Гетероциклические соединения

1. Классификация гетероциклов: - за величиной цикла за природой гетероатома Оксигенсодержимии: Нитроген содержимые : Сульфур содержимые : N S Тиазол S Тиофен N Пиридин N CH 3 4-метилпиридин

- по количеству гетероатомов: : - по степени насыщенности : Тетрагидрофуран N H Пиролин N Пиридин O NN Оксадиазол N S NH 2 2-Аминотиазол N H Пирол

Конденсированные гетероциклы : N Хинолин Бензо[b]пиридин а b N N N N H Пурин Имидазо[4,5-d]пиримидин а b c d

1. Получение пирола, фурана и тиофена. А) Циклизация 1, 4-дикарбонильных соединений ( синтез Паале-Кнорра)

Выберите последовательность, согласно которой снижается активность в реакциях S E в ряде: тиофен, фуран, бензол, пирол Определите, в какой последовательности снижаются ароматические свойства соединений в ряде: фуран, бензол, пирол, тиофен

Нарушение обмена серотонина приводит к шизофрении. N OH H индоксил N СH 2 H СH 2 NH 2 OH Серотонин [5-гидрокси-3-( -аминоэтил)индол] N H CH 2 -COOH индолилуксусная кислота (гетероауксин) H 3 C N CH 2 COOH C O CH 3 O Cl Индометацин [2-метил-5-метокси-1-(п-хлорбензоел)- -индолил-3-оцтовая кислота]

Взаимодействие которым из приведенных реагентов указывает на то, что молекула изатина содержит в своем составе кетонную группу: 1. c NH 2 OH 2. c C 6 H 5 NHNH 2 3. c Ag(NH 3 ) 2 OH 4. c фуксинсульфитной кислотой 5. с CH 3 COCl

N N H C 2 H 5 OH + Na N H N N H NH 2H 2 Pt пиразолидин пиразоин-2

N N C 6 H 5 CH 3 CH 3 O NCH 2 NaO 3 S CH 3 Анальгин 2,3-диметил-4метиламино- 1-фенилпиразолон-5-N-метан- сульфонат натрию

1. CH 3 I 2. CH 3 COCl 3. HCl 5. HNO 2

Которые из приведенных гетероциклических соединений обнаруживают амфотерные свойства: Какой вид изомерии характерный для пиразолу и имидазолу: : 1. лактам-лактимная 2. амино-иминная 3. кето-енольная 4. Азольная 5. нитро-ацинитро

Формула какого соединения отвечает конечному продукту (3) в следующей схеме химических преобразований:

Какое соединение образовывается при сульфувания имидазола: :

Шестичление гетероциклы А. 6,9-диамино-2-етоксиакридину лактат Б. бензо в пиридин В. 5-нитро-3-пиридинкарбоновая кислота Г. -пирон Д. пиридинол-2

Определите, которая из ниже приведенных соединений является продуктом реакции : В результате которых из приведенных ниже реакций образовывается пиперидин:

Определите тип реакции взаимодействия пиридина с нижеследующими реагентами (реагент: тип реакции): А. реакция, которая происходит при участии гетероатома Б. реакция ацилирования по гетероатому В. реакция окисления по гетероатому Г. реакция восстановления Д. реакция нуклеофильного замещение Укажите конечный продукт (2) нижеследующей реакции циклизации

Определите гетероциклические структуры, которые лежат в основе нижеследующих врачебных препаратов (формула: гетероцикличная структура): 1. витамин РР - применяется при пеллагре: 2. фепромарон - применяется для лечения и профилактики тромбозов: 3. энтеросептол - препарат антимикробного действия:

4. промедол - препарат, который владеет анальгезирующее действием: 5. фтивазид - владеет противотуберкулезным действием: 6. галоперидол - препарат нейролептической действия:

7. неокумарин - владеет антикоагулянтным действием: 8. кордиамин - средство, которое стимулирует центральную нервную систему: 9. риванол - антисептическое действие:

O O O O флавон изофлавон 1 1 / 1 1 / O O OH OH OH OH O O OH OH OH OH OH 1 1 / 1 1 / Гликозид кверцетина с дисахаридом з D-глюкозы и L-рамнози, называют рутином: проявляет Р-витаминую активность

ШЕСТИЧЛЕННІ ГЕТЕРОЦЫКЛЫ С ДВУМЯ ГЕТЕРОАТОМАМИ N N N N N N пиридазин пиримидин пиразин N H N N N N N N N пурин птеридин

N N OH OH OH N N O O O H H H H барбитуровая кислота (ОН-форма) C барбитуровая кислота (Оксо-форма) N N N N CH 3 O CH 3 O H 1,3-диметилксантин теофилин

N N N N O CH 3 O CH 3 Н теобромин N N N N O CH 3 O CH 3 CH 3 кофеин

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ POCl 3 N N Cl N N 6H (Zn) пиримидин N N CH C O O C CH H H NH 2 NH 2 - H 2 O пиридазин

N H NH O O N N OH OH урацил N H NH O O CH 3 N N OH OH CH 3 тимин N H N O NH 2 N N NH 2 OH цитозин

NH N H N H N H O O O N N N H N OH OH OH мочевая кислота NH N H N H N O O N N N H N OH OH ксантин N N N H N OH NH N N H N O гипоксантин

NH N N N Cl NH 3 H NH N N N NH 2 NH N N N NH 2 KOH NH N N N OH NH 3 NH N N N NH 2 OH H NH N N N NH 2 OH H NH N N H N O HNO 2 NH N H N H N O O (1:1) аденин (1:1) гуанин гипоксантин ксантин

N N N N OH NH 2 C H 2 N H O NH CH CH 2 CH 2 COOH COOH C L-глутаминовая кислота N N N N O O H C H 2 CH 3 CH 3 CH OH CH OH CH OH CH 2 OH рибофлавин

СЕМИЧЛЕНЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ N N O O 2 N Нитразепам (7-нитро-5-фенил- 1,3-дигидро-2Н-1,4- бензодиазепин-2-он) N N O Cl OH Оксазепам (7-хлор-3-гидроксы- 5-фенил-1,3-дигидро- 2Н-1,4-бензодиазепин-2-он)

СЕМИЧЛЕНЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ N N O Cl CH 3 O Диазепам, седуксен (4N-оксид 7-хлор-1-метил- 5-фенил-1,3-дигидро-2Н-1,4- бензо-диазепин-2-он )

АЛКАЛОИДЫ ГРУППЫ ПИРИДИНА И ПИПЕРИДИНА N N CH * 1 / Никотин 3-[2 / -(N-метилпиролидил)]пиридин Отравляющий, смертельная доза - 40мг. Действует возбуждающее на вегетативную нервную систему, суживает кровеносные сосуды. Характерное звикания Инсектицид в борьбе со вредителями с/х.

N N H * 1 / Анабазин -( -пиперидил)пиридин. Ядовитый. У виде соли с HCl используют как средство против курения. Конкурентное действие на рецепторы

O N C H 2 C H 2 C H CH 3 OH * C * * Лобелин L-(-)2 - бензоилметил-6 -( -гидрокси-2 / - фенилетил)-1-метилпиперидин. В виде соли с HCl используют как стимулятор дыхание. Синтетический лобелин вдвое менее активный

АЛКАЛОИДЫ ГРУППЫ ХИНОЛИНА N N H 3 CO C H OH CH CH 2 * * * ядро хинолина ядро хинуклидина

АЛКАЛОИДЫ ГРУППЫ ИЗОХИНОЛИНА И ФЕНАНТРЕНИЗОХИНОЛИНА N H 3 CO H 3 CO CH 2 CH 3 O OCH / 2 / 3 / 4 / 5 / 6 / Папаверин 6,7-диметокси-1-3 /,4 / -диметокси- бензил)изохинолин В виде соли с HCl применяется как спазмолитичной и сосудорасширяющих средство

OH OH N O CH 3 I II III * * * * * Морфин В виде соли с HCl используется как болеутоляющее средство

CH 3 O OH N O CH 3 I II III * * * * * Кодеин Противокашлевое средство

АЛКАЛОИДЫ ГРУППЫ ТРОПАНА NCH 3 O C H CH 2 OH O Атропин (тропиновии эстер ( )-троповои кислоты) C NCH 3 OH пиперидиновии цикл пиролидиновии цикл тропин

NCH 3 O C H CH 2 OH O Скополамин (скопиновии эстер (-)-троповои кислоты) C O NCH 3 O O O OCH 3 Кокаин (метиловий эстер бензоилэкгонина) C C

Полуменевии фотометр

Полициклические соединения содержат три, четыре и больше циклов, соединенных двумя и больше мостиками:

ИЗОПРЕНОИДЫ. Изопреноиды - это группа соединений, которые рассматривают как продукты преобразования изопрена СН 2 =С(СН 3 )- СН=СН 2. Структуру изопреноидов имеют некоторые лечебные средства, витамины, гормоны, душистые вещества и др.

Биосинтез изопреноидов здйснюється за типом глава к хвосту за так называемым изопреновим правилом Ружички (1920 г.), но не из самого изопрена, а при участии фосфорильованих производных - изопентенилпирофосфата и его изомера - 3, 3-диметиалилпирофосфата: К изопреноидов относят терпены, каротиноиды и стероиды. CH 2 Ñ CH 3 ÑÍ 2 2 OPOPOH OH O OH O 2 OPOPOH OH O OH O Ñ CH 3 CH 3 изопентенилпирофосфат 3,3-диметилалилпирофосфат

CH 2 Ñ CH 3 ÑÍ CH 2 Ñ CH 3 CH 2 H Ñ CH 3 2 CH 2 CH 2 CH "Хвост" "Голова" Оцимен

ТЕРПЕНЫ И ТЕРПЕНОИДЫ. Терпенамы называют естественные, большей частью циклические углеводороды общей формулы (С5Н8)n, где n = 2 8, а С5Н8 представляет собой звено изопрена. Терпены распространены в природе в виде разнообразных эфирных масел растительного происхождения (розовая, цитриновая, мятная и т.п.), смол хвойных деревьев. Кислородосодержащие производные терпенов называют терпеноидамы.

За количеством изопреновых фрагментов (n) терпены разделяют на : – монотерпены (2 изопренових фрагменты, n = 2); – сексвитерпены (3 изопренових фрагменты, n = 3) (пивторатерпены); – дитерпены (4 изопренових фрагменты, n = 4); – тритерпены (6 изопренових фрагментов, n = 6); – тетратерпены (8 изопренових фрагментов, n = 8); – политерпены (больше 8 изопренових фрагментов, n 8).

Ацикличные терпены. В основе углеродного скелету ряда ацикличных монотерпенов лежат структуры изомерных димеров изопрена - оцимена (3, диметилоктатриєн-1,3,7) и мирцена ( метиленоктадієн-1,6): К производным этим монотерпеновых углеводородов относят спирты гераниол (цис-3, диметилоктадиен-2, ол-1) и нерол (транс-3, диметилоктадієн-2, ол-1): Эти соединения владеют в химическом отношении свойствами первичных спиртов, а потому при окисление превращаются в цитраль А (цис-3, диметил-2, 6-октадиеналь) и цитраль В (транс-3, диметил-2, 6-октадиеналь).

Моноцикличные терпены.

1) вступает в реакции электрофильного присоединение (галогенирование, гидрогалогенирование, гидратации - по правилу Марковникова); 2) испытает окисления и каталитического гидрирования. В частности, при гидратации лимонена образовывается двухатомный спирт - терпин: 2H 2 O, H + OH Терпин

Ментан добывают также гидрированием цимолу ( п-ізопропілметилбензолу). При этом образовывается преимущественно цис-ізомер. Ментан - жидкость, растворимая в етанолі, нерастворимая в воде.

К гидроксипроизводных ментана относится терпеноид ментол (ментанол-3) – основной компонент эфирного масла мяты перечной. Имеет три асимметрических атома Карбона, а потому существует в виде четырех пар диастереомеров. Наибольшее значение имеет (-)-ментол, у которого гидроксильная, метильная и изопропильная группа размещенные экваториально:

Левооборачиваюший ментол получают: 1) вымораживанием мятного масла; 2) восстановлением (–)-ментона, до 20% которого находится в эфирных маслах мяты:

3) алкилирования м-крезола со следующим каталитическим гидрированием тимола, который образовался:

Применение. В составе препаратов бороментол, пектусин и др. Используется как антисептическое, успокоительное и обезболивающее средство. 30%-ной раствор ментола в его эфире с изовалериановой кислотой – ментилизовалериниат – используют при стенокардии как сосудосуживающих препарат под названием валидол. Терпингидрат – это бесцветное кристаллическое вещество (т. пл С), почти без запаха, слабогоркая на вкус, растворимая в этаноли, малорастворимая в воде. При нагревании до 100(С сублимирует. Терпин в виде кристалогидрата терпингидрата (моногидрата ментандиола-1,8) используют в медицине при хроническом бронхите как отхаркивающих средство. Обнаруживает также антисептическое и слабое мочегонное действие OH Терпингидрат OH H 2 O.

При нагревании с растворами кислот терпин испытает внутримолекулярной дегидратации с образованием ненасыщенных спиртов – терпинеолов OH Терпин OH 2 H + - 2H 2 O OH Терпинеол ментен-1-ол-8 OH * + Терпинеол ментен-8-ол-1

Бицикличные терпены. В основе строения молекул терпеноїдів этой группы выступают четыре представители циклических терпеновых углеводородов – пинан, камфан (борнан), каран, туйан (сабинан):

К важнейшим представителям бициклическим терпенов относят -пинен, борнеол и камфара. -Пинен в химическом отношении проявляет свойства ненасыщенного соединения 1) дает качественные реакции на кратную связь; 2) вступает в реакции присоединения по правилу Марковникова; 3) при нагревании с разбавленными кислотами (нитратной, сульфатной) -пинен испытает преобразование в терпинеол и терпин; 4) окисляется на воздухе с образованием пероксидов (как досказать их наличие).

- Пинен составляет основу скипидара (до 75%), который получают путем перегонки с водной парой смолы хвойных деревьев (живицы). Молекула -пинена содержит два асимметрических атома Карбона, поэтому он проявляет оптическую активность.

- Пинен используют для получения камфары. На первой стадии -пінен при действии титан(IV) оксида или магний сульфата испытает изомеризации в камфен. Присоединением ацетатной кислоты получают борнилацетат, омыление которого дает борнеол. Окисления последнего приводит к получению бициклического кетона - камфары: На последней стадии мы встречаемся со спиртом борнанового (камфанового) ряда – борнеолом, который в химическом отношении проявляет свойства вторичных спиртов. Наличие трех асимметрических центров предопределяет проявление оптической активности - наличие енантиомеров и пары диастереомеров - борнеола и изоборнеола.

MgSO 4 пинен камфен CH 3 COOH (H 2 SO 4 ) O C CH 3 O борнилацетат H 2 O, OH - - CH 3 COOH

Камфара – это бесцветное кристаллическое вещество (т. пл. 178 С) с резким характерным запахом, улетучивающая (сублимируется), легко перегоняется с водной парой. Легко растворимая в спирте, малорастворимая в воде. Флуоресцирует в Уф- свете. Бромкамфора употребляют как успокоительное средство при заболеваниях ЦНС, улучшает сердечную деятельность.

КАРОТИНОИДЫ При установлении строения каротина оказалось, что он представляет собой не индивидуальное вещество, а смесь трех изомеров – -каротина, -каротина и - каротина. Все изомеры каротина є предшественниками витаминов группы А, т.е. провитаминамы, но наибольшую биологическую ценность представляет - каротин, из которого при распаде в организме образовываются две молекулы витамина А1: CH 3 3 H 3 C OH 2 витамин А 1 (ретинол)

СТЕРОИДЫ. В ряде стероидов различают такие группы соединений: стерины, желчные кислоты, стероидные гормоны, агликоны сердечных гликозидов, агликоны стероидных сапонинов и др. К стероидам относят вещества животного и растительного происхождения в основе структуры которых находится система циклопентанопергидро-фенантрена (стерана) стеран (гонан) циклопентанпергидрофенантрен A B C D * * * * * *

Естран – название скелету естрогенов (фолликулярных гормонов): естрона, эстрадиола. Андростан – название скелету андрогенов (мужских половых гормонов): андростена, тестостерона.

Прегнан – название скелету гестагенов и гормонов коры надпочечников : кортизола, кортикостерона, альдостерона, прогестерона. Холан – название скелета желчных кислот: холевой кислоты, дезоксихолевой кислоты и литохолевой кислоты.

Холестан – корневое название скелету стеринов: холестерина, стигмастерина, эргостерина.

Стерины. Холестерин (холестерол, 5-ол-3 ) был впервые выделен в 1775 р Конраде из желчных камешков, однако он присутствующий во всех тканях тела, особенно его много в спинном и главном мозге. При нарушении холестеринового обмена он откладывается на стенках артерий - возникает атеросклероз.

Н-15,16-дигидро-17-метил- циклопентано[а]фенантрен A B C D 18

Эргостерин (эргостерол, метилхолестатриен-5,7, ол-3 ) встречается в дрожжевых грибах и потому относится к микостеринов. При Уф-облучении он фотоизомеризуеться с образованием витамина D2 (кальциферолу). В ходе реакции кольцо В эргостерина расщепляется по связи С-9, С-10 и одновременно возникает двойная связь между атомами С-10 и С-19:

CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 OH H Витамин D 2 21