close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Презентация

код для вставкиСкачать
Гетероциклические
соединения.
Пятичленные
гетероциклы с двумя
гетероатомами
Цель лекции
• Получить четкое
представление о взаимосвязи
химического строения и
свойств соединений,
содержащий пятичленные
гетероциклы с двумя
гетероатомами с их
биологической активностью
План лекции
Классификация, строение и
изомерия пятичленных
гетероциклов с двумя
гетероатомами
Химические свойства
Биологическое значение и
медицинское применение соединений,
производных пятичленных
гетероциклов
• Пятичленные
гетероциклические
ароматические соединения с
двумя гетероатомами, один из
которых обязательно азот –
азолы
• Если оба гетероатома атомы
азота – диазолы
Классификация структурных изомеров
азолов в зависимости от взаимного
расположения гетероатомов
Азолы
1,3– азолы
1,2–азолы
тиазол
оксазол
имидазол
изотиазол
изооксазол
пиразол
1,3–азолы
4
5
N
1
4
2
N
H
имидазол
5
N
1
4
3
2
S
тиазол
5
N
3
1
O
оксазол
2
1,2–азолы
4
5
4
3
1
N
H
N2
пиразол
5
4
3
1
N
3
2
O
изооксазол
5
1
N
2
S
изотиазол
Способы изображения
молекул азолов
1,3–диазол; имидазол
Электронное строение
имидазола и пиразола
3
4
пиридиновый атом азота
N
1
5
2
N
H
2
пиррольный атом азота
N
H
N
5
N1
H
имидазол
1
4
3
пиразол
3
N
H
N
1
2
N
Ароматические свойства имидазола
и пиразола
H
N
N
H
N
N
все атомы цикла sp2–гибридизованы
цикл плоский
замкнутая сопряженная система p-π типа
количество ē удовлетворяет правилу Хюккеля
4n+2, где n-целое число
4n+2=6; 4n=6-2=4; n=1
Пиразол и имидазол –
«π-избыточные» системы
N
N
N
H
150
N
H
112
53
Энергия сопряжения кДж/моль
Снижение степени ароматичности
Основные свойства азолов
основный центр
N
+
NH C l
:
HCl
X
имидазол (X=NH)
оксазол (X=O)
тиазол (X=S)
X
имидазолия хлорид(X=NH)
оксазолия хлорид (X=O)
тиазолия хлорид (X=S)
Строение катиона «азолия»
N
+
H
имидазолий (X=NH)
оксазолий (X=O)
тиазолий (X=S)
X
pK BH+ основность
имидазол
7,0
пиразол
2,5
тиазол
2,5
изооксазол
–3,0
Кислотные свойства азолов
K
N
N
N
H
H 2O
NH–кислотный центр
пиразол
N
N
H
имидазол
N
K +
пиразол калий
K
H 2O
NH–кислотный центр
N
N
K+
имидазол калий
Межмолекулярная ассоциация
диазолов
N:
N:
N
H
H
N
:N
димер пиразола
N
H
HN
:N
..
N
NH
тример пиразола
:N
N H
:N
N H
:N
NH
ассоциат имидазола
Физические свойства азолов
имидазол
пиразол
тиазол
Т. пл., °С
90
70
–33
Т. кип., °С
256
188
117
тв. в–во
тв. в–во
жидкость
Прототропная (азольная)
таутомерия гетероциклов
Таутомерия – равновесная динамическая изомерия.
Таутомеры самопроизвольно превращаются друг в
друга и существуют в подвижном равновесии за
счет переноса какой-либо подвижной группы.
основный центр
4
3
5
кислотный
центр
..
N
1
5
2
4
1
N
H
NH
3
N
..
имидазол
2
основный центр
3
4
5
1
N
H
кислотный
центр
4
..
N2
5
1
3
пиразол
2
N
..
NH
Химические реакции
азолов
Реакции
восстановления
Реакции,
протекающие
с участием
гетероатомов
Реакции,
протекающие
с участием
углерода азольного
цикла
алкилирование
ацилирование
SE
нитрование
сульфирование
галогенирование
азосочетание
Реакции восстановления
[2 H ]
(C H 3 C H 2 O H + N a )
N
H
N
N
H
N
2–пиразолин
пиразол
2 H2
[P t]
NH
N
H
пиразолидин
Основные свойства продуктов
восстановления пиразола
..
.. N
N
H
пиразол
Сопряженная
р–π-система,
Амфотерное
соединение
..
..
N
N
H
пиразолин
Двойная связь
изолирована,
проявляет свойства
амина и алкена
..
.. N H
N
H
пиразолидин
Предельное
соединение –
вторичный амин
Усиление основных свойств
Реакция алкилирования
пиридиновый атом азота
–нуклеофильный центр
..
..
N
+δ
+
N
H
пиразол
C H 3 -I
пиррольный атом азота
+
..
N
N
H
C H 3 I-
N-метилпиразолий
иодид
N
Пиридиновый
атом азота
..N
CH3
–HI
N-метилпиразол
Реакция алкилирования
+
N:
N
+δ
CH3
C H 3 -I
+
I-
N
H
N
H
имидазол
N
N
CH3
N-метилимидазолий
иодид
–HI
N-метилимидазол
Реакция алкилирования в щелочной
среде протекает легче
OH-
N
-H 2 O
N
H
–
N
–HI
N
..
N
пиразолид
анион пиразола
пиразол
N:
OH
N
H
N:
C H 3 -I
-
-H 2 O
имидазол
N
N-метилпиразол
–
C H 3 -I
N
–HI
имидазолид
CH3
N
CH3
N
N-метилимидазол
Реакция ацилирования
N:
N:
+ (C H 3 C O ) 2 O
N
H
имидазол
N
C -C H 3
O
N-ацетилимидазол
+ C H 3C O O H
Нитрование и сульфирование
пиразола
H O 3S
H 2S O 4
N
N
H
N
N
H
H+
+
(олеум)
пиразол
Ион пиразолия
N
H
NH
пиразол–
4–сульфокислота
O 2N
HNO3
N
N
H
4–нитропиразол
Нитрование и сульфирование
имидазола
H 2S O 4
N:
N
H
H
(олеум)
имидазол
Ион имидазолия
N
N
H
имидазол–
NH
+
H O 3S
+
4(5)–сульфокислота
N
H
O 2N
N
HNO3
N
H
4(5)–нитроимидазол
Галогенирование диазолов
B r2
H
Br
Br
+
N
NH
HBr
N
H
N
N:
4(5)–бромимидазол
N
H
имидазол
I
N
OH
-
-H 2 O
–
N
пиразолид
N
3 I2
-3 H I
I
N
H
I
2,4,5–трийодимидазол
Реакция азосочетания имидазола
(тест Паули)
+
N N
N:
+
N
H
Cl
H O 3S
имидазол диазотированная сульфаниловая кислота
N
pH>7
N
H
N N
S O 3H
Имидазол–2–азобензол–4–сульфоновая кислота
Производные азолов
Пиразолоны
Таутомерные превращения производных пиразола
кето–енольная таутомерия
H
HO
5
енол
H
H
N
H1
..
N2
H
H
H
H
O
5
N2
N1
кетон H
5-гидроксипиразол– пиразолон–5 –
OH-форма
CH2-форма –
устойчив в
неполярных
растворителях
O
3
N
N
H
H
1
2
пиразолон–3–
NH–форма
устойчив в
водной среде
Лекарственные препараты, производные
пиразолона–3(5)
H
H
O
3
N
N
H
H 3C
H 3C
H
1
CH3
N
N
O
2
C 6H 5
пиразолон–3
N a S O 3 -H 2 C
амидопирин
CH3
N
H 9C 4
O
H 3C
N
O
CH3
N
N
C 6H 5
N
CH3
O
N
C 6H 5
C 6H 5
анальгин
бутадион
Синтез антипирина – первого
синтетического анальгетика (1884г)
CH3
+δ
CH3
C
..
O +
H 2 N -H N -C 6 H 5
O
O C 2H 5
фенилгидразин
ацетоуксусный эфир
C
+δ
N -H N
.. -C 6 H 5
O
O C 2H 5
-H 2 O
CH3
O
N
N CH3
C 6H 5
антипирин
CH3
C H 3 I, C H 3 O H
100°C
N
O
N
100°C
-C 2 H 5 O H
C 6H 5
3–метил–1–фенил–пиразолон–5
Антипирин – основа в синтезе
препаратов пиразолонового ряда
4–нитрозоантипирин
CH3
O =N
CH3
HONO
O
N
N CH3
N CH3
O
N
C 6H 5
C 6H 5
антипирин
H 2N
CH3
(C H 3 ) 2 N
CH3
-H 2 O [H ]
2 C H 3I
N
O
N
C 6H 5
амидопирин
CH3
-2 H I
N
O
N
C 6H 5
CH3
Анальгин – водорастворимое
производное амидопирина
H 3C
CH3
N
H 3C
N a S O 3 -H 2 C
CH3
N
H 3C
O
N
N
C 6H 5
амидопирин
CH3
N
O
N
C 6H 5
анальгин
CH3
Качественные реакции на
производные пиразолона–3(5)
Хлорид железа (III)
FeCl3
антипирин
Образуется
комплекс,
окрашенный
в красный цвет
амидопирин
Образуется
фиолетовое
окрашивание,
исчезающее при
добавлении
минеральной
кислоты
анальгин
Образуется
фиолетовое
окрашивание,
не исчезающее
при добавлении
минеральной
кислоты
Производные имидазола
N
CH2
H 5C 2
N
H
O
имидазол
CH3
N
N
O
пилокарпин
N
N
N
H
C H 2 -C H -C O O H
гистидин
NH2
- CO2
N
H
C H 2 -C H 2 -N H 2
гистамин
Бензимидазол
4
3
N
5
1
7
NH
6
2
2
6
7
N
H
5
1
N
4
3
+
NH
-C H 2 -
Cl
N
H
дибазол ; 2–бензилбензимидазола гидрохлорид
Производные тиазола
N
тиазол
S
NH2
CH2
N
H 3C
N
+
N
CH3
S
C H 2 -C H 2 -O H
витамин B1 (тиамин) антиневритный
N
NH
4 [H ]
S
S
тиазол
тиазолидин
O
R -C -N H
β-ламный
антибиотик
пенициллин
S
N
CH3
CH3
O
COOH
Производные изооксазола
H 2N
4 [H]
N
NH
O
O
O
NH
изооксазолидин
изооксазол
CH3
O
O
циклосерин
N
NH
сульфаметоксазол
S O 3H
Документ
Категория
Презентации по химии
Просмотров
272
Размер файла
2 084 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа