Тема 8.2. Шестичленные гетероциклические соединения

Из шестичленных гетероциклов наибольшее значение имеют пиридин, пиримидин, пурин.

Пиридин обладает ароматическими свойствами, но менее выраженными, чем в пятичленных гетероциклах, так как свободная электронная пара азота не входит в образование ароматического кольца и играет роль заместителя второго рода.

Реакции электрофильного замещения в пиридине протекают в жестких условиях.

Важнейшими соединениями производных пиридина являются никотиновая кислота и ее амид (витамин РР).

Пиримидин — шестичленный гетероцикл с двумя атомами азота.

Проявляет свойства очень слабого основания, так как атомы азота довольно прочно удерживают неподеленную электронную пару. Пиримидин, подобно пиридину, является ароматической структурой и его цикл обладает повышенной устойчивостью.

Пурин — соединение, в молекуле которого сочетаются структуры шести- и пятичленного гетероциклов (пиримидина и имидазола), содержащих по два атома азота.

Пурин проявляет амфотерные свойства. Слабые основные свойства связаны с атомами азота шестичленного цикла. Слабые кислотные свойства обусловлены группой N–H пятичленного цикла имидазола, по аналогии с пирролом. Пиримидин и пурин являются основой пиримидиновых и пуриновых оснований, входящих в состав природных высокомолекулярных веществ — нуклеиновых кислот.

Пиримидиновые основания – производные пиримидина, входящие в состав нуклеиновых кислот: урацил, тимин, цитозин. Для оснований, содержащих группу –ОН, характерно подвижное равновесие структурных изомеров, обусловленное переносом протона от кислорода к азоту и наоборот:

Пиримидиновые основания входят в состав нуклеозидов — структурных компонентов нуклеиновых кислот. Нуклеозиды образуются за счет отщепления водорода от N–H-связи в молекуле азотистого основания и гидроксила при С₁ в молекуле углевода рибозы (или 2-дезоксирибозы). Например:

Здесь проявляются нуклеофильные свойства амина (группа:N–H в азотистом гетероцикле) и способность к нуклеофильному замещению полуацетального гидрокисила (при С₁) в молекуле углевода.

Пуриновые основания — производные пурина, входящие в состав нуклеиновых кислот: аденин, гуанин.

Гуанин существует в виде двух структурных изомеров:

Образование нуклеозидов происходит, как и в случае пиримидиновых оснований, по связи N-H имидазольного цикла.

Контрольные вопросы

1. Какие соединения называются гетероциклическими? Их классификация и номенклатура.

2. Составьте структурные формулы всех возможных изомеров: 1) метилфурана; 2) диметилтиофена. Назовите их.

3. Напишите уравнения реакций получения гетероциклических соединений?

4. Почему реакции электрофильного замещения в молекулах фурана, тиофена и пиррола идут преимущественно по a-положению? Приведите уравнения реакций характеризующие их свойства.

5. Индол. Способы получения и химические свойства.

6. Пиридин. Способы получения. Химические свойства. Практическое значение пиридина и его производных. Никотиновая кислота.

7. Пурин. Пуриновые соединения. Понятие об алкалоидах.