индол N 2 N H ся среди природных 7 N ПроизHвод H часто встречают 1 ные индола ɬɪɢɩɬɨɮɚɧ ɢɧɞɨɥ из них являются ɢɧɞɨɤɫɢɥ фармацевтиче Многие скими средствами. (3-(3'--ɢɧɞɨɥ)-2-ɚɦɢɧɨɩɪɨɩɢɨɧɨɜɚɹ (3-ɝɢɞɪɨɤɫɢɢɧɞɨɥ) ɤɢɫɥɨɬɚ) 25.3.1. Способы получения 3.1. Ɇɟɬɨɞɵ ɫɢɧɬɟɡɚ N H N H ɢɧɞɨɤɫɢɥ (3-ɝɢɞɪɨɤɫɢɢɧɞɨɥ) ɬɪɢɩɬɨɮɚɧ (3-(3'--ɢɧɞɨɥ)-2-ɚɦɢɧɨɩɪɨ ɤɢɫɥɨɬɚ) соедине3.1. ний. Ɇɟɬɨɞɵ ɫɢɧɬɟɡɚ 1. ɋɢɧɬɟɡ Ɏɢɲɟɪɚ. ɗɬɨɬ ɦɟɬɨɞ ɡɚɤɥɸɱɚɟɬɫɹ ɜ ɰɢɤɥɢɡɚɰɢɢ ɡɨɧɨɜ ɩɪɢ ɧɚɝɪɟɜɚɧɢɢ, ɨɛɵɱɧɨ ɜ ɩɪɢɫɭɬɫɬɜɢɢ ɩɪɨɬɨɧɧɨɣ ɤɢɫɥɨ ɩɟɪɟɝɪɭɩɩɢɪɨɜɤɨɣ (ɫɨɝɥɚɫɨɜɚɧɧɵɣ ɪɚɡɪɵɜ ɫɜɹɡɢ N-N ɢ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ ɫɜɹɡɢ ɋ-ɋ) ɢ ɡɚɦɵɤɚɧɢɟɦ ɩɢɪɪɨɥɶɧɨɝɨ ɰɢɤɥɚ. ɇɚɢɛɨɥɟɟ ɱɚɫɬɨ ɜ ɤɚɱɟɫɬɜɟ ɤɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪɚ ɜ ɷɬɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɢɫɩɨɥɶɡɭɸɬ ɯɥɨɪɢɞ ɰɢɧɤɚ ɜ ɪɚɫɬɜɨɪɢɬɟɥɟ ɩɪɢ ɬɟɦɩɟR' R' ɪɚɬɭɪɟ 150 °ɋ. ȼɵɛɨɪ ɤɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪɚ, ɪɚɫɬɜɨɪɢɬɟɥɹ ɢ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ R R + ɞɥɹ ɞɨɫH ɬɢɠɟɧɢɹ ɨɩɬɢɦɚɥɶɧɵɯ ɜɵɯɨɞɨɜ ɢɧɞɨɥɨɜNɡɚɜɢɫɢɬ ɜ ɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɨɣ ɫɬɟɩɟɧɢ ɨɬ NH ПОЛУЧЕНИЕ (ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ) R' R NH + 2 N Синтез Фишера (циклизация арилгидразонов вNH присутствии кислот) NH ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ ɫɭɛɫɬɪɚɬɚ. H R' R' Из R' H R' -ɇ2Ɉ R' R' + R O 2. ɂɡ ɚɪɨɦɚɬɢɱɟɫɤɢɯ ɚɦɢɧɨɜ. ɂɧɞɨɥ Rɦɨɠɧɨ ɩɨɥɭɱɢɬɶRɜɧɭɬɪɢɦɨɥɟ+ R N NH2 HR -NH4 R ɤɭɥɹɪɧɨɣ ɤɨɧɞɟɧɫɚɰɢɟɣ ɮɨɪɦɢɥ-ɨ-ɬɨɥɭɢɞɢɧɚ. Ɋɟɚɤɰɢɹ ɢɞɟɬ ɜ ɩɪɢɫɭɬɫɬɜɢɢ N NH + NH NH2+ N N NHNH2+ N 2 N H NH 2 ɬɪɟɬ-ɛɭɬɢɥɚɬɚ ɤɚɥɢɹ. H H H H R'о-замещенных R' ароматических аминов (из формил-о-толуидинов анилинов) 3.2. ɗɥɟɤɬɪɨɧɧɨɟ ɫɬɪɨɟɧɢɟ. Ⱥɪɨɦɚɬɢɱɧɨɫɬɶ R' или конденсацией ɗɬɨɬ ɫɢɧɬɟɡ ɧɚɝɥɹɞɧɨ ɞɨɤɚɡɵɜɚɟɬ ɫɬɪɨɟɧɢɟ ɢɧɞɨɥɚ: + -NH4 ɉɪɟɞɩɨɥɚɝɚɸɬ, ɱɬɨRɜ ɪɟɚɤɰɢɢ Ɏɢɲɟɪɚ R ɜ ɩɪɢɫɭɬɫɬɜɢɢ ɩɪɨɢɫɯɨHɤɢɫɥɨɬ -ɇ2Ɉ t-C H OK R 4 9 O + NH2+ Nɂɧɞɨɥ ɢɦɟɟɬ ɰɢɤɥɢɱɟɫɤɭɸ ɫɨɩɪɹɠɟɧɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ, ɜ ɤɨɬɨɪ ɞɢɬ ɢɡɨɦɟɪɢɡɚɰɢɹ ɝɢɞɪɚɡɨɧɨɜ ɜ ɝɢɞɪɚɡɢɧɵ ɫ ɩɨɫɥɟɞɭɸɳɟɣ ɫɢɝɦɚɬɪɨɩɧɨɣ N NH2 NH H O -H O 2 N 2 N H N N H H NH ɝɟɬɟɪɨɚɬɨɦ ɫɜɹɡɢ ɫɨ ɫɜɨɟɣ ɧɟɩɨɞɟɥɟɧɧɨɣ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɨɣ ɩɚɪɨɣ. ȿɫɥɢ ɪ ɩɟɪɟɝɪɭɩɩɢɪɨɜɤɨɣ (ɫɨɝɥɚɫɨɜɚɧɧɵɣH ɪɚɡɪɵɜ ɫɜɹɡɢ N-N ɢ2 ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ H H ɋ-ɋ) ɢ ɡɚɦɵɤɚɧɢɟɦ ɩɢɪɪɨɥɶɧɨɝɨ ɰɢɤɥɚ. ɇɚɢɛɨɥɟɟ ɱɚɫɬɨ ɜ ɤɚɱɟɫɬɜɟ ɤɚɬɚɥɢɩɢɪɪɨɥ ɤɚɤ ɧɟɤɨɬɨɪɵɣ ɚɧɚɥɨɝ ɛɟɧɡɨɥɚ, ɬɨ ɢɧɞɨɥ ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɚɧɚ ɉɪɟɞɩɨɥɚɝɚɸɬ, ɱɬɨ ɜ ɪɟɚɤɰɢɢ Ɏɢɲɟɪɚ ɜ ɩɪɢɫɭɬɫɬɜɢɢ ɤɢɫɥɨɬ ɩɪɨɢɫɯɨɡɚɬɨɪɚ ɜ ɷɬɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɢɫɩɨɥɶɡɭɸɬ ɯɥɨɪɢɞ ɰɢɧɤɚ ɜ 3.2. ɪɚɫɬɜɨɪɢɬɟɥɟ ɬɟɦɩɟɥɢɧɚ. ɩɪɢ ɂɧɞɨɥ ɹɜɥɹɟɬɫɹ S-ɢɡɛɵɬɨɱɧɵɦ ɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɢɱɟɫɤɢɦ ɫɨɟɞɢɧɟ Ʉ ɢɧɞɨɥɚɦ СТРОЕНИЕ ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɜɧɭɬɪɢɦɨɥɟɤɭɥɹɪɧɚɹ ɗɥɟɤɬɪɨɧɧɨɟ ɫɬɪɨɟɧɢɟ. Ⱥɪɨɦɚɬɢɱɧɨɫɬɶ ЭЛЕКТРОННОЕ ɞɢɬ ɢɡɨɦɟɪɢɡɚɰɢɹ ɝɢɞɪɚɡɨɧɨɜ ɜɤɨɧɞɟɧɫɚɰɢɹ ɝɢɞɪɚɡɢɧɵ ɫ ɞɪɭɝɢɯ ɩɨɫɥɟɞɭɸɳɟɣ ɫɢɝɦɚɬɪɨɩɧɨɣ ɪɚɬɭɪɟ 150 °ɋ. ɨ-ɚɦɢɧɨɮɟɧɢɥɚɰɟɬɚɥɶɞɟɝɢɞɚ ȼɵɛɨɪ ɤɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪɚ, ɪɚɫɬɜɨɪɢɬɟɥɹ ɢ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ ɞɥɹ ɞɨɫɨ-ɡɚɦɟɳɟɧɧɵɯ ɚɧɢɥɢɧɨɜ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ ɫɫɜɹɡɢ ɜɵɞɟɥɟПо всем критериям индол относится к ароматическим ɩɟɪɟɝɪɭɩɩɢɪɨɜɤɨɣ (ɫɨɝɥɚɫɨɜɚɧɧɵɣ ɪɚɡɪɵɜсоединениям. N-N ɢ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ ɫɜɹɡɢ į ɬɢɠɟɧɢɹ ɨɩɬɢɦɚɥɶɧɵɯ ɜɵɯɨɞɨɜ ɢɧɞɨɥɨɜ ɡɚɜɢɫɢɬ ɜ ɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɨɣ ɫɬɟɩɟɧɢ ɨɬ Наличие пиррольного кольца в конденсированной системе приводит к į ɧɢɟɦ ɜɨɞɵ. ɂɧɞɨɥ ɢɦɟɟɬ ɰɢɤɥɢɱɟɫɤɭɸ ɫɨɩɪɹɠɟɧɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ, ɜ ɤɨɬɨɪɨɣ ɭɱɚɫɬɜɭɟɬ ɋ-ɋ) ɢ ɡɚɦɵɤɚɧɢɟɦ ɩɢɪɪɨɥɶɧɨɝɨ ɰɢɤɥɚ. ɇɚɢɛɨɥɟɟ ɱɚɫɬɨ ɜ ɤɚɱɟɫɬɜɟ ɤɚɬɚɥɢɫɬɪɭɤɬɭɪɵ ɫɭɛɫɬɪɚɬɚ. аналогии в химических свойствах Оба проявляют 22 индолов и пирролов. ɝɟɬɟɪɨɚɬɨɦ ɫɨɜгетероцикла ɫɜɨɟɣ ɧɟɩɨɞɟɥɟɧɧɨɣ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɨɣ ɩɚɪɨɣ. ȿɫɥɢ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɬɶ ɡɚɬɨɪɚ ɜ ɷɬɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɢɫɩɨɥɶɡɭɸɬ ɯɥɨɪɢɞ ɰɢɧɤɚ ɪɚɫɬɜɨɪɢɬɟɥɟ ɩɪɢ ɬɟɦɩɟį.. NH-кислотные свойства. Главное различие междуɩɢɪɪɨɥ индолами и пирролами ɤɚɤ ɧɟɤɨɬɨɪɵɣ ɚɧɚɥɨɝ ɛɟɧɡɨɥɚ, ɬɨ ɢɧɞɨɥ ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɚɧɚɥɨɝɨɦ ɧɚɮɬɚɪɚɬɭɪɟ °ɋ. ȼɵɛɨɪ ɤɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪɚ, ɪɚɫɬɜɨɪɢɬɟɥɹ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ ɞɥɹ ɞɨɫ2. 150 ɂɡ ɚɪɨɦɚɬɢɱɟɫɤɢɯ ɚɦɢɧɨɜ.атаке ɂɧɞɨɥ ɦɨɠɧɨ ɢɩɨɥɭɱɢɬɶ ɜɧɭɬɪɢɦɨɥɟN į+ įзаключается в том, что в индоле электрофильной легче H ɥɢɧɚ. ɡɚɜɢɫɢɬ ɂɧɞɨɥ ɹɜɥɹɟɬɫɹ S-ɢɡɛɵɬɨɱɧɵɦ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɟɦ. ɬɢɠɟɧɢɹ ɨɩɬɢɦɚɥɶɧɵɯ ɢɧɞɨɥɨɜ ɜ ɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɨɣ ɫɬɟɩɟɧɢɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɢɱɟɫɤɢɦ ɨɬ ɤɭɥɹɪɧɨɣ ɤɨɧɞɟɧɫɚɰɢɟɣɜɵɯɨɞɨɜ ɮɨɪɦɢɥ-ɨ-ɬɨɥɭɢɞɢɧɚ. Ɋɟɚɤɰɢɹ ɢɞɟɬ ɜ ɩɪɢɫɭɬɫɬɜɢɢ подвергается β-положение (атом С-3), а не α-положение (С-2), как в пирроле. ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ ɫɭɛɫɬɪɚɬɚ. ɬɪɟɬ-ɛɭɬɢɥɚɬɚ ɤɚɥɢɹ. - įɋɜɨɣɫɬɜɚ ɢɧɞɨɥɚ ɚɧɚɥɨɝɢɱɧɵ ɫɜɨɣɫɬɜɚɦ ɚɪɨɦɚɬɢɱɟɫɤɢɯ - ɤɚɤ ɢ ɩɢɪɪɨɥ, ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɫɥɚɛɨɣ Nɇ-ɤɢɫɥɨɬɨɣ ɢ ɞɚɟɬ ɫɨɥɢ. ɦɨɝɭɬ ɛɵɬɶ ɚɥɤɢɥɢɪɨɜɚɧɵ, ɚɰɢɥɢɪɨɜɚɧɵ. Ɋɟɚɤɰɢɨɧɧɵɦɢ ɰɟɧɬɪɚɸ ɚɡɨɫɨɱɟɬɚɧɢɹ ɫɫɨɛɧɨɫɬɶ, ɫɨɥɹɦɢ ɞɢɚɡɨɧɢɹ. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА N ɦɢ ɦɨɝɭɬ ɛɵɬɶ ɚɬɨɦɵ ɚɡɨɬɚ ɢ ɭɝɥɟɪɨɞɚ ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ 3. ɋɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟ ɩɪɨ1. ȼɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɟ ɫ ɤɢɫɥɨɬɚɦɢ (ɚɰɢɞɨɮɨɛɧɨɫɬɶ). Ʉɢɫɥɨɬɵ ɩɪɨɬɨO ɞɭɤɬɨɜ N- ɢ ɋ-ɪɟɚɤɰɢɣ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ, ɩɪɢɪɨɞɨɣ ɦɟ25.3. Конденсированные пятичленные гетероциклические соединения ɧɢɪɭɸɬ ɢɧɞɨɥ ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɟ 3, ɬɟɦNɫɚɦɵɦ ɧɚɪɭɲɚɟɬɫɹ ɫɨɩɪɹɠɟɧɧɚɹ ɫɢɫɬɟɦɚ Cl 2 H H ɬɚɥɥɚ ɢ ɪɚɫɬɜɨɪɢɬɟɥɟɦ: N N 25.3.2. Реакции ɨɞɧɨɝɨ ɰɢɤɥɚ, ɩɨɹɜɥɹɟɬɫɹ ɚɤɬɢɜɧɚɹ ɞɜɨɣɧɚɹ ɫɜɹɡɶ ɋ=N+, ɱɬɨ ɜɟɞɟɬ ɤ ɞɚɥɶH N (ɨɥɢɝɨɦɟɪɢɡɚɰɢɹ ɢ ɩɨɥɢɦɟɪɢɡɚɰɢɹ). ɧɟɣɲɢɦ ɩɪɟɜɪɚɳɟɧɢɹɦ N Типы реакций: H ɄɈɇ N 1. Взаимодействие с кислотами (ацидофобность) RX H + H H N -H + ɇ ȼɨɫɫɬɚɧɨɜɥɟɧɢɟ Y ɤɰɢɢ ɜɨɫɫɬɚɧɨɜɥɟɧɢɹ. ɢɧɞɨɥɚ N H ɩɥɚɬɢɧɨɜɨɝɨ ɤɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪɚ ɞɚɟɬ N N N + ɇ Y 2,3-ɞɢɝɢɞɪɨɢɧɞɨɥ. + ɞɚɥɶɧɟɣɲɢɟ ɩɪɟɜɪɚɳɟɧɢɹ R Ʉ (ɩɨɥɢɦɟɪɢɡɚɰɢɹ, ɜɨɞɨɪɨɞɨɦ ɜ ɨɥɢɝɨɦɟɪɢɡɚɰɢɹ) R Индол проявляет свойства как пиррола, так и бензола. При этом реакции электрофильного замещения с индолом идут прежде всего в положение 3 2. Реакции пиррольного цикла. электрофильного замещения 5. Ɋɟɚɤɰɢɢ ɨɤɢɫɥɟɧɢɹ. Ɇɹɝɤɨɟ ɨɤɢɫɥɟɧɢɟ ɢɧɞɨɥɚ ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɤ ɨɛɪɚɡɨ3. Восстановление и окисление 2. Ɋɟɚɤɰɢɢ ɷɥɟɤɬɪɨɮɢɥɶɧɨɝɨ ɡɚɦɟɳɟɧɢɹ. ȼɜɢɞɭ ɜɵɪɚɠɟɧɧɵɯ ɷɥɟɤɜɚɧɢɸ[H] ɢɧɞɢɝɨ: ɋɨɥɢ ɢɧɞɨɥɚ ɩɪɨɹɜɥɹɸɬ ɜɵɫɨɤɭɸ ɧɭɤɥɟɨɮɢɥɶɧɭɸ ɪɟɚɤɰɢɨɧɧɭɸ ɫɩɨɬɪɨɧɨɞɨɧɨɪɧɵɯ ɫɜɨɣɫɬɜ ɢ ɚɰɢɞɨɮɨɛɧɨɫɬɢ ɢɧɞɨɥɚ ɪɟɚɤɰɢɢ ɫ ɫɢɥɶɧɵɦɢ ɷɥɟɤN ɦɨɝɭɬ ɛɵɬɶ ɚɥɤɢɥɢɪɨɜɚɧɵ, ɫɨɛɧɨɫɬɶ, N ɚɰɢɥɢɪɨɜɚɧɵ. Ɋɟɚɤɰɢɨɧɧɵɦɢ ɰɟɧɬɪɚH ɬɪɨɮɢɥɚɦɢ ɨɛɵɱɧɨ ɜɟɞɭɬ ɤ ɩɪɨɞɭɤɬɚɦ ɨɤɢɫɥɟɧɢɹ ɢ ɨɥɢɝɨɦɟɪɢɡɚɰɢɢ. ɋ ɛɨO H H ɦɢ ɦɨɝɭɬ ɛɵɬɶ ɚɬɨɦɵ ɚɡɨɬɚ ɢ ɭɝɥɟɪɨɞɚ ɜ [o] ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ 3. ɋɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟ N ɩɪɨɥɟɟ ɦɹɝɤɢɦɢ ɷɥɟɤɬɪɨɮɢɥɚɦɢ ɨɫɭɳɟɫɬɜɥɹɟɬɫɹ ɡɚɦɟɳɟɧɢɟ ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɟ 3, ɟɫɞɭɤɬɨɜ N- ɢ ɋ-ɪɟɚɤɰɢɣ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ, ɩɪɢɪɨɞɨɣ ɦɟɷɬɨ ɩɨɥɨɠɟɧɢɟ ɡɚɧɹɬɨ, ɚɬɚɤɭɸɳɚɹ ɜɫɬɭɩɚɟɬ ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɟ 2. N ɝɪɭɩɩɚ N ɥɨɬɧɵɟɥɢɫɜɨɣɫɬɜɚ ɢɧɞɨɥɚ. ɂɧɞɨɥ ɫɨɞɟɪɠɢɬ ɩɨɥɹɪɧɭɸ ɫɜɹɡɶ H H ɬɚɥɥɚ ɢ ɪɚɫɬɜɨɪɢɬɟɥɟɦ: O ɫɹ ɫɥɚɛɨɣ NH ɤɢɫɥɨɬɨɣ, ɩɨ ɤɢɫɥɨɬɧɨɫɬɢ ɨɧ ɫɪɚɜɧɢɦ ɫ ɩɢɪɪɨɫɢɧɟɟ ɢɧɞɢɝɨ SO3H R O ɫɬɜɢɢ ɳɟɥɨɱɟɣ, ɚɥɤɨɤɫɢɞɨɜ, ɦɟɬɚɥɥɨɨɪɝɚɧɢɱɟɫɤɢɯ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ R N SO3 ɄɈɇ (RCO)2Oɢɧɞɨɥɚ. ɨɥɢ (ɦɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɢɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ) RX 25 3.4. ɇɟɤɨɬɨɪɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɢɧɞɨɥɚ SnCl NN HH N N H CH2O, (CH3)2NH N N C2H5ONO2 R N H 3-(N,N-диметиламинометил)индол 2 1 N N Ph H индол PhN2 Cl N H 3-(фенилазо)индол COCOCl (COCl)2 NH3 N N H H индол COCONH2 CH2CH2NH2 LiAlH 4 + N HN H SO2Cl2 Ʉ 2 Ɇɧɨɝɢɟ ɩɪɢɪɨɞɧɵɟ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ ɫɨɞɟɪɠɚɬ ɜ ɫɜɨɟɣNO ɫɬɪɭɤɬɭɪɟ ɢɧɞɨɥɶCl Cl 4 CH2N(CH3)2 N H 3 4. Кислотные свойства 249 N N H H триптамин Предпочтительность положения 3 в молекуле индола для электрофиль- ПРОИЗВОДНЫЕ ИНДОЛА ɓɟɥɨɱɧɵɟ ɪɚɫɬɜɨɪɵ ɢɧɞɢɤɚɧɚ ɥɟɝɤɨ ɨɤɢɫɥɹɸɬɫɹ ɧɚ ɜɨɡɞɭɯɟ ɜ ɢɧɞɢɝɨ, ɢɧɞɨɤɫɢɥ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɩɨɥɭɩɪɨɞɭɤɬɨɦ ɩɪɢ ɩɪɨɦɵɲɥɟɧɧɨɦ ɫɢɧɬɟɡɟ ɢɧɞɢɝɨ. ɂɧɞɢɝɨ – ɬɟɦɧɨ-ɫɢɧɟɟ ɜɵɫɨɤɨɩɥɚɜɤɨɟ ɢ ɦɚɥɨɪɚɫɬɜɨɪɢɦɨɟ ɤɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɟ ɜɟ- ɳɟɫɬɜɨ, ɤɭɛɨɜɵɣ ɤɪɚɫɢɬɟɥɶ, ɬɨ ɟɫɬɶ ɨɧ ɧɟɪɚɫɬɜɨɪɢɦ ɜ ɜɨɞɟ ɢ ɟɝɨ ɩɟɪɟɜɨɞɹɬ ɜ К другим важным ɪɚɫɬɜɨɪɢɦɭɸ ɮɨɪɦɭ ɜɨɫɫɬɚɧɨɜɥɟɧɢɟɦ. ɗɬɢɦ ɪɚɫɬɜɨɪɨɦ ɨɛɪɚɛɚɬɵɜɚɸɬ Индоксил Индиго производным относят: Встречается в растениях вида Темно-синее высокоплавкое и ɬɤɚɧɶ, ɩɨɫɥɟ ɱɟɝɨ ɨɤɢɫɥɟɧɢɟɦ ɮɢɤɫɢɪɭɸɬ ɤɪɚɫɢɬɟɥɶ ɧɚ ɬɤɚɧɢ. Ⱦɥɹ ɜɨɫɫɬɚТриптофан (аминокислота) indigofera (в виде гликозида кристаллическое ɧɨɜɥɟɧɢɹмалорастворимое ɨɛɵɱɧɨ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬ ɞɢɬɢɨɧɢɬ ɧɚɬɪɢɹ. Гетероауксин (гармон роста индикана) и в моче человека (в ɋɢɥɶɧɵɦɢ вещество. Кубовый краситель. ɨɤɢɫɥɢɬɟɥɹɦɢ ɢɧɞɢɝɨ ɨɤɢɫɥɹɟɬɫɹ ɞɨ ɢɡɚɬɢɧɚ. растений) виде сульфата) O OH H Серетонин (биогенный амин, N O OH [o] участвует в передаче CH2OH N N O O нервных импульсов ЦНС) H H NH OH O N N Na2S2O4 Входит в состав многих KMnO4 ɢɧɞɨɤɫɢɥ H H ɫɢɧɟɟ ɢɧɞɢɝɨ ɢɧɞɢɤɚɧ ɢɧɞɨɤɫɢɥ алколоидов OH OH O2 O O NaOH CH2OH ɓɟɥɨɱɧɵɟ ɪɚɫɬɜɨɪɵ ɢɧɞɢɤɚɧɚ ɥɟɝɤɨ ɨɤɢɫɥɹɸɬɫɹ ɧɚ ɜɨɡɞɭɯɟ ɜ ɢɧɞɢɝɨ, O O N O NH H ɂɧɢɧɞɨɤɫɢɥ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɢɧɞɢɝɨ. ɢɡɚɬɢɧ OHɩɨɥɭɩɪɨɞɭɤɬɨɦ ɩɪɢ ɩɪɨɦɵɲɥɟɧɧɨɦ ɫɢɧɬɟɡɟ N H ɞɢɝɨ – ɬɟɦɧɨ-ɫɢɧɟɟ ɜɵɫɨɤɨɩɥɚɜɤɨɟ ɢ ɦɚɥɨɪɚɫɬɜɨɪɢɦɨɟ ɤɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɟ ɜɟ- ɢɧɞɢɤɚɧ OH ɳɟɫɬɜɨ, ɤɭɛɨɜɵɣ ɤɪɚɫɢɬɟɥɶ, ɬɨ ɟɫɬɶ ɨɧ ɧɟɪɚɫɬɜɨɪɢɦ ɜ ɜɨɞɟ ɢ ɟɝɨ ɩɟɪɟɜɨɞɹɬ ɜ OH ONa H N N H NaO ɫɨɥɶ ɛɟɥɨɝɨ ɢɧɞɢɝɨ ɪɚɫɬɜɨɪɢɦɭɸ ɮɨɪɦɭ ɜɨɫɫɬɚɧɨɜɥɟɧɢɟɦ. ɗɬɢɦ ɪɚɫɬɜɨɪɨɦ ɨɛɪɚɛɚɬɵɜɚɸɬ ɚ ɥɟɝɤɨ ɨɤɢɫɥɹɸɬɫɹ ɧɚ ɜɨɡɞɭɯɟ ɜ ɢɧɞɢɝɨ, Ɍɪɢɩɬɨɮɚɧ (ɢɧɞɨɥɢɥɚɥɚɧɢɧ) – ɜɚɠɧɚɹ ɚɦɢɧɨɤɢɫɥɨɬɚ, ɜɯɨɞɢɬ ɜ ɫɨɫɬɚɜ ɬɤɚɧɶ, ɩɨɫɥɟ ɱɟɝɨ ɨɤɢɫɥɟɧɢɟɦ ɮɢɤɫɢɪɭɸɬ ɤɪɚɫɢɬɟɥɶ ɧɚ ɬɤɚɧɢ. Ⱦɥɹ ɜɨɫɫɬɚɩɪɢ ɩɪɨɦɵɲɥɟɧɧɨɦ ɫɢɧɬɟɡɟ ɢɧɞɢɝɨ. ɂɧɛɨɥɶɲɢɧɫɬɜɚ ɛɟɥɤɨɜ, ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɫɢɧɬɟɡɢɪɨɜɚɧɚ ɢɡ ɢɧɞɨɥɚ, ɢɡ ɧɟɝɨ ɨɛɪɚɡɭɧɨɜɥɟɧɢɹ ɨɛɵɱɧɨ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬ ɞɢɬɢɨɧɢɬ ɧɚɬɪɢɹ. ɢ ɦɚɥɨɪɚɫɬɜɨɪɢɦɨɟ ɤɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɟ ɜɟɸɬɫɹ ɜɫɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɢɧɞɨɥɚ ɩɪɢ ɝɧɢɟɧɢɢ ɛɟɥɤɨɜ. индол 25.2. пурин ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ДВУМЯ И БОЛЕЕ ГЕТЕРОАТОМАМИ II. ɉəɌɂɑɅȿɇɇɕȿ ȽȿɌȿɊɈɐɂɄɅɕ ПЯТИЧЛЕННЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ ɋ ɇȿɋɄɈɅɖɄɂɆɂ ȽȿɌȿɊɈȺɌɈɆȺɆɂ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Ниже по казаны струк турные форму лы некоторых пятичлен ных ароматичеɈɛɳɢɣ ɨɛɡɨɪ ɚɪɨɦɚɬɢɱɟɫɤɢɯ ɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɨɜ ɩɨɤɚɡɵɜɚɟɬ, ɱɬɨ ɧɚɢɛɨɥɟɟ ских гетероциклических соединений и нумерация атомов в их молекулах. ɦɧɨɝɨɱɢɫɥɟɧɧɚ ɝɪɭɩɩɚ ɩɹɬɢɱɥɟɧɧɵɯ ɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɨɜ, ɫɨɞɟɪОбщийɢ ɪɚɡɧɨɨɛɪɚɡɧɚ обзор ароматических гетероциклов показывает, что наиболее многочисленна и разнообразна группа ɠɚɳɢɯ ɛɨɥɟɟ ɨɞɧɨɝɨ ɝɟɬɟɪɨɚɬɨɦɚ. Ȼɨɥɶɲɢɧɫɬɜɨ ɷɬɢɯ ɰɢɤɥɢɱɟɫɤɢɯ ɫɢɫɬɟɦ пятичленных гетероциклов, содержащих более одного гетероатома. Большинство этих циклических систем 5 (α) 5 (α) 5 (α) (α) 2 (α) 2 (α) 2 можно формально образовать из фурана, пиррола ɦɨɠɧɨ ɮɨɪɦɚɥɶɧɨ ɨɛɪɚɡɨɜɚɬɶ ɢɡ ɮɭɪɚɧɚ, ɩɢɪɪɨɥɚ ɢɥɢ ɬɢɨɮɟɧɚ ɡɚɦɟɧɨɣ или ɨɞ- тиофена заменой одной или более групп СН на атом азота. O N1 S числа и расположения этих 1ɛɨɥɟɟ ɝɪɭɩɩ варьирование 1 ɧɨɣ ɢɥɢВозможно ɋɇ ɧɚ ɚɬɨɦ ɱɢɫɥɚ ɢ атомов азота, что приводит к структурному многообразию H ɚɡɨɬɚ. ȼɨɡɦɨɠɧɨ ɜɚɪɶɢɪɨɜɚɧɢɟ фуран пиррол тиофен такихɷɬɢɯ гетероциклов. ɪɚɫɩɨɥɨɠɟɧɢɹ ɚɬɨɦɨɜ ɚɡɨɬɚ, ɱɬɨ ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɤ ɫɬɪɭɤɬɭɪɧɨɦɭ ɦɧɨɝɨɨɛɪɚ4 4 4 4 3 Наличие доплнительных атомов азота в кольце ɡɢɸ ɬɚɤɢɯ ɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɨɜ. N3 N3 N3 оказывает большое влияние на свойства 5 5 5 2 2 N2 5 2 S N1 N1 O циклической системы по сравнению пирролом, N N 1 1 N HN H фураном, тиофеном и индолом. N пиразол имидазол оксазол тиазол N N O O S Дополнительные атомы азота привносят в систему H H ɨɤɫɚɡɨɥ ɢɡɨɤɫɚɡɨɥ ɬɢɚɡɨɥ ɢɦɢɞɚɡɨɥ ɩɢɪɚɡɨɥ свободные пары электронов, которые не включаются в π-электронную систему молекулы и обуславливают N N N N N N предпочтительное направление атаки для протонов и N N N N N S H других электрофилов. Эти гетероциклы менее «πH H ɢɡɨɬɢɚɡɨɥ ɬɟɬɪɚɡɨɥ электроноизбыточные», в результате 1,2,3-ɬɪɢɚɡɨɥ 1,2,4-ɬɪɢɚɡɨɥ электрофильная атака по атомам углерода в этих молекулах затруднена. ɇɚɥɢɱɢɟ ɞɨɩɨɥɧɢɬɟɥɶɧɵɯ ɚɬɨɦɨɜ ɚɡɨɬɚ ɜ ɤɨɥɶɰɟ ɨɤɚɡɵɜɚɟɬ ɛɨɥɶɲɨɟ 4 (β) (β) 3 4 (β) (β) 3 4 (β) (β) 3 ɜɥɢɹɧɢɟ ɧɚ ɫɜɨɣɫɬɜɚ ɰɢɤɥɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɩɨ ɫɪɚɜɧɟɧɢɸ ɫ ɬɟɦɢ, ɤɨɬɨɪɵɟ ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ДВУМЯ И БОЛЕЕ ГЕТЕРОАТОМАМИ Особенности электронного строения ПИРАЗОЛ И ИМИДАЗОЛ Пиразольный и имидазольный циклы представляют собой сопряженные системы, в которых три π-электрона дают три атома углерода, один электрон – атом азота, образующий двойную связь, а неподеленную пару электронов – второй атом азота. Образуется циклическая замкнутая система из 6π-электронов, осуществляется стабилизация системы в результате циклической делокализации π-электронов. По сравнению с системой пиррола в пиразоле и имидазоле неподеленная пара электронов одного атома азота больше вовлечена в образование циклических молекулярных орбиталей. В этом, по-видимому, сказывается влияние второго атома азота, оттягивающего электроны. Поэтому пиразол и имидазол более стабильны, чем пиррол (более «ароматичны»). Являются амфотерными веществами (слабые кислоты и основание средней силы). ОКСАЗОЛ И ТИАЗОЛ Подобно фурану, тиофену и имидазолу, в молекулах оксазола и тиазола образуется циклическая замкнутая система, содержащая 6π-электронов, в результате циклической делокализации этих электронов возможна стабилизация сопряженной системы. ТРИАЗОЛЫ И ТЕТРАЗОЛЫ Подобно фурану, тиофену и имидазолу, в молекулах триазолов и тетразола образуется циклическая замкнутая система, содержащая 6π-электронов, в результате циклической делокализации этих электронов возможна стабилизация сопряженной системы. 1.4. ɇɟɤɨɬɨɪɵɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɩɢɪɚɡɨɥɚ ɢ ɢɦɢɞɚɡɨɥɚ ɏ ɏ ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ДВУМЯ И БОЛЕЕ ГЕТЕРОАТОМАМИ ɇɨɪɫɭɥɶɮɚɡɨɥ – 4-ɚɦɢɧɨ-N-(1,3-ɬɢɚɡɨɥ-2-ɢɥ)ɛɟɧɡɫɭɥɶɮɨɧɚɦɢɞ – ɩɪɢɚɬɨɦɚ ɚɡɨɬɚ ɇɟɤɨɬɨɪɵɟ ɢɦɢɞɚɡɨɥɶɧɨɝɨ ɰɢɤɥɚɫɪɟɞɫɬɜɨ ɷɬɨɣɬɢɚɡɨɥɚ ɤɢɫɥɨɬɵ ɛɟɥɨɤ ɝɥɨɛɢɧ ɡɚɛɨɥɟɜɚɧɢɹɯ. ɫɜɹɡɵɜɚɟɬɫɹ ɫ 2.4. ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɢɡɜɨɞɧɵɟ ɩɢɪɚɡɨɥɚ ɲɢɪɨɤɨ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬ ɜ ɤɚɱɟɫɬɜɟ ɥɟɤɚɪɫɬɜɟɧɧɵɯ ɦɟɧɹɟɬɫɹ ɤɚɤ ɚɧɬɢɦɢɤɪɨɛɧɨɟ ɩɪɢ ɢɧɮɟɤɰɢɨɧɧɵɯ ɝɟɦɚ. ȼ1 ɛɥɚɞɚɸɳɢɯ ɚɧɚɥɶɝɟɬɢɱɟɫɤɢɦ ɢ ɠɚɪɨɩɨɧɢɠɚɸɳɢɦ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ. ɚɬɨɦɨɦ ɠɟɥɟɡɚ ȼɢɬɚɦɢɧ (ɬɢɚɦɢɧ) – ɯɥɨɪɢɞ 3-[(4-ɚɦɢɧɨ-2-ɦɟɬɢɥ-5Ƚɢɫɬɚɦɢɧ – 2-(1ɇ-ɢɦɢɞɚɡɨɥ-5-ɢɥ)ɷɬɚɧɚɦɢɧ – ɨɛɥɚɞɚɟɬ ɲɢɪɨɤɢɦ ɫɩɟɤ- – – 4-ɚɦɢɧɨ-N-(1,3-ɬɢɚɡɨɥ-2-ɢɥ)ɛɟɧɡɫɭɥɶɮɨɧɚɦɢɞ – ɩɪɢɢɩɢɪɢɧ – 1-ɮɟɧɢɥ-2,3-ɞɢɦɟɬɢɥɩɢɪɚɡɨɥɨɧ-5 – ɢɫɯɨɞɧɨɟ ɇɨɪɫɭɥɶɮɚɡɨɥ ɜɟɳɟɫɬɜɨɩɢɪɢɦɢɞɢɧɢɥ)ɦɟɬɢɥ]-4-ɦɟɬɢɥ-5-(2-ɝɢɞɪɨɤɫɢɷɬɢɥ)-4-ɦɟɬɢɥ-1,3-ɬɢɚɡɨɥɢɹ ɛɢɨɥɨɝɢɱɟɫɤɨɝɨ ɞɟɣɫɬɜɢɹ, ɭɱɚɫɬɜɭɟɬɤɚɬɚɥɢɡɢɪɭɸɬ ɜ ɪɟɝɭɥɹɰɢɢ ɠɢɡɧɟɧɧɨ ɜɚɠɧɵɯ ɤɚɤɬɪɨɦ ɚɧɬɢɦɢɤɪɨɛɧɨɟ ɫɪɟɞɫɬɜɨ ɩɪɢ ɢɧɮɟɤɰɢɨɧɧɵɯ ɡɚɛɨɥɟɜɚɧɢɹɯ. Некоторые производные ɟɧɢɹ ɲɢɪɨɤɨɝɨ ɫɩɟɤɬɪɚ ɥɟɤɚɪɫɬɜɟɧɧɵɯ ɫɪɟɞɫɬɜ,ɦɟɧɹɟɬɫɹ ɢɫɩɨɥɶɡɭɸɬ ɜɜɯɨɞɢɬ ɜ ɫɨɫɬɚɜ ɮɟɪɦɟɧɬɨɜ, ɤɨɬɨɪɵɟ ɪɟɚɤɰɢɢ ɞɟɤɚɪɛɨɤɫɢɥɢ- Амидопирин ɫɤɨɣ ɯɢɦɢɢ. (пирамидон) – жаропонижающее болеутоляющее средство. ɮɭɧɤɰɢɣ ȼɢɬɚɦɢɧ ȼи (ɬɢɚɦɢɧ) – ɯɥɨɪɢɞ 3-[(4-ɚɦɢɧɨ-2-ɦɟɬɢɥ-51 ɨɪɝɚɧɢɡɦɚ. ɪɨɜɚɧɢɹ. – жаропонижающее, болеутоляющее иɉɟɧɢɰɢɥɥɢɧɵ противовоспалительное средство. Ⱦɢɛɚɡɨɥ – 2-ɛɟɧɡɢɥɛɟɧɡɢɦɢɞɚɡɨɥ – ɫɪɟɞɫɬɜɨ, ɩɨɧɢɠɚɸɳɟɟ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɢɥ)ɦɟɬɢɥ]-4-ɦɟɬɢɥ-5-(2-ɝɢɞɪɨɤɫɢɷɬɢɥ)-4-ɦɟɬɢɥ-1,3-ɬɢɚɡɨɥɢɹ – ɚɪɬɟɪɢɚɥɶɞɨɩɢɪɢɧ Анальгин (ɩɢɪɚɦɢɞɨɧ) – 1-ɮɟɧɢɥ-2,3-ɞɢɦɟɬɢɥ-4-ɦɟɬɢɥ– ɚɧɬɢɛɢɨɬɢɤɢ, ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨ ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɟ ɧɚ ɪɚɡɥɢɱɧɵɟ Гистидин – аминокислота входящая в состав многих белков, в том числе гемоглабина. ɧɨɟ ɦɢɤɪɨɨɪɝɚɧɢɡɦɵ. ɞɚɜɥɟɧɢɟ. ɜɯɨɞɢɬ ɜ ɫɨɫɬɚɜ ɮɟɪɦɟɧɬɨɜ, ɤɨɬɨɪɵɟ ɤɚɬɚɥɢɡɢɪɭɸɬ ɪɟɚɤɰɢɢ ɞɟɤɚɪɛɨɤɫɢɥɢɡɨɥɨɧ-5 – ɠɚɪɨɩɨɧɢɠɚɸɳɟɟ ɢ ɛɨɥɟɭɬɨɥɹɸɳɟɟ ɫɪɟɞɫɬɜɨ. Гистамин – участвует в регуляции жизненно важных функций организма. ɪɨɜɚɧɢɹ. N ɶɝɢɧ – (ɧɚɬɪɢɟɜɚɹ ɫɨɥɶ 2-(1,5-ɞɢɦɟɬɢɥ-3-ɨɤɫɨ-2-ɮɟɧɢɥ-2,3O Витамин В1 (тиамин) N ɉɟɧɢɰɢɥɥɢɧɵ –N ɚɧɬɢɛɢɨɬɢɤɢ, ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨ ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɟ ɧɚ ɪɚɡɥɢɱɧɵɟ SH2N Cl ɇ-ɩɢɪɚɡɨɥ-4-ɢɥ)-1-ɩɪɨɩɚɧɫɭɥɶɮɨɧɨɜɨɣ ɤɢɫɥɨɬɵ) – ɠɚɪɨɩɨɧɢH2N Пенициллины N N + N O N S N ɋɈɈɇ H ɦɢɤɪɨɨɪɝɚɧɢɡɦɵ. NH ɨɥɟɭɬɨɥɹɸɳɟɟ ɢ ɩɪɨɬɢɜɨɜɨɫɩɚɥɢɬɟɥɶɧɨɟ ɫɪɟɞɫɬɜɨ. 2 Коразол – стимулятор деятельности ЦНС. H3N+ N HO ɢɪɢɧ N O N N N O ɚɦɢɞɨɩɢɪɢɧ Na O S O S O S N O H N ɧɨɪɫɭɥɶɮɚɡɨɥ N N O ɚɧɚɥɶɝɢɧ N N N HOOC Cl H S H Ʉɨɪɚɡɨɥ – 6,7,8,9-ɬɟɬɪɚɝɢɞɪɨ-5ɇ-ɬɟɬɪɚɡɨɥɨ[1,5-ɚ]ɚɡɟɩɢɧ – ɫɬɢɦɭɥ O ɝɢɫɬɚɦɢɧ ɜɢɬɚɦɢɧ ȼ Cl 1 N ɞɢɛɚɡɨɥ N ɫɢɫɬɟɦɵ. + ɧɟɪɜɧɨɣ ɞɟɹɬɟɥɶɧɨɫɬɢ ɰɟɧɬɪɚɥɶɧɨɣ O N NH2 S H3N+ N HO HOOC Cl H S R 2. O Ɉɤɫɚɡɨɥ, ɬɢɚɡɨɥ ɩɟɧɢɰɢɥɥɢɧɵ ɜɢɬɚɦɢɧ ȼ1 N N N N O 40 N S 2.1.N Ɇɟɬɨɞɵ ɫɢɧɬɟɡɚ ɤɨɪɚɡɨɥ R H H ɧɨɪɫɭɥɶɮɚɡɨɥ ɝɢɫɬɢɞɢɧ ɩɟɧɢɰɢɥɥɢɧɵ ɬɢɞɢɧ – Į-ɚɦɢɧɨ-ȕ-[4(5)-ɢɦɢɞɚɡɨɥɨɥ]ɩɪɨɩɢɨɧɨɜɚɹ ɤɢɫɥɨɬɚ – ɜɯɨ- Ɉɤɫɚɡɨɥ 40 ɚɜ ɦɧɨɝɢɯ ɛɟɥɤɨɜ, ɜ ɬɨɦ ɱɢɫɥɟ ɝɥɨɛɢɧɚ. ȼ ɝɟɦɨɝɥɨɛɢɧɟ ɡɚ ɫɱɟɬ ɉɨɫɬɪɨɟɧɢɟ ɰɢɤɥɨɜ ɨɤɫɚɡɨɥɚ, ɨɤɫɚɡɨɥɢɧɚ ɢ ɨɤɫɚɡɨɥɢɞɢɧɚ ɜɨɡɦɨɠɧɨ ɢɡ 36 ɝɢɞɪɨɤɫɢɚɦɢɧɨɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ, ɚ ɬɚɤɠɟ ɢɡ Į-ɚɦɢɧɨɤɚɪɛɨɧɢɥɶɧɵɯ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ. H H резонансная стабилизация с участием атома азота 25.4. ШЕСТИЧЛЕННЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ. ПИРИДИН Среди шестичленных ароматических гетероциклических соединений наиболее важное значение имеют пиридин и его производные. Названия производных пиридина включают слово «пиридин» в качестве ключевого слова, название заместителя и его положение. Для метилпиридинов в скобках указаны также их общепринятые тривиальные названия. Среди шестичленных ароматических гетероциклических соединений наиболее важное значение имеют пиридин и его производные. CH3 4 (γ) CH3 (β) 5 3 (β) (α) 6 2 (α) N N 1 CH3 N 2-метилпиридин (α-пиколин) пиридин N 3-метилпиридин (β-пиколин) CH3 CH3 N CH3 CH3 2,6-диметилпиридин (2,6-лутидин) N 4-метилпиридин (γ-пиколин) CH(CH3)2 CH3 N 2,4,6-триметилпиридин (симм-коллидин) 4-изопропилпиридин G C C C C C N .. G G G N .. G G Пиридин – бесцветная жидкость с характерным, неприятным запахом. Смешивается с водой во всех отношениях, а также с этанолом, диэтиловым эфиром. Устойчив при хранении. Подобно бензолу, молекула пиридина представляет собой плоскую циклическую систему, состоящую из пяти sp2-гибридизованных атомов углерода, связанных с атомами водорода, и одного атома азота в том же валентном состоянии. Образуется циклическая сопряженная система. Неподеленная пара электронов в сопряжении не участвует. Вследствие электроноакцепторного действия атома азота молекула пиридина является полярной, причем на атомах углерода электронная плотность понижена. Это снижение наиболее сильное в положениях 2 и 4. Поэтому ароматические гетероциклы такого типа относят к 𝝅дефицитным гетероциклическим соединениям. ɫɥɟɞɫɬɜɢɟ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɚɤɰɟɩɬɨɪɧɨɝɨ ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɚɬɨɦɚ ɚɡɨɬɚ ɦɨɥɟɤɭɥɚ 25.4.1.гетероциклические Способы получения O 25.4. Шестичленные ароматические соединения O CH3OOC 251 COOCH3 HNO3 окисление, ароматизация CH3CCH2COOCH3 + CH3CHO + NH3 + NH CH3CCH2COOCH3 + CH 3CHO В про мышленных 3масштабах пиридин и его гомологи получают при метилацетоацетат коксо- МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПИРИДИНА ацетальдегид CH3 N CH3 мической переработке каменного угля. полуацетальдегид чехиния Наиболее известный препаративный метод синтеза производных пиH H ридина был предложен А. Ганчем (1882 г.). По этому методу замещенные диметил-2,4,6-триметил-1,4-дигидроCH3OOC CH В промышленных масштапи бах ридин иHют егоцик гомо логи луей чаэфи ют ров приβ-ке кок - лот с альде- 3,5-пиридиндикарбоксилат 3 кон рипи дины получа ло денпо саци тосо кис COOCH гимен даCH мино и амми аком с после дующим 3OOC 3 окислением полученных дигидрохимической переработке ка го угля. HNO3 пиридинов: метилацетоацетат 25.4.1. Способы CH3 COOCH3 HNO3 окисление, ароматизация иболее известныймасштабах препаративный метод син теза гомологи про изводных пиВНа промышленных пиридин и его получают при коксохимическойCHпереработке N CH3 каменного 3 окисление, CH CH ароматизация O (1882 г.). По этому методу замещенные ри дина был предложен А. Ганчем 3 H3 CH3 N CH3 угля. пиридины получают циклоCH кон денса цией 3эфи ров3CHO β-ке+токис альдедиметил-2,4,6-триметил-1,4-дигидро+ CH NH3 лот 3CCH 2COOCH CHс3OOC COOCH3 H 3,5-пиридиндикарбоксилат Лабораторные методы. 1. KOH метилацетоацетат ацетальдегид гидами и аммиаком с после ду ющим окислени ем полученных дигидродиметил-2,4,6-триметил-1,4-дигидро2. CaO, t пи нов: Ганча 1.риди Синтез 3,5-пиридиндикарбоксилат O CH3OOC CH3 CH3 CH3CCH2COOCH3 + CH3CHO + NH3 CH3OOC метилацетоацетат COOCH3 ацетальдегид 1. KOH 2. CaO, t CH3 N CH3 H CH3 CH3 COOCH3 H ацетилен O 3CH3 C HNO3 окисление, ароматизация диметил-2,4,6-триметил-1,4-дигидроCH N CH 3 3 3,5-пиридиндикарбоксилат 2HC CH3 + HCN CH CH3OOC 3. CH3OOC H CH + HCN+ H t 2 + 3H2O ацетилен COOCH3 N N CH3 1. KOH 2-метилпиридин 2. CaO, t CH3 N CH3O 3CH C + NH3 2,4,6-триметилпиридин COOCH 3 1. KOH 2. CaO, t кат. N N пиридин и аммиака Взаимодействие альдегидов 2HC CH + HCN t CH2HC 3 кат. ацетальдегид CH3 t ацетилен N H CH3 3CH C CH3 N N кат. CH3 3 +CHNH + 3 3 t диметил-2,4,6-триметил-1,4-дигидро2,4,6-триметилпиридин N H ON 3,5-пиридиндикарбоксилат CH3 кат. пиридин ацетальдегид + NH3 3CH3 C Известны синтезы пиридина на основе еще более простых реагентов: 2-метилпиридин t t CH3 CH3 ацетальдегид пиридин CH3 N CH3 + H2 + 3H2O CH3 Известны синтезы пиридина на основе еще более простых реагентов: H + NH3 N 2,4,6-триметилпиридин CH3 O t CH3 CH3 H 2. Циклизация ацетилена 2HC CH + HCN CH3 CHве N син CH 3 стны Из те3зы пиридина на осно ве3 ещеNболееCH про стых реагентов:CH3 CH 3 2,4,6-триметилпиридин ацетилен COOCH 3 HNO3 CH3 Известны синтезы пиридина на осноCH ве 3еще реа3гентов:окисление, OOCболее простых COOCH ароматизация 1. KOH CH3 N CH3 2. CaO, t CH3OOC N пиридин H2 + 3H2O + H2 + 3H2O N CH3 2-метилпиридин ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПИРИДИНА Для пиридина и его производных характерны реакции с электрофильными реагентами по атому азота и в положении 3(5), с нуклеофильными реагентами в положении 2(6) и 4, что следует из распределения электронной плотности. Особые реакции возможны для N-оксидов пиридина, катионов N-замещенного пиридиния, 2метилпиридинов. Кроме того, известны процессы восстановления. ɗɥɟɤɬɪɨɮɢɥɶɧɨɟ ɩɪɢɫɨɟɞɢɧɟɧɢɟ ɩɨ ɚɬɨɦɭ ɚɡɨɬɚ ɫ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟɦ ɩɢɪɢɞɢɧɢɟɜɵɯ ɫɨɥɟɣ N ɇɭɤɥɟɨɮɢɥɶɧɨɟ ɡɚɦɟɳɟɧɢɟ ɩɨ D-ɩɨɥɨɠɟɧɢɸ N H NH2 NaNH2 H+ + N + I CH3 CH3I N-ɨɤɫɢɞ ɩɢɪɢɞɢɧɚ RCO3H N H2/Pt N H ȼɨɫɫɬɚɧɨɜɥɟɧɢɟ N O X+ Ɍɪɭɞɧɨ ɨɫɭɳɟɫɬɜɢɦɨɟ ɷɥɟɤɬɪɨɨɮɢɥɶɧɨɟ ɡɚɦɟɳɟɧɢɟ ɩɨ E-ɩɨɥɨɠɟɧɢɸ + X N 1. Ɉɫɧɨɜɧɨɫɬɶ. ɇɚɥɢɱɢɟ ɧɟɩɨɞɟɥɟɧɧɨɣ ɩɚɪɵ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɭ ɚɬɨɦɚ ɚɡɨɬɚ ɨɛɭɫɥɚɜɥɢɜɚɟɬ ɨɫɧɨɜɧɨɫɬɶ ɩɢɪɢɞɢɧɚ ɢ ɟɝɨ ɩɪɨɡɜɨɞɧɵɯ (ɫɦ. ɫɯɟɦɭ ɜɵɲɟ). Основность. Наличие неподеленной пары электронов у атома азота обуславливает основность пиридина и его прозводных. Основность пиридина существенно повышается при наличии электронодонорных заместителей. 3 Электрофильное ароматическое замещение 2 90 °C 4 N ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПИРИДИНА 3-бромпиридин N N O O Вследствие пониженной π-электронной плотности в цикле пиридин под- RCOCl или RX реакция не идет 4-нитропиридинAlCl3 вергается реакциям электрофильного замещения лишь в жестких условиях. пиридинN-оксид N-оксид (90%) Преиму ще-ственная ориентация электрофильного агента в положение 3 При этом следует иметь в виду, что пиридиновый цикл еще более дез акти Обра боттака про дукен татаре акции ст вием PCl удавля ет ме кис 256 объясняется тем, что при кой ори ции полодей жи тель ный за3ряд про - лород, перево-Глава 25. Гетероцикли вируется к электрофильной атаке из-за протонирования атома азо та. Та кое дит пи ри дин-N-ок си ды в со от вет ст ву ю щие пи ри ди ны: жуточном σ-комплексе не локализован на электроотрицательном атоме протонирование, безусловно, имеет место в присутствии сильных несви - детельству азота, ми о чем ют наборы резонанс струк тур, отвечающих NO NOных Атака в по ложение 4 : 2 2 атакам молекулы пиридина соответственно в положения 2, 3 и 4. раль ных кислот,реакций применяемых в указанных ниже ре акциях. Примеры электрофильного ароматического замещения H E H E H E 20%-й олеум 230 °C, 24 ч PCl3 t Атака в положение 2 : SO3H N + H2O N + POCl3 256 N пиридин-3-сульфокислота N E O E H N H 4-нитропиридинN-оксид 4-нитропиридинE N N N неустойчивая структура H Глава N 25. Гетероциклические соединения неустойчивая структура в положеиние : с пиридином? Задача 25.2. Почему реакция азосочетания Ата идет ка с пирролом не3идет E Ответ поясните H Eнаписанием резонансных H E структур соответствующих σ-комплексов. Атака в положение 4 : H NO2 KNO3 H2SO4, 300 °C H E + H2O 3-нитропиридин N Br2 200–250 °C + HBr N Реакция Чичибабина N N N N E H 259 E N неустойчивая Как уже Од отме ше, сокоепро срод стет во лишь к элеквтро ну спо ству бойОб наче коно ревы акция свы КОН тека очень жесоб стких усет лоосо виях. рарезонансно-стабилизированный ион структура склонзу но с ти пи ри ди на к ре ак ци ям с нук ле о филь ны ми ре а ген та ми. Клас сиющийся 2-гидроксипиридин также способен к таутомерии: ческим примером такой реакции является реакция Чичибабина (1914 г.). Лишь в трия положе ние 3 не детвк крайне невыгодн В этой вают амиата домкана при нагре ваве нии Атака в положе ниере 3ак : ции пиридин обрабатыпо ло жи тель но го за ря да на эле к тро но акцепторном атоме а + KOH N,N-диметиланилине или то350–400 луоле в°Cкачестве растворителя. Для по лу че ния пи ри ди нов, за ме щен ных в положении 2 H H H N N OH N O вующим реакциям подвергают пиридин-N-оксиды. Эти пр пиридин 2-гидроксипиридин E E E H2O t H + NaNH 2 (C H N(CH ) ) ются весьма доступными соединениями и получаются окис 6 5 3 2 2-пиридон на и его за ме щен ных: N N N N N NHNa N NH2 Вместе с тем 2-гидроксипиридин легко полу ча3ется приH2об CH CHно 30%-й O2 работке 2-ами 3 пиридин 2-аминопиридин резонансно-стабилизированный ион CH3COOH пиридина нитритом на трия в присутствии минераль ной кислоты: Реакция Чичибабина Br пиридин 25.4. Шестичленные ароматические гетероциклические соединения N N H 3-бромпиридин 70 °C N N NaNO 2, H не невыгодной локализации Лишь атака в положение 3 не ведет к край RCOCl или RX O H 2 торном ато положительного заряда на электроноакцеп ме азота. 3-метилпиридин реакция не идет O NO AlCl3 2 Для получения пиридиN нов, заNH мещен ных в положеN нии 2 OH или 4, соответст 3-метилпиридинвующим реакциям под2-аминопиридин вергают пиридин-N-оксиды. Эти производные явля N-оксид HПреимущественная ориентация электрофильного агента в поло ниема3доступными соединениями и получаются ютже ся весь окис ле ни ем пи ри ди Соответственно резо нансным структурам, показанным 2-пиридон его ме заме объясняется тем, что при такой ориентации положительный заряднав ипро -щенных: Аналогично получают 4-гидN-ок сид мо жет рас сма т ри ваться как активированная форм роксипиридин: жуточном σ-комплексе не локализован на электроотрицательном атомеCH3 30%-й H2O2 CH3 ɤɚɬɚɥɢɬɢɱɟɫɤɨɣ ɚɤɬɢɜɧɨɫɬɢ ɮɟɪɦɟɧɬɨɜ. Ɇɧɨɝɢɟ ɤɨɮɟɪɦɟɧɬɵ ɜɤɥɸɱɚɸɬ ɜ ɨɢɞɵ. Ⱦɚɧɧɵɟ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ ɲɢɪɨɤɨ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɵ ɜ ɩɪɢɪɨɞɟ ɤɚɱɟɫɬɜɟ ɫɬɪɭɤɬɭɪɧɨɝɨ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɚ ɨɫɬɚɬɨɤ ɦɨɥɟɤɭɥɵ ɜɢɬɚɦɢɧɚ. Ɍɚɤɢɟ ɫɨ- H3C N ПРОИЗВОДНЫЕ ПИРИДИНА ɜ ɫɜɨɟɣ ɦɨɥɟɤɭɥɟ ɨɫɬɚɬɨɤ ɩɢɪɢɞɢɧɚ ɢɥɢ ɩɢɩɟɪɢɞɢɧɚ, ɤɚɤ ɩɪɚ- ɤɨɮɟɪɦɟɧɬɧɵɦɢ ɮɨɪɦɚɦɢ ɜɢɬɚɦɢɧɨɜ. ɟɞɢɧɟɧɢɹ ɧɚɡɵɜɚɸɬ CHO O 2.6. OH ɟ ɫɨɥɟɣ. Ɇɧɨɝɢɟ ɩɢɪɢɞɢɧɨɜɵɟ ɚɥɤɚɥɨɢɞɵ ɨɛɥɚɞɚɸɬ ɞɨɫɬɚɬɨɱɇɢɤɨɬɢɧɚɦɢɞɧɵɟ ɤɨɮɟɪɦɟɧɬɵ – ɤɨɮɟɪɦɟɧɬɧɚɹ ɮɨɪɦɚ H ɜɢɬɚɦɢɧɚ ɊɊP O O OH ɧɢɚɰɢɧɚ (ɧɢɤɨɬɢɧɨɜɚɹ ɤɢɫɥɨɬɚ). ɗɬɢ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ ɧɚɣɞɟɧɵ ɩɪɚɤɬɢɱɟɫɤɢ ɜɨ ɬɨɤɫɢɱɧɨɫɬɶɸ. Ʉ ɩɪɨɫɬɵɦ (ɦɨɧɨɰɢɤɥɢɱɟɫɤɢɦ) ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɦ Ʌɟɤɚɪɫɬɜɟɧɧɵɟ ɫɪɟɞɫɬɜɚ, ȼ ɦɟɞɢɰɢɧɫɤɨɣ ɩɪɚɤɬɢɤɟ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬ ɪ N ɜɫɟɯɫɟɦɟɣɫɬɜɚ ɠɢɜɵɯ ɡɨɧɤɥɟɬɤɚɯ Производные ɢ ɤɚɬɚɥɢɡɢɪɭɸɬ ɨɛɪɚɬɢɦɵɟ H ɨɤɢɫɥɢɬɟɥɶɧɨ3C ɧɚɩɪɢɦɟɪ, ɤɨɧɢɢɧ, ɜɵɞɟɥɟɧɧɵɣ ɢɡ ɪɚɫɬɟɧɢɣ ɪɢɞɢɧɚ ɢ ɝɢɞɪɨɩɢɪɢɞɢɧɚ. ɇɟɤɨɬɨɪɵɟ ɫɨɟɞɢɧɟ ɜɨɫɫɬɚɧɨɜɢɬɟɥɶɧɵɟ ɩɪɟɜɪɚɳɟɧɢɹ ɫɩɢɪɬɨɜ, ɝɢɞɪɨɤɫɢɤɢɫɥɨɬ ɢ ɞɪ. ɫɭɛɫɬɪɚɬɨɜ. ɥɢɝɨɥɨɜ) – ɩɟɪɜɵɣ ɚɥɤɚɥɨɢɞ, ɤɨɬɨɪɵɣ ɛɵɥ ɩɨɥɭɱɟɧ ɫɢɧɬɟɬɢɱɟɇɢɤɨɬɢɧɨɜɚɹ ɤɢɫɥɨɬɚ. ȿɟ ɫɩɟɰɢɮɢɱɟɫ Ʉ ɷɬɨɣ ɝɪɭɩɩɟ ɨɬɧɨɫɹɬɫɹ ɧɢɤɨɬɢɧɚɦɢɞɚɞɟɧɢɧɞɢɧɭɤɥɟɨɬɢɞ ɇȺȾ+ (ɜɨɫɫɬɚ2.6. Ʌɟɤɚɪɫɬɜɟɧɧɵɟ ɫɪɟɞɫɬɜɚ, ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɩɢɪɢɞɢɧɚ ). ɂɡ ɤɥɟɳɟɜɢɧɵ (ɫɟɦɟɣɫɬɜɨ ɦɨɥɨɱɚɣɧɵɯ) ɛɵɥ ɢɡɜɥɟɱɟɧ ɪɢɰɢɧɨɜɥɟɧɨ ɜ 1937 ɝ., ɯɨɬɹ ɷɬɨ ɜɟɳɟɫɬɜɨ ɛɵɥɨ ɩɨ ɧɨɜɥɟɧɧɚɹ ɮɨɪɦɚ ɩɨ ɩɢɪɢɞɢɧɨɜɨɦɭ ɤɨɥɶɰɭ – ɇȺȾɇ), ɚ ɬɚɤɠɟ ɟɝɨ ɮɨɫɮɨɪɢЛекарственные Коферменты ɩɪɢɦɟɧɹɟɦɵɦɢ ɩɪɟɩɚɪɚɬɚɦɢ ɹɜɥɹɸɬɫɹ: Алкалоиды ɥɢɪɨɜɚɧɧɨɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɨɟ (ɇȺȾɎ). средства ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɩɢ(витамины)ȼ ɦɟɞɢɰɢɧɫɤɨɣ ɩɪɚɤɬɢɤɟ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬ ɪɚɡɧɨɨɛɪɚɡɧɵɟ ɪɢɞɢɧɚ ɢ ɝɢɞɪɨɩɢɪɢɞɢɧɚ. ɇɟɤɨɬɨɪɵɟ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ ɛɵɥɢ ɭɩɨɦɹɧɭɬɵ ɜɵɲɟ. OMe CN O HO P O ɚɜɢɬɟɥɹɦɢ ɛɢɰɢɤɥɢɱɟɫɤɢɯ ɧɟɤɨɧɞɟɧɫɢɪɨɜɚɧɧɵɯ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɯ N O OH O + CH2OH N ɧɨɜɥɟɧɨ ɜ 1937 O NH2 +[ɇ] N N OH N N H CH3 N ɚɧɚɛɚɡɢɧ CO H CONH N OH -[ɇ] OH CO2H N N N N CON(C2H5)2 CONHCH2OH ɇȺȾɇ CONH2 N ɇɢɤɨɞɢɧ ɤɢɫɥɨɬɚ OH N CO ɝ., ɯɨɬɹ ɷɬɨ ɜɟɳɟɫɬɜɨ ɛɵɥɨ ɩɨɥɭɱɟɧɨ ɟɳɟ ɜ 1867 ɝ. ɇɚɢɛɨɥɟɟ CONH 2 ɩɪɢɦɟɧɹɟɦɵɦɢ ɩɪɟɩɚɪɚɬɚɦɢ ɹɜɥɹɸɬɫɹ: ɇɢɤɨɬɢɧɨɜɚɹ ɇɢɤɨɬɢɧɚɦɢɞ N ɇȺȾ+ 63 ɧɢɤɨɬɢɧ P O CH2CH2CH3 O ɢɩɟɪɢɞɢɧɚ) N ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɧɢɤɨɬɢɧ – ɨɫɧɨɜɧɨɣ ɚɥɤɚɥɨɢɞ ɬɚɛɚɤɚ, H CH3 CH2 ɪɢɰɢɧɢɧ ɤɨɧɢɢɧ N CONH2 2 ɇɢɤɨɬɢɧɨɜɚɹ ɤɢɫɥɨɬɚ. ȿɟ ɫɩɟɰɢɮɢɱɟɫɤɨɟ 2ɜɢɬɚɦɢɧɧɨɟ ɞɟɣɫɬɜɢɟ ɭɫɬɚ- O N ɇɢɤɨɬɢɧɨɜɭɸ ɤɢɫɥɨɬɭ ɢ ɟɟ ɚɦɢɞ ɧɚɡɧɚ N Ʉɚɬɚɥɢɬɢɱɟɫɤɚɹ ɚɤɬɢɜɧɨɫɬɶ ɨɛɭɫɥɨɜɥɟɧɚ ɜɡɚɢɦɨɩɪɟɜɪɚɳɟɧɢɹɦɢ ɬɵ ɦɟɠɩɪɢ ɥɟɱɟɧɢɢ ɩɟɥɥɚɝɪɵ, ɚ ɬɚɤɠɟ ɤɚɤ ɫɨɫɭɞɨ Ⱦɢɷɬɢɥɚɦɢɞ ɇɢɤɨɞɢɧ ɇɢɤɨɬɢɧɨɜɚɹ ɇɢɤɨɬɢɧɚɦɢɞ ɧɢɤɨɬɢɧɨɜɨɣ ɤɢɫɥɨɬɚ ɞɭ ɚɪɨɦɚɬɢɱɟɫɤɨɣ (ɨɤɢɫɥɟɧɧɨɣ) ɢ ɜɨɫɫɬɚɧɨɜɥɟɧɧɨɣ (ɞɢɝɢɞɪɨɩɢɪɢɞɢɧɨɜɨɣ) ɞɢɧ ɩɪɨɹɜɥɹɟɬ ɚɧɬɢɫɟɩɬɢɱɟɫɤɨɟ ɞɟɣɫɬɜɢɟ ɩɪ ɤɢɫɥɨɬɵ ɮɨɪɦɚɦɢ. ɜɵɯ ɩɭɬɟɣ, ɠɟɥɭɞɤɚ. Ⱦɢɷɬɢɥɚɦɢɞ ɧɢɤɨɬɢɧɨɜ ɉɢɪɢɞɨɤɫɚɥɶ-5’-ɮɨɫɮɚɬ – ɤɨɮɟɪɦɟɧɬɧɚɹ ɮɨɪɦɚ ɜɢɬɚɦɢɧɚ ȼ6. ȼɯɨɞɢɬ ɬɪɚɥɶɧɭɸ ɧɟɪɜɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ, ɚ ɬɚɤɠɟ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɫɬɜɢɸ ɧɚ ɠɢɜɵɟ ɨɪɝɚɧɢɡɦɵ ɚɧɚɛɚɡɢɧ ɩɨɞɨɛɟɧ ɧɢɤɨɬɢɧɭ, ɨɞɧɚɇɢɤɨɬɢɧɨɜɭɸ ɤɢɫɥɨɬɭ ɢ ɟɟ ɚɦɢɞ ɧɚɡɧɚɱɚɸɬ ɤɚɤ ɜɢɬɚɦɢɧɧɵɟ ɩɪɟɩɚɪɚɜ ɫɨɫɬɚɜ ɦɧɨɝɢɯ ɮɟɪɦɟɧɬɨɜ, ɤɚɬɚɥɢɡɢɪɭɸɳɢɯ ɩɪɟɜɪɚɳɟɧɢɹ ɚɦɢɧɨɤɢɫɥɨɬ – ɂɡɨɧɢɤɨɬɢɧɨɜɚɹ ɤɢɫɥɨɬɚ. Ƚɢɞɪɚɡɢɞ ɩɢ ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ДВУМЯ ГЕТЕРОАТОМАМИ Ароматические шестичленные гетероциклические1.соединения, ɉɢɪɢɦɢɞɢɧсодержащие в своей структуре в качестве гетероатомов два атома азота, называются диазинами. 1.1. ɋɢɧɬɟɡ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɨɜɨɝɨ ɤɨɥɶɰɚ Наиболее важными являются природные и производные пиримидина, вследствие ɤ биологической ɩɨɫɬɪɨɟɧɢɸ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɨɜɨɝɨ активностиɰɢɤɥɚ ɹɜɥɹɟɬɫɹ Ɉɛɳɢɦ ɩɨɞɯɨɞɨɦ синтетические разнообразной ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɟ 1,3-ɞɢɤɚɪɛɨɧɢɥɶɧɵɯ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ ɢ ɪɟɚɝɟɧɬɨɜ, ɫɨɞɟɪɠɚɳɢɯ ɮɪɚɝɦɟɧɬ N-C-N (ɦɨɱɟɜɢɧɚ, ɬɢɨɦɨɱɟɜɢɧɚ, ɚɦɢɞɢɧɵ, ɝɭɚɧɢɞɢɧɵ). ПОЛУЧЕНИЕ Для синтеза цикла пиримидинаȼɵɛɨɪ применяют содержащие азотаR вɜ положении 1 и 3 (амидины, ɩɨɫɥɟɞɧɢɯсоединения, ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɬɢɩɨɦ ɜɜɨɞɢɦɵɯ атомы ɡɚɦɟɫɬɢɬɟɥɟɣ мочевина, тиомочевина и дрɩɨɥɨɠɟɧɢɟ .) и β-дикарбонильные соединения или их аналоги. 2 ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɚ. 1 R 2 3 G+ R R O R G+ O HN NH2 -2H2O R 2 3 R R 1 N N R R = OH (ɦɨɱɟɜɢɧɚ), SH (ɬɢɨɦɨɱɟɜɢɧɚ), NH2 (ɝɭɚɧɢɞɢɧ), R – ɭɝɥɟɜɨɞɨɪɨɞɧɵɣ ɪɚɞɢɤɚɥ (ɚɦɢɞɢɧɵ) ɬɢɱɟɫɤɨɣ S-ɫɢɫɬɟɦɵ. Ɉɞɧɚɤɨ ɷɬɢ ɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɵ ɨɛɥɚɞɚɸɬ ɛɨɥɟɟ ɫɥɚɛɵɦɢ ɨɫ- ɜ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɢ ɚɪɨɦɚɩɚɪɵ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɚɬɨɦɨɜ ɚɡɨɬɚ ɧɟ ɩɪɢɧɢɦɚɸɬ ɭɱɚɫɬɢɹ ɧɟɧɢɟ ɩɨ ɚɬɨɦɭ ɚɡɨɬɚ. Ʉɚɬɢɨɧɵ, ɩɨɥɭɱɚɸɳɢɟɫɹ ɩɪɢ ɷɥɟɤɧɨɜɧɵɦɢ ɫɜɨɣɫɬɜɚɦɢ,ɬɢɱɟɫɤɨɣ ɱɟɦ ɩɢɪɢɞɢɧ, ɜɫɥɟɞɫɬɜɢɟ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɚɤɰɟɩɬɨɪɧɨɝɨ S-ɫɢɫɬɟɦɵ. Ɉɞɧɚɤɨ ɷɬɢ ɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɵ ɨɛɥɚɞɚɸɬ ɛɨɥɟɟ ɫɥɚɛɵɦɢ ɨɫɤɟ ɩɨ ɚɬɨɦɭ ɚɡɨɬɚ, ɝɨɪɚɡɞɨ ɦɟɧɟɟ ɫɬɚɛɢɥɶɧɵ, ɱɟɦ ɤɚɬɢɨɧ ɩɢɞɟɣɫɬɜɢɹ ɜɬɨɪɨɝɨ ɚɬɨɦɚ ɚɡɨɬɚ, ɩɪɨɬɨɧɢɪɨɜɚɧɢɟ ɤɨɬɨɪɨɝɨ ɜɨɡɦɨɠɧɨ ɬɨɥɶɤɨɷɥɟɤɬɪɨɧɨɚɤɰɟɩɬɨɪɧɨɝɨ ɜ ɧɨɜɧɵɦɢ ɫɜɨɣɫɬɜɚɦɢ, ɱɟɦ ɩɢɪɢɞɢɧ, ɜɫɥɟɞɫɬɜɢɟ ɦɭ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧ ɜ ɦɟɧɶɲɟɣ ɫɬɟɩɟɧɢ ɨɛɪɚɡɭɟɬ ɱɟɬɜɟɪɬɢɱɧɵɟ ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ДВУМЯ ГЕТЕРОАТОМАМИ ɤɨɧɰɟɧɬɪɢɪɨɜɚɧɧɵɯ ɪɚɫɬɜɨɪɚɯ ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɤɢɫɥɨɬ. ɜɬɨɪɨɝɨ ɚɬɨɦɚ ɚɡɨɬɚ, ɩɪɨɬɨɧɢɪɨɜɚɧɢɟ ɤɨɬɨɪɨɝɨ ɜɨɡɦɨɠɧɨ ɬɨɥɶɤɨ ɜ ɵ ɢ ɩɪɨɹɜɥɹɟɬ ɨɫɧɨɜɧɨɫɬɶ. ɤɨɧɰɟɧɬɪɢɪɨɜɚɧɧɵɯ ɬɶ. ȼ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɟ, ɤɚɤ ɢ ɜ ɞɪɭɝɢɯ ɞɢɚɡɢɧɚɯ, ɧɟɩɨɞɟɥɟɧɧɵɟ ɪɚɫɬɜɨɪɚɯ ɤɢɫɥɨɬ. + СТРОЕНИЕ ИNHХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ɇ+ɏɏ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɟ ɚɬɨɦ ɭɝɥɟɪɨɞɚ ɋ-5 ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ ɜ ɦɟɬɚ-ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ ɢ ɩɪɢ ɜ ɚɬɨɦɨɜ ɚɡɨɬɚ ɧɟ ɩɪɢɧɢɦɚɸɬ ɭɱɚɫɬɢɹ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɢ ɚɪɨɦɚ-соединениям,ȼоднако, Пиримидин относится к ɜароматическим как +было отмечено выше, два атома азота в цикле + ɇ ɏN NH ɷɬɨɝɨ N N ɧɚɥɢɱɢɢ ɜ ɦɨɥɟɤɭɥɟ ɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɚ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɞɨɧɨɪɧɵɯ ɡɚɦɟɫɬɢɬɟɥɟɣ ɏɬɟɦɵ. Ɉɞɧɚɤɨ ɷɬɢ ɝɟɬɟɪɨɰɢɤɥɵ ɨɛɥɚɞɚɸɬ ɛɨɥɟɟ ɫɥɚɛɵɦɢ ɨɫсущественно понижают энергию резонансной стабилизации, что приводит к отличию от бензола еще в большей ɚɥɤɨɤɫɢ-Nɢ затрудняет ɝɢɞɪɨɤɫɢɝɪɭɩɩ)атаку ɜɨɡɦɨɠɧɨ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɥɟɝɤɨɟ реагентов, ɩɪɨɬɟɤɚɧɢɟ но N (ɚɦɢɧɨ-, чем для пиридина. Понижение электронной плотности электрофильных ɫɬɜɚɦɢ,степени, ɱɟɦ ɩɢɪɢɞɢɧ, ɜɫɥɟɞɫɬɜɢɟ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɚɤɰɟɩɬɨɪɧɨɝɨ Ⱥɥɤɢɥɢɪɨɜɚɧɢɟ. Ɉɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ ɫɨɥɟɣ N-ɚɥɤɢɥɩɢɪɢɦɢɞɢɧɢɹ ɜɨɡɦɨɠɧɨ способствует взаимодействию с нуклеофилами. Пиримидин ещеɡɚɦɟɳɟɧɢɹ более слабое основание, чемɰɟɧɬɪɭ, пиридин. ɷɥɟɤɬɪɨɮɢɥɶɧɨɝɨ ɢɫɤɥɸɱɢɬɟɥɶɧɨ ɩɨ ɞɚɧɧɨɦɭ ɧɚɩɪɢɦɟɪ: ɝɨ ɚɬɨɦɚ ɚɡɨɬɚ, ɩɪɨɬɨɧɢɪɨɜɚɧɢɟ ɤɨɬɨɪɨɝɨ ɜɨɡɦɨɠɧɨ ɬɨɥɶɤɨ ɜ ɬɨɥɶɤɨ ɩɪɢ ɞɟɣɫɬɜɢɢ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɫɢɥɶɧɵɯ ɚɥɤɢɥɢɪɭɸɳɢɯ ɚɝɟɧɬɨɜ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ Ⱥɥɤɢɥɢɪɨɜɚɧɢɟ. Ɉɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ ɫɨɥɟɣ N-ɚɥɤɢɥɩɢɪɢɦɢɞɢɧɢɹ ɜɨɡɦɨɠɧɨ Реакции с электрофилами ɧɧɵɯ ɪɚɫɬɜɨɪɚɯ ɤɢɫɥɨɬ. CH3I. по атому азота ɬɨɥɶɤɨ ɩɪɢ ɞɟɣɫɬɜɢɢ алкилирование/ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɫɢɥɶɧɵɯ ɚɥɤɢɥɢɪɭɸɳɢɯ ɚɝɟɧɬɨɜ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ Присоединение /основность, O O N N N CH3I. N + ɇ+ɏ- NH ɏ- N N + RG+-XG- NR N ɏN HN RG+-XG- O Br2 + NR N ɏ- NH2 H AcOH/AcONa Br HN O N H NH2 Замещение при атоме углерода N N Ɂɚɦɟɳɟɧɢɟ ɩɪɢ ɚɬɨɦɟ ɭɝɥɟɪɨɞɚ. ɇɢɬɪɨɜɚɧɢɟ, SN ɜɚɧɢɟ. Ɉɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ N-ɚɥɤɢɥɩɢɪɢɦɢɞɢɧɢɹ ɜɨɡɦɨɠɧɨ не осуществимы, однако введение активирующих групп позволяет (реакции сɫɨɥɟɣ незамещенным пиримидином S ɝɚɥɨɝɟɧɢɪɨɜɚɧɢɟ, ɫɭɥɶɮɢɪɨɜɚɧɢɟ, ɚɰɢɥɢɪɨɜɚɧɢɟ ɫɬɜɢɢ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɫɢɥɶɧɵɯ ɧɚɩɪɢɦɟɪ A ɚɥɤɢɥɢɪɭɸɳɢɯ 1.2.2. ɫ ɧɭɤɥɟɨɮɢɥɶɧɵɦɢ ɪɟɚɝɟɧɬɚɦɢ осщуствлять эти процессы/ ɚɝɟɧɬɨɜ, Ɂɚɦɟɳɟɧɢɟ ɩɪɢȼɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɟ ɚɬɨɦɟɧɟ-ɭɝɥɟɪɨɞɚ. ɇɢɬɪɨɜɚɧɢɟ, SN N N N + SNGRG+-X NNR N SN ɏ- ɡɚɦɟɳɟɧɧɨɝɨ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɚ ɩɪɚɤɬɢɱɟɫɤɢ ɫɭɥɶɮɢɪɨɜɚɧɢɟ, ɨɫɭɳɟɫɬɜɢɬɶ SA ɝɚɥɨɝɟɧɢɪɨɜɚɧɢɟ, ɚɰɢɥɢɪɨɜɚɧɢɟ ɧɟɧɟ ɭɞɚɟɬɫɹ. Ɉɞɧɚɤɨ ɩɪɢ ɧɚɥɢɱɢɢȺɧɢɨɧɵ, ɜ ɰɢɤɥɟ ɚɤɬɢɜɢɪɭɸɨɛɪɚɡɭɸɳɢɟɫɹ ɩɪɢ ɩɟɪɜɨɧɚɱɚɥɶɧɨɦ ɩɪɢɫɨɟɞɢɧɟɧɢɢ ɧɭɤɥɟɨɡɚɦɟɳɟɧɧɨɝɨ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɚ ɩɪɚɤɬɢɱɟɫɤɢ ɨɫɭɳɟɫɬɜɢɬɶ N ɳɢɯ ɝɪɭɩɩ ɬɚɤɚɹ ɜɨɡɦɨɠɧɨɫɬɶ ɩɨɹɜɥɹɟɬɫɹ. ɮɢɥɨɜ ɤ ɚɬɨɦɚɦ ɭɝɥɟɪɨɞɚ, ɜ ɨɪɬɨ-ɩɨɥɨɠɟɧɢɹɯ (ɨɫɨɛɟɧɧɨ ɋ-2) ɧɟ ɭɞɚɟɬɫɹ. Ɉɞɧɚɤɨ ɩɪɢ ɧɚɥɢɱɢɢɧɚɯɨɞɹɳɢɦɫɹ ɜ ɰɢɤɥɟ ɚɤɬɢɜɢɪɭɸ- SN SN N 84 Ɂɚɦɟɳɟɧɢɟ ɩɪɢ ɚɬɨɦɟ ɭɝɥɟɪɨɞɚ. ɇɢɬɪɨɜɚɧɢɟ, ɩɨ ɨɬɧɨɲɟɧɢɸ ɤ ɚɬɨɦɚɦ ɚɡɨɬɚ, ɫɬɚɛɢɥɢɡɢɪɨɜɚɧɵ ɡɚ ɫɱɟɬ ɝɟɬɟɪɨɚɬɨɦɚ. Ɉɞɧɚɳɢɯ ɝɪɭɩɩ ɬɚɤɚɹ ɜɨɡɦɨɠɧɨɫɬɶ ɩɨɹɜɥɹɟɬɫɹ. ɤɨ ɜɨ ɦɧɨɝɢɯ ɫɥɭɱɚɹɯ ɩɨɫɥɟɞɭɸɳɟɟ ɷɥɢɦɢɧɢɪɨɜɚɧɢɟ ɝɢɞɪɢɞ-ɚɧɢɨɧɚ, ɩɪɢɜɨ84 ɞɹɳɟɟ ɤ ɚɪɨɦɚɬɢɱɟɫɤɨɣ ɫɬɪɭɤɬɭɪɟ, ɡɚɬɪɭɞɧɟɧɨ ɜɫɥɟɞɫɬɜɢɟ ɛɨɥɟɟ ɧɢɡɤɨɣ (ɩɨ N H O NH2 2 H 1.2.2. ȼɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɟ ɫ ɧɭɤɥɟɨɮɢɥɶɧɵɦɢ ɪɟɚɝɟɧɬɚɦɢ ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ДВУМЯ ГЕТЕРОАТОМАМИ Ⱥɧɢɨɧɵ, ɨɛɪɚɡɭɸɳɢɟɫɹ ɩɪɢ ɩɟɪɜɨɧɚɱɚɥɶɧɨɦ ɩɪɢɫɨɟɞɢɧɟɧɢɢ ɧɭɤɥɟɨ- Реакции нуклеофилами ɤ ɚɬɨɦɚɦ ɭɝɥɟɪɨɞɚ,сɧɚɯɨɞɹɳɢɦɫɹ ɜ ɨɪɬɨ-ɩɨɥɨɠɟɧɢɹɯ (ɨɫɨɛɟɧɧɨ ɋ-2) образующиеся при первоначальном присоединении ɨɲɟɧɢɸАнионы, ɤ ɚɬɨɦɚɦ ɚɡɨɬɚ, ɫɬɚɛɢɥɢɡɢɪɨɜɚɧɵ ɡɚ ɫɱɟɬ ɝɟɬɟɪɨɚɬɨɦɚ. Ɉɞɧɚ- нуклеофилов к атомам углерода, находящимся в (особенно С-2) по отношению ɦɧɨɝɢɯ орто-положениях ɫɥɭɱɚɹɯ ɩɨɫɥɟɞɭɸɳɟɟ ɷɥɢɦɢɧɢɪɨɜɚɧɢɟ ɝɢɞɪɢɞ-ɚɧɢɨɧɚ, ɩɪɢɜɨ- к атомам азота, стабилизированы за счет гетероатома. Одна- ко во многих случаях последующее элиминирование гидрид-аниона, приводящее к ароматической структуре, ɤ ɚɪɨɦɚɬɢɱɟɫɤɨɣ ɫɬɪɭɤɬɭɪɟ, ɡɚɬɪɭɞɧɟɧɨ ɜɫɥɟɞɫɬɜɢɟ ɛɨɥɟɟ ɧɢɡɤɨɣ (ɩɨ затруднено вследствие более низкой (по сравнению с пиридином) ароматичности всех диазинов. Обычно ɧɢɸ ɫ ɩɢɪɢɞɢɧɨɦ) ɚɪɨɦɚɬɢɱɧɨɫɬɢ ɜɫɟɯ ɞɢɚɡɢɧɨɜ. Ɉɛɵɱɧɨ ɩɪɨɜɨɞɹɬ ɜɟɬɫɬɜɭɸɳɢɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɥɟɝɤɨ ɩɨɥɭɱɚɸɬɫɹ ɢɡ ɝɢɞɪɨɤɫɢɡɚɦɟɳɟɧɧɵɯ ɩɢпроводят окисление продуктов присоединения, например, при аминировании по Чичибабину. ɧɢɟ ɩɪɨɞɭɤɬɨɜ ɩɪɢɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ, ɩɪɢ ɚɦɢɧɢɪɨɜɚɧɢɢ ɩɨ ɑɢɪɢɦɢɞɢɧɨɜ (ɥɚɤɬɢɦɨɜ), ɤɨɬɨɪɵɟ ɧɚɯɨɞɹɬɫɹ ɜ ɬɚɭɬɨɦɟɪɧɨɦ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɢ ɫ ɨɤГораздо большее синтетическое значение имеют реакции нуклеофильного замещения других уходящих групп, в ɧɭ. ɫɨ-ɮɨɪɦɚɦɢ –легко ɥɚɤɬɚɦɚɦɢ (ɫɪ. ɞɥɹ ɩɢɪɢɞɢɧɚ). частности, галогенов. Соответствующие производные получаются из гидроксизамещенных пиримидинов (лактимов), которые находятся в таутомерном равновесии с оксо-формами – лактамами. NH2 N N NH2 NH KMnO4 NaNH2 N O N N OH NH Cl N N POCl3 N NH2 N NH3 N N N Окисление диазины устойчивы к действию сильных окислителей. Пероксикислоты и ɩɟɪɜɨɧɚɱɚɥɶɧɨɟ пероксид водорода реагируют с ȽɨɪɚɡɞɨВсе ɛɨɥɶɲɟɟ ɫɢɧɬɟɬɢɱɟɫɤɨɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɢɦɟɸɬ ɪɟɚɤɰɢɢ ɧɭɤɥɟɨɁɚɦɟɳɟɧɢɟ ɯɥɨɪɚ ɬɚɤɠɟ ɩɪɨɬɟɤɚɟɬ ɱɟɪɟɡ ɩɪɢɫɨɟɞɢɧɟдиазинами образованием N-оксидов, но этаɋɨɨɬреакции протекает более трудно по сравнению с пиридином. ɨɝɨ ɡɚɦɟɳɟɧɢɹ ɞɪɭɝɢɯсɭɯɨɞɹɳɢɯ ɝɪɭɩɩ, ɜ ɱɚɫɬɧɨɫɬɢ, ɝɚɥɨɝɟɧɨɜ. ɧɢɟ ɧɭɤɥɟɨɮɢɥɚ ɫ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟɦ ɫɬɚɛɢɥɶɧɨɝɨ ɤɚɪɛɚɧɢɨɧɚ ɢ ɩɨɫɥɟɞɭɸɳɟɝɨ Гидрирование (см. в общей схеме) 85 ɨɬɳɟɩɥɟɧɢɹ ɯɥɨɪɢɞ-ɢɨɧɚ. Cl Cl Nu Nu N O HO P 1 5' O OH 3' 2' ПРОИЗВОДНЫЕ ПИРИМИДИНА O N O 1' D-ɪɢɛɨɡɚ OH OH Важным представителем пиримидиновых соединений является тригидроксипроизводное, называемое барбитуровой ɧɭɤɥɟɨɡɢɞ-ɰɢɬɢɞɢɧ кислотой (основа снотворных препаратов). Подобно другим гидроксипиримидинам, барбитуровая кислота может ɧɭɤɥɟɨɬɢɞ - ɰɢɬɢɞɢɧ-5'-ɮɨɫɮɚɬ существовать в нескольких таутомерных формах, три из которых приведены в схеме. ɚɜɧɵɦɢ ɚɡɨɬɢɫɬɵɦɢ ɨɫɧɨɜɚɧɢɹɦɢ, ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɦɢ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɚ, ɹɜNH ɰɢɬɨɡɢɧ (2-ɨɤɫɨ-4-ɚɦɢɧɨɩɢɪɢɦɢɞɢɧ), O ɭɪɚɰɢɥ N O O O OH (2,4- NH NH O HO N O N O H ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɚ. ɋɪɟɞɢ ɧɟɤɨɬɨHɅɟɤɚɪɫɬɜɟɧɧɵɟ ɫɪɟɞɫɬɜɚ, ɢɪɢɦɢɞɢɧ, ɜɯɨɞɢɬ ɫ ɫɨɫɬɚɜ ɬɨɥɶɤɨ ɊɇɄ), ɬɢɦɢɧ (5-ɦɟɬɢɥ-2,4ɤɟɬɨ, ɥɚɤɬɚɦ, ɥɚɤɬɚɦ ɟɧɨɥ, ɥɚɤɬɚɦ, ɥɚɤɬɚɦ ɨɫɧɨɜɚɧɢɣ ɢ ɧɭɤɥɟɨɡɢɞɨɜ ɛɵɥɢ ɤɟɬɨ, ɥɚɤɬɢɦ, ɥɚɤɬɚɦ ɪɵɯ ɚɧɚɥɨɝɨɜ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɨɜɵɯ ɚɡɨɬɢɫɬɵɯ ɢɪɢɦɢɞɢɧ – ɬɨɥɶɤɨ ɜ ȾɇɄ). ɧɚɣɞɟɧɵ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ, ɩɪɨɹɜɥɹɸɳɢɟ ɚɧɬɢɜɢɪɭɫɧɭɸ ɚɤɬɢɜɧɨɫɬɶ. Азотистые основания NH N ɰɢɬɨɡɢɧ O O NH2 N H Лекарственные средства O N H ɭɪɚɰɢɥ O Ƚɢɞɪɨɤɫɢɝɪɭɩɩɚ ɜ ɥɚɤɬɢɦɚɯ ɧɚɩɨɦɢɧɚɟɬ ɮɟɧɨɥɶɧɭɸ, ɩɨɷɬɨɦɭ ɛɚɪɛɢO ɋ ɞɪɭɝɨɣ H3C ɬɭɪɨɜɵɟ ɤɢɫɥɨɬɵ ɥɟɝɤɨ ɨɛɪɚɡɭɸɬ ɜ ɷɬɨɣ ɮɨɪɦɟ ɫɨɥɢ ɫɨ ɳɟɥɨɱɚɦɢ. F NH NH ɫɬɨɪɨɧɵ, ɫɚɦɭ ɛɚɪɛɢɬɭɪɨɜɭɸ ɤɢɫɥɨɬɭ Oɦɨɠɧɨ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɬɶ ɤɚɤ O I O N O 1,3-ɞɢɤɚɪɛɨɧɢɥɶɧɨɟ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɟ (ɋɇ-ɤɢɫɥɨɬɭ), ɱɬɨ ɨɛɭɫɥɚɜɥɢɜɚɟɬ NɜɨɡɦɨɠF H HO N O NH NH O ɬɢɦɢɧ ɧɨɫɬɶ ɩɪɨɬɟɤɚɧɢɹ ɪɟɚɤɰɢɣ ɤɨɧɞɟɧɫɚɰɢɢ ɫ ɚɥɶɞɟɝɢɞɚɦɢ ɢ ɤɟɬɨɧɚɦɢ. N H ɮɬɨɪɭɪɚɰɢɥ O O ɹ ɞɚɧɧɵɯ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ ɬɚɤɠɟ ɜɨɡɦɨɠɧɚ ɥɚɤɬɢɦ-ɥɚɤɬɚɦɧɚɹ ɬɚɭɬɨɦɟ- ɚɤɨ ɜ ɧɭɤɥɟɢɧɨɜɵɯ ɤɢɫɥɨɬɚɯ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɨɜɵɟ ɨɫɧɨɜɚɧɢɹ ɧɚɯɨɞɹɬɫɹ HN ɚɤɬɚɦɨɜ, ɬ.ɤ. ɢɦɟɧɧɨ ɜ ɷɬɨɣ ɮɨɪɦɟ ɪɟɚɥɢɡɭɸɬɫɹ ɤɨɦɩɥɟɦɟɧɬɚɪɧɵɟ O N O O ɋ6ɇ5ɋɇɈ -H2O ɮɬɨɪɚɮɭɪ C6H5 HN ɩɪɨɬɢɜɨɨɩɭɯɨɥɟɜɵɟ O N O O OH ɢɞɨɤɫɭɪɭɞɢɧ ɚɧɬɢɝɟɪɩɟɫɧɨɟ ɫɪɟɞɫɬɜɨ O NH N NH2 H2NCONH HCl N 2 R'COOH N 2 NN H R' O O O NH N N O RO NN N2 R N H H H H ɥɹɟɬɫɹ ɤɨɧɞɟɧɫɢɪɨɜɚɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɨɣ, ɫɨɫɬɨɹɳɟɣ ɢɡ ɩɢɪɢɦɢO H H NH2 N HCl N ɥɚ (ɫɦ. ɜɵɲɟ). HN O ɢɛɨɥɟɟOɜɚɠɧɵɦɢ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɦɢ ɩɭɪɢɧɚ ɹɜɥɹɸɬɫɹ: ɚ) ɚɡɨɬɢɫɬɵɟ ɨɫO N O N H ɜɯɨɞɹɳɢɟ ɜ ɫɨɫɬɚɜ ɧɭɤɥɟɢɧɨɜɵɯ ɤɢɫɥɨɬ; ɛ) ɩɭɪɢɧɨɜɵɟ ɚɥɤɚɥɨɢɞɵ.состоящей H Пурин является конденсированной системой, N N ɝɥɚɜɧɵɦ 1 6 ɚɡɨɬɢɫɬɵɦ 5 ПУРИН из пиримидина и имидазола. ɨɫɧɨɜɚɧɢɹɦ ɨɬɧɨɫɹɬɫɹ ɚɞɟɧɢɧ ɢ пурина обычно исходят из производных пиримидина. H (6-ɚɦɢɧɨɩɭɪɢɧ) 7 При синтезе N N N N 2-ɚɦɢɧɨ-4-ɨɤɫɨɩɭɪɢɧ). ɢɛɨɥɟɟ ɜɚɠɧɵɦɢ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɦɢ ɩɭɪɢɧɚ ɹɜɥɹɸɬɫɹ: ɚ) ɚɡɨɬɢɫɬɵɟ ɨɫ8 2 N9 ɜɯɨɞɹɳɢɟ ɜNɫɨɫɬɚɜ ɧɭɤɥɟɢɧɨɜɵɯ ɤɢɫɥɨɬ;Nɛ) ɩɭɪɢɧɨɜɵɟ ɚɥɤɚɥɨɢɞɵ. Ⱦɥɹ ɝɭɚɧɢɧɚ, ɝɢɩɨɤɫɚɧɬɢɧɚ ɢ ɤɫɚɧɬɢɧɚ ɬɚɤɠɟ ɜɨɡɦɨɠɧɚ ɥɚɤɬɢɦN 4 H O 3 NH ɥɚɤɬɚɦɧɚɹ ɬɚɭɬɨɦɟɪɢɹ. ɉɨɫɥɟɞɧɢɣ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɨɫɧɨɜɨɣ ɩɭɪɢɧɨɜɵɯ ɚɥɤɚɥɨɢɝɥɚɜɧɵɦ ɚɡɨɬɢɫɬɵɦ 2 ɨɫɧɨɜɚɧɢɹɦ ɨɬɧɨɫɹɬɫɹ ɚɞɟɧɢɧ (6-ɚɦɢɧɨɩɭɪɢɧ) ɢ N 2-ɚɦɢɧɨ-4-ɨɤɫɨɩɭɪɢɧ). N N HN ɞɨɜ – ɤɨɮɟɢɧɚ (ɫɨɞɟɪɠɢɬɫɹ ɜ ɤɨɮɟ ɢ ɱɚɟ), ɬɟɨɛɪɨɦɢɧɚ (ɤɚɤɚɨ) ɢ ɬɟɨɮɢɥɥɢɧɚ ПРОИЗВОДНЫЕ ПУРИНА (ɱɚɣ), ɨɛɥɚɞɚɸɳɢɯ ɪɚɡɧɨɨɛɪɚɡɧɨɣ ɮɚɪɦɚɤɨɥɨɝɢɱɟɫɤɨɣ ɚɤɬɢɜɧɨɫɬɶɸ. N N H 2N N Азотистые основания Алкалоиды N H ɨɬɦɟɬɢɬɶ ɧɟɨɛɵɱɧɭɸ ɧɭɦɟɪɚɰɢɸ ɚɬɨɦɨɜ, ɨɬɥɢɱɚɸɳɭɸɫɹ ɨɬ H O NH2 ɚɞɟɧɢɧ ɝɭɚɧɢɧ ɯ ɩɪɚɜɢɥ, ɚ ɬɚɤɠɟ ɜɨɡɦɨɠɧɨɫɬɶ Nɩɪɨɬɨɬɪɨɩɧɨɣ ɬɚɭɬɨɦɟɪɢɢ O N ɢɤɥɚ. HN N N ɝɢɩɨɤɫɚɧɬɢɧ ɢ ɤɫɚɧN ɨɫɧɨɜɚɧɢɹɦ H 2N N ɦɢɧɨɪɧɵɦ ɩɭɪɢɧɨɜɵɦ ɨɬɧɨɫɹɬɫɹ N H H H 3C N N O N ɟɡɟ ɩɭɪɢɧɨɜɚɞɟɧɢɧ ɨɛɵɱɧɨ ɢɫɯɨɞɹɬ ɢɡ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɯ ɩɢɪɢɦɢɞɢɧɚ, ɝɭɚɧɢɧ CH3 Минорные пуриновыеɩɨɥɨɠɟɧɢɹɯ. основания ɨɦɵ ɚɡɨɬɚ ɜ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɵɯ O O ɦɢɧɨɪɧɵɦ ɩɭɪɢɧɨɜɵɦ ɨɫɧɨɜɚɧɢɹɦ ɨɬɧɨɫɹɬɫɹ ɝɢɩɨɤɫɚɧɬɢɧ ɢ ɤɫɚɧN HN N O N H ɝɢɩɨɤɫɚɧɬɢɧ N 91 N HN O N CH3 O N H 3C N O CH3 ɬɟɨɛɪɨɦɢɧ N N N N H CH3 ɬɟɨɮɢɥɥɢɧ N HN O ɤɨɮɟɢɧ O CH3 N H O N H ɤɫɚɧɬɢɧ N Ʉɨɮɟɢɧ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬ ɜ ɤɚɱɟɫɬɜɟ ɫɬɢɦɭɥɹɬɨɪɚ ɰɟɧɬɪɚɥɶɧɨɣ ɧɟɪɜɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ, ɤɚɪɞɢɨɬɨɧɢɱɟɫɤɨɝɨ ɫɪɟɞɫɬɜɚ, ɩɪɢ ɫɩɚɡɦɚɯ ɫɨɫɭɞɨɜ. Ɍɟɨɛɪɨɦɢɧ ɢ ɬɟɨɮɢɥɥɢɧ ɨɛɥɚɞɚɸɬ ɫɩɚɡɦɨɥɢɬɢɱɟɫɤɢɦ (ɛɪɨɧɯɨɪɚɫɲɢɪɹɸɳɢɦ) ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ. 328 Глава 28. Нуклеиновые кислоты а два — аденин и гуанин — к производным пурина: NH2 N N H N N N N N N O N N H пурин N H аденин (А) N H НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ NH2 гуанин (G) Нуклеиновые кислоты – биополимеры, состоящие из нуклеотидов и осуществляющие хранение и передачу В скобках даны буквы английского алфавита: C — cytosine, T — thymine, U — uridine, A —информации adenine, G — guanine. генетической во всех живых организмах. Аденин, гуанин и цитозин присутствуют и в ДНК, и в РНК; тимин — Первичная кислот – последовательность остатков нуклеотидов, образующих только в ДНК,структура урацил — только в нуклеиновых РНК. неразветвленные цепи. Известны нуклеиновых кислот: рибонуклеиновые (РНК) и28.1. дезоксирибонуклеиновые (ДНК). Строение 28.1. Строение 329 329 28.1.3. два Нуклекласса озиды Рибоза или дезоксирибоза и одно из перечисленных выше оснований дают Нуклеоизиды молекулу нуклеозида. Остатки моносахарида и циклического азотистого осМолекула азотистое нования соерибозы диняются свяили зью междезоксирибозы ду N-атомом основания + и ано мерным С-атомом моносахарида. Остаток циклического азотистого основания в основание структуре нуклеозида выступает таким образом в роли агликона (подробнее об агликонах см. в разд. 26.1.3). O O HOH2C O OH + N N N OH OH рибоза H урацил H 5' HOH2C O N O 4' 1' 3' Нуклеотиды леотиды 28.1.4.28.1.4. НуклеоНук тиды Монофосфот нуклеозидов Мо ноты фоснук фаты леона зизы дов вале ютоти нукда леми. отидами. Монофо сфа леонук зидов вана ютзы нук O O N N O HO HHO 2C H2C O N O O P O O P H2CO H2CO O O H OH OH OH дезоксирибонуклеозид дезоксирибонуклеозид O + H2O дезоксирибонуклеотид дезоксирибонуклеотид Ни жепри даны приоб мера ры разона вания назва ний леотидов. Ниже да ны меры зооб вания званий нук леонук тидов. NH2 NH2 2' OH OH уридин 2 ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Названия нуклеозидов образуют следующим образом: с окончанием -озин, если моносахарид связан с пуриновым основанием, и с окончанием -идин, если моносахарид связан с пиримидиновым основанием. OH 5' 5' 2 P2CO H2C O3P OO3H O N N N O N N 3' 2'3' OH OH OH N 1' 1' 4' 4' N N 2' аденозин-5'-монофосфат аденозин-5'-монофосфат (рибонуклеотид) OH(рибонуклеотид) N атоме С5' другого нуклеотида. Ниже показано, как формируется структура динуклеотида. O O НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ 5' O P O H2C 330 O N Глава O 28. Нуклеиновые кислоты 3' 5' O P O H2C + O O N 3' В структурном отношении нуклеиновые кислоСтроение ты являются полимера28.1. OH OH ми нук ле о ти дов. Фраг мен ты нук ле о ти дов со еди не ны в нук ле и но вых кис Каждый из нуклеотидов может присоединять дополнительные фосфатные группы с образованием дифосфатов и мононуклеотид 1 мононуклеотид 2 лотах фосфатно-эфирными связями. Такие связи образуются между гидтрифосфатов (АДФ и АТФ) далее ного нуклеотида и фосфатной группой при рокси лом прииато ме С3'водполинуклеотид. O но, как форми рует струк - ков, и нук атоме С5' другого нуклеотида. Ниже показа 5' леиновых кислот состоят из система ние, что ске лесяты и тубел N O P H C O ра динуклеотида. 2 O O 5' O 28.1. P O Строение H2C O O ки повторяющихся звеньев. O 5' O N R1 P O H2C O O 3' N O + O R23' O R3331O O R4 O Белок NH CH C NH CH C NH CH C NH CH C 3' N O P O H2C O ние, что OH скелеты и белков, и нукOH леиновых кислот состоятO из систематичесоснование3 основание1 3' основание2 1 мононуклеотид 2 кимононуклеотид повторяю щихся звеньев. Нуклеиновая динуклеотид OH фосфат сахар фосфат сахар фосфат сахар R1 O O 5'По R O R O R O 2 3 4 кислота тому же принципу формируется молекула тринуклеотида и далее — N O Hпо Строение и функция НК зависит отO Pпоследовательности отдельных нуклеотидов. Звенья систематически 2Cлинукле O отида.C NH Белок NH CHO C Пе NH CH CH Cбоко NH CH Cаминокислот в белках и осн ре мен ны ми яв ля ют ся вые це пи повторяются, а переменными являются азотистые основания в НК. (5'-концевая фосфат 3' группа) в нуклеиновых кислотах. В соответствии с этим структуру нуклеи основание2 основание основание сахар—основание кисOлоты, 1как правило, пред ставляют, лишь3 указывая последовател N O P O H2C Нуклеиновая O сутст ваний, при вующих в связан ных между собой нуклеотида фосфат фосфат осно сахар фосфат сахар фосфат сахар кислота O пример: сахар—основание 3' Переменными являются боковые цепи аминокислот в белках и основания динуклеотид OH –T–A–G–G–C–T–. фосфат в нук ле и но вых кис ло тах. В со от вет ствии с этим структуру нуклеиновой По тому же принципу формируется молекула тринуклеотида и далее — (3'-концевая лясахар—основание ют, лишь указывая последовательность поликис нуклело отиты, да. как правило, представ группа) основафосфат ний, присутствующих вгич свя зан меж соция бой нук ле типодах, на (5'-концевая Анало но то му, ных как струк тураду и функ белка зави сятоот следова - - 28.1.5. Двойные спирали ДНК. Модель Уотсона–Крика НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Двойная спираль ДНК. Молекула ДНК состоит из двух спиралей, закрученных одна относительно другой в противоположных направлениях. Это полинуклеотидные спирали, в которых фосфатные и углеводные фрагменты располагаются снаружи. Гетероциклические основания, формирующие собственно спираль, располагаются внутри. Н-Связывание между фрагментами оснований обеспечивает устойчивость двойной спирали. При этом Н-связи являются достаточно проч ными лишь между определенными парами оснований. Комплементарность: (5') P OH (3') O T O P O T O G 332 P C O P P A O P РНК содержит: аденин, гуанин, цитазин и урацил. ДНК содержит: аденин, гуанин, цитазин и тимин. A O P Глава 28. Нуклеиновые кислоты C G сед ству в другой цепи. АнаOлогичPно, (3') (5')если основание С находится в одной цеHO пи, то фрагмент основания G должен находиться по соседству в другой цепи. Соответствующие паH ры оснований называются комплемен тарными: если H 0,29 нм 0,29 нм основание А находится в одной цепи, то основание Т должно оказаться по соCH3 O H N N H O N N 0,30 нм N O 0,30 нм N N H N N N N H N N N O H N 0,29 нм H В ДНК человека встречаются лишь четыре основания: аденин, цитозин, гуанин и тимин. Будучи расположены по английскому алфавиту, эти основания могут образовывать пары только так, как показано ниже. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ И НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 28.2. Нуклеиновые кислоты и наследственность 333 Репликация — процесс, в котором в ходе деления клетки воспроизводится идентичная копия (реплика) ДНК. Две дочерние клетки имеют, таким образом, одну и ту же ДНК. Транскрипция процесс, в ходе которого считываются генетические коды, в ДНК. Продуктами Центральное—по ложение моле кулярной генетики заключает ся в содержащиеся том, что транскрипции кислоты, которые в ДНК информацию к месту ДНК хранит геявляются нетичесрибонуклеиновые кую информацию, РНК считыпереносят вает этузаложенную информацию синтеза белка. и ис пользует ее в синтезе белков. При этом реализуются три основных проТрансляция — процесс, в котором генетические коды, переносимые РНК, декодируются и используются в цеспептидном са: реплисинтезе. кация, транскрипция и трансляция: ДНК репликация ДНК транскрипция РНК трансляция Белок ТИПЫ РеплиРНК кация — процесс, в котором в ходе деления клетки воспроизводит(р-РНК) ся Репликационная идентичная ко пия (реплика) ДНК. Две дочерние клетки имеют, таким Транспортная или трансляционная (т-РНК) обра зом, одну и ту же ДНК. Посыльная или информационная (п-РНК) Транскрипция — процесс, в ходе которого считываются генетические коды, содержащиеся в ДНК. Продуктами транскрипции являются рибонуклеиновые кислоты, которые переносят заложенную в ДНК информацию к