Лекция
Гетероциклические соединения
Гетероциклическими соединениями (ГЦ) называют соединения, имеющие замкнутую цепь, в состав которой помимо углерода входят еще атомы других элементов: N, S, O, Si, P и т.д.
Широко распространены ГЦС в природе. Это алкалоиды, пигменты и другие составные части животных и растительных клеток. Они играют важную роль в биологических процессах, применяются в промышленности красителей и лекарственных веществ. Их можно получать из отходов сельского хозяйства и летучей части продуктов коксования угля. Это обусловливает необходимость детального изучения этого класса соединений.
Некоторые ГЦС по свойствам близки к соединениям жирного ряда. Они уже рассматривались, например, оксид этилена, ангидриды 2-х основных кислот, циануровая кислота и др. Эти соединения легко образуются из соединений с открытой цепью и легко в них опять переходят.
Отдельно от других типов органических соединений рассматриваются ГЦС, которые проявляют с химическими и физическими свойствами в большей или меньшей степени ароматический характер, то есть по свойствам подобные бензолу. Простейшие ГЦ ароматические соединения:
Классификация и номенклатура
ГЦ подразделяют в зависимости от:
1. Размера цикла (3-х, 4-х …);
2. От количества и природы гетероатомов (ГА) (гетероциклы с однимгетероатомом, с двумя гетероатомами и т.д.).
Номенклатура ИЮПАК
1. Присутствие ГА в цикле указывается специальными префиксами:
окса-О >тиа-S>аза-(N-H)>N. Если имеется несколько одинаковых атомов, то используют приставки ди, три и др. Если имеем 2-а или большее количество различных ГА, то их перечисляют в порядке уменьшения старшинства:
O>S>NH>N
2. Размер цикла указывают специальной основой.(табл.1)
3. Степень ненасыщенности указывают суффиксами.(табл. 1)
Таблица 1.
Размер цикла | Основа | Основа + суффикс | ||||
Цикл с N | Цикл без N | |||||
ненасичений | насичений | ненасичений | насичений | |||
3 | -ир- | ирин | иридин | ирен | иран | |
4 | -ет- | ет | етидин | ет | етан | |
5 | -ол- | ол | олидин | ол | олан | |
6 | -ин- | ин | Добавляется
приставка пергидро к
основа+суффикс,
которые показывают
ненасыщенное
соединение | ин | ан | |
7 | -еп- | епин | епин | епан | ||
8 | -ок- | окин | окин | окан | ||
9 | -он- | онин | онин | онан | ||
10 | -ек- | -ек- | екин | екан | ||
4. Нумерация цикла начинается с ГА и проводится по циклу таким образом, чтобы положения заместителей (или других ГА) имели наименее возможные номера.
5. Частично восстановленные циклические соединения часто называют дигидро- или тетрагидро производные исходных ненасыщенных соединений.
Гетероциклическая молекула может состоять из двух и более колец, карбоциклических и гетероциклических. Для правильного названия полиядерных гетероциклов используются следующие правила:
1. За основу названия принимают название старшего гетероцикла, название младшего прибавляют как приставку с окончанием буквой «о».
2. Правила старшинства:
а) любой гетероцикл старше бензола;
б) чем больше гетероатомов, тем гетероцикл старше
в) при одинаковом количестве гетероатомов старшим является гетероцикл большего размера;
г) если гетероатомы одинаковые, то цикл тем старше, чем ближе они находятся (например, пиридазин старше пиримидина);
д) при одинаковом количестве гетероатомов старшинство определяется старшинством гетероатомов.
3. а) Положение общей связи, по которой конденсированы кольца, указывается в квадратных скобках после названия младшего и перед названием старшего из циклов. При этом связь старшего цикла обозначают буквой латинского алфавита, связь младшего – номерами атомов (с разделением запятой), соответствующим нумерации для изолированных ядер.
б) Последовательность номеров выбирают таким образом, чтобы направление отсчета атомов и связей в обоих ядрах совпадало:
4. Нумерация атомов аннелированного гетероцикла производится так, чтобы сумма номеров гетероатомов была наименьшей, причем при наличии вариантов наименьшие номера должны принадлежать более старшим гетероатомам.
Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом
1
2 3 4
5 6
1 – 2,4-диметилпиррол (или α,b-диметилпиррол)
2 – пиррол
3 – фуран
4 – тиофен
5 – карбазол
6 – индол
Положения 2,5 - этоα и α´, положения 3,4 - b и b´
Производные этих соединений называют, указывая положение заместителей буквами α и β или цифрами.
Методы получения
Общие методы
1) Реакция Юрьева(1936р.) (kat.-Al2O3;t=400-5000C)
2) Синтез Пааля-Кнорра (t=160-1800C)
Специфические методы
Пиррол
3) Из каменноугольной смолы.