Гетероциклические соединения. Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом

Цель лекции Получить четкое представление о взаимосвязи химического строения и свойств соединений, содержащих шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом с их биологической активностью

План лекции Классификация, строение и изомерия шестичленных гетероциклов с одним гетероатомом Химические свойства Биологическое значение и медицинское применение синтетических и природных производных шестичленных гетероциклов

Шестичленные ароматические гетероциклические соединения с одним атомом азота – азины пиридин – азин хинолин, бензо[b]-пиридин изохинолин, бензо[с]-пиридин акридин, дибензо[b,e]-пиридин 9 10 a a a b b b c c d e

Ароматические свойства пиридина все атомы цикла sp 2 –гибридизованы цикл плоский замкнутая сопряженная система π-π типа количество ē удовлетворяет правилу Хюккеля 4n+2, где n-целое число 4n+2=6; 4n=6-2=4; n=1

4n+2=10; 4n=10-2=8; n=2 все атомы цикла sp 2 –гибридизованы цикл плоский замкнутая сопряженная система π-π типа количество ē удовлетворяет правилу Хюккеля 4n+2, где n-целое число Ароматические свойства хинолина

Пиридин и хинолин «π-недостаточные» системы Увеличение «π-недостаточности»

Распределение электронной плотности в молекуле пиридина 0,87 0,84 0,87 1,01 1,43 N C-20,87 C-31,01 C-40,84 C-51,01 C-60,87 Σπ 6,0 1,43

δ+ δ– E+E+ Nu - E+E+ E+E+

1,003 1,633 0,789 0,772 0,978 0,989 0,958 0,947 Распределение электронной плотности в молекуле хинолина

δ+ Nu - E+E+ 5 8

Химические реакции азинов Реакции, протекающие с участием гетероатомов взаимодействие с кислотами взаимодействие с электрофилами ацилирование алкилирование Реакции, протекающие с участием углерода цикла SE нитрование сульфирование SN аминирование гидроксилирование Реакции окисления и восстановления

Реакции, протекающие с участием гетероатомов

Основные свойства шестичленных гетероциклов основный центр Пиридиния гидроксид Пиридиния хлорид пиридин pK BH+ =5,2

хинолин акридин хинолиния хлорид акридиния хлорид pK BH+ =4,9 pK BH+ =5,6

Взаимодействие гетероатома с электрофильными реагентами пиридин пиридинсульфо– триоксид 1-нитро– пиридиния– борофторид

Ацилирование гетероатома пиридин ацетилхлорид

Алкилирование гетероатома пиридин N-метил– пиридиния иодид N-метил– хинолиния иодид хинолин

Реакция нуклеофильного присоединения к катиону N-метилпиридиния при действии гидрид-аниона N-метилпиридиния катион 1,4-дигидро- N-метилпиридин

Никотинамидадениндинуклеотид (НАД+)

НАД + H - Никотинамидадениндинуклеотид (НАДН) Гидрид ион

Реакции, протекающие с участием углерода цикла

Реакции электрофильного замещения в азинах δ– β–нитропиридин 300° 350° β–пиридинсульфо– кислота пиридин

Особенности реакции электрофильного замещения в хинолине хинолин–8– сульфокислота 5–нитрохинолин 52% 8–нитрохинолин 48% 0°C 220°С или олеум при 90°C

220°С или олеум при 90°C 5–нитроизохинолин8–нитроизохинолин изохинолин–8– сульфокислота Изохинолин вступает в реакции электрофильного замещения как и хинолин

Реакции нуклеофильного замещения в азинах δ+ α–аминопиридин α–гидроксипиридин

1– гидрокси– изохинолин 1–амино изохинолин 2–аминохинолин 2–гидроксихинолин хинолин изохинолин Nu -

акридин 9–аминоакридин Nu -

Реакции окисления и восстановления

Восстановление пиридина пиперидин пентамин–1

Восстановление хинолина 1,2–дигидрохинолин 1,2,3,4–тетра– гидрохинолин транс–декагидрохинолин 70 атм жидкий

Изохинолин восстанавливается труднее чем хинолин 1,2,3,4–тетрагидроизохинолин акридин9,10–дигидроакридин, акридан

Окисление пиридина и его гомологов пиридин N-оксид пиридина 2–метилпиридин, β-пиколин 3–пиридинкарбоновая кислота, никотиновая кислота

Окисление хинолина N-оксид хинолина Хинолиновая кислота, хинолин–2,3–дикарбоновая

Окисление изохинолина фталевая кислота пиридин–3,4– дикарбоновая кислота

Окисление акридина хинолин–3,4–дикарбоновая кислота; акридиновая 9– оксоакридин, акридон–9 9– гидроксиакридин, акридол–9

Производные азинов

β-пиколин никотиновая кислота никотинил хлоридникотинамид Витамин РР–антипеллагрический

Кордиамин, средство, стимулирующее центральную нервную систему никотинил хлорид N,N-диэтил амид никотиновой кислоты

изоникотиновая кислота изоникотинил хлорид Изониазид – противотуберкулезный препарат Изониазид, гидразид изоникотиновой кислоты γ-пиколин

Фтивазид – противотуберкулезный препарат Изониазид Ванилин +

8-гидроксихинолин (оксин) Производные 8–гидроксихинолина хинолин–8–сульфокислота сплавление

8-гидрокси-5-нитрохинолин (5-НОК, нитроксолин ) 8-гидрокси-7-иод- 5-хлорхинолин (энтеросептол) Производные 8–гидроксихинолина 2 хинозол, 8–гидроксихинолина сульфат

Препараты, производные 9–аминоакридина акрихин Риванол, этакридина лактат

Шестичленные неароматические гетероциклические соединения с одним атомом кислорода α-пиран, 2Н–пиран γ-пиран, 4Н–пиран sp 3

Ароматизация производных шестичленных гетероциклических соединений с одним атомом кислорода α-пирон γ-пирон.. Резонансные, структуры α-пирона и γ-пирона устойчивы к действию окислителей и восстановителей

все атомы цикла sp 2 –гибридизованы цикл плоский замкнутая сопряженная система π -π типа количество ē удовлетворяет правилу Хюккеля 4n+2, где n-целое число 4n+2=6; 4n=6-2=4; n=1

γ-пирон.. 4-гидроксипирилий хлорид 4-метоксипирилий йодид

Конденсированные системы бензольного и пиранового колец – бензопираны 2Н–1–бензопиран 2Н–хромен 4Н–1–бензопиран 4Н–хромен 3,4– дигидро 2Н–1–бензопиран хроман Ненасыщенные ( –ен)

Оксопроизводные бензопиранов 4Н–1–бензопиранон–4 хромон (γ–хромон) 3,4– дигидро 4Н–1–бензопиранон–4 γ- хромон хроман флавоноиды токоферолы

Флавоноиды – производные флавана – 2–фенилзамещенного хромана флаван 2–фенилхроман флаванон флавон

Наиболее распространенные флавоноиды кверцетин 3,5,7– тригидрокси–2– (3,4– дигидроксифенил)– 4Н–1–бензопиранон–4 лютеолин 5,7– дигидрокси–2– (3,4– дигидроксифенил)– 4Н–1–бензопиранон–4

Мономерные флаван–3–олы – катехины флаван 2–фенилхроман Флаван–3-ол – базовая структура катехинов * * 5

Для флаван–3-олов типично 5,7 дигидроксизамещение 5 7 3,4 дигидроксизамещение – пирокатехиновое 3,4,5 тригидроксизамещение – пирогаллольное 3,3, 4 (+)катехин(–)эпикатехин (+)галлокатехин(–)эпигаллокатехин 5

Токоферолы– витамины группы Е хроман

Кумарины – производные бенз–α-пирона кумариновая к–та цис–о–гидроксикоричная кумарин бензо-α-пирон (лактон) Н2ОН2О NaOH натриевая соль кумариновой кислоты HCl