Реферат: Гетероциклы.Классификация и описание свойств

⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Гетероциклическими называются соединения, имеющие в своем составе кольца (циклы), в образовании которых, кроме атомов углерода, принимают участие и атомы других элементов.
Атомы других элементов, помимо атомов углерода, входящие в состав гетероциклов, называются гетероатомами. Наиболее часто встречаются в составе гетероциклов гетероатомы азота (N), кислорода (O) и серы (S).
1. по общему числу атомов в цикле: трех-, четырех-, пяти-, шестичленные циклы и др.
2. по природе гетероатома: кислородо-, азото-, серо-, фосфорсодержащие
3. По числу гетероатомов:1,2 и более в цикле
Наибольшее значение имеют пяти и шестичленные гетероциклы, содержащие азот, кислород и серу. Эти циклы образуются наиболее легко и отличаются большой прочностью. Это обусловлено тем, что валентные углы приведенных гетероатомов незначительно отличаются от валентного угла углерода. По степени насыщенности гетероциклические соединения могут быть насыщенными, ненасыщенными и ароматическими. Особо следует выделить гетероциклические соединения, которые по своим свойствам отличаются от всех остальных циклических и ациклических соединений, напоминая своей устойчивостью и реакциями скорее бензол и его производные. Это гетероциклические соединения ароматического характера.
Гетероциклические соединения имеют огромное значение. Многие из них являются основой важных лекарственных препаратов, участвуют в построении некоторых аминокислот, входящих в состав белков. Гетероциклы являются структурными компонентами нуклеиновых кислот, лежат в основе природных окрашенных веществ таких, как хлорофилл, гемоглобин.
Гетероциклические соединения ароматического характера

В гетероциклических соединениях ароматического характера встречаются только следующие гетероатомы: азот, кислород и сера. Они являются единственными элементами, кроме углерода, которые могут образовывать π-связи и, следовательно, участвовать в построении ароматических ядер.
Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом
Важнейшими пятичленными гетероциклами с одним гетероатомом являются:
Индол (бензпиррол) является примером конденсированного гетероциклического соединения, в состав которого входят бензольное и пиррольное ядра, имеющие общее сочленение.
Производные пиррола широко распространены в природе. Сам же пиррол встречается редко. Он входит в состав каменноугольной смолы и костяного масла. Целый ряд производных пиррола и индола был получен искусственно и занял важное место в промышленном органическом синтезе: красители, лекарственные препараты, пластики. Индол является структурным компонентом незаменимой аминокислоты триптофан.
Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомами

Важнейшим шестичленным гетероциклом с одним гетероатомом азота является пиридин. Наряду с пиридином большое значение имеют конденсированные системы, в которых ядро пиридина сочетается с одним и двумя ядрами бензола. Например, хинолин.
Пятичленные и шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами

В азотосодержащих гетероциклах два атома азота могут быть расположены в непосредственном соседстве и могут быть разделены одной или двумя группами CH (1,2-, 1,3- и 1,4- расположение).
Пурин – сложная гетероциклическая система, состоящая из двух конденсированных гетероциклов: пиримидина и имидазола.
2. Замкнутая, сопряженная система, охватывающая все атомы цикла
3. Число электронов, участвующих в сопряжении равно 4n+2, где n=0,1,2,3,… (n- количество циклов)
В гетероциклических соединениях с одним циклом, в сопряжении участвуют 6 электронов
Пиридин. Как и в случае бензола, ароматический характер пиридина обусловлен сопряжением шести p-электронов (ароматический секстет) по одному от каждого атома цикла. Атом азота (пиридиновый) связан с двумя соседними атомами углерода sp 2
-гибридизованными орбиталями аналогично атомам углерода в бензоле. Межатомные расстояния C-C в пиридине равны между собой и практически равны расстояниям C-C в бензольном ядре; расстояния C-N значительно меньше тех же расстояний в несопряженных молекулах. Неподеленная электронная пара на sp 2
-АО азота не участвует в сопряжении. Именно она и обуславливает основные свойства пиридина.
Пиррол. Ароматический секстет пиррола образуется сочетанием четырех p-элетронов углерода и двух неподеленных электронов азота на p z
-АО с образованием единой π-электронной системы. Атом азота в этом случае называется пиррольным.
Наличие гетероатома приводит к неравномерному распределению электронной плотности. Влияние гетероатома меняется в зависимости от того, один или два p-электрона вносит он в ароматический секстет. Распределение электронной плотности, длины связей и валентные углы в молекулах пиридина и пиррола приведены на рисунке. Так как электроотрицательность азота больше, чем углерода, то в пиридине электронная плотность увеличена у атома азота и понижена у остальных атомов цикла, главным образом у атомов в положениях 2,4 и 6.
Вследствие участия пары неподеленных электронов атома азота пиррола в ароматическом сопряжении гетероатом становится более бедным электронами. CH- группы, находящиеся по соседству с гетероатомом (α-положения), будут значительно богаче электронами и, следовательно, более реакционноспособными в реакциях электрофильного замещения, чем более удаленные CH-группы (β-положения)
Пиримидин
содержит два пиридиновых атома азота, а имидазол
и пурин
– пиррольный и пиридиновый атомы азота. Это определяет кислотно-основные свойства данных соединений.
Пиррол. Бесцветная жидкость, слабо растворима в воде, на воздухе быстро окисляется и темнеет. Получение:
1. Фуран, тиофен и пиррол могут превращаться в друг друга при нагревании до 400-450 в присутствии катализатора Al 2
O 3
(цикл Юрьева)
2. Пиррол образуется при пропускании смеси C 2
H 2
и NH 3
через нагретый katFe 2
O 3

1. Пиррол проявляет слабокислотные свойства, реагируя со щелочными Me или с очень сильными основаниями при t.
2. Легче чем бензол вступает в реакции замещения. Распределение электронной плотности, обусловленное наличием гетероатома таково, что наиболее реакционноспособными являются альфа-положения по отношению к атому азота.
3. При восстановлении в мягких условиях (Zn+HCl) пиррол превращается в пирролин. Энергичное восстановление (например, гидрирование в присутствии никеля при 200) приводит к образованию тетрагидропиррола (пирролидина).
Основные свойства пиррола практически не проявляются из-за участия неподеленной электронной пары в системе кольцевого сопряжения (пиррольный азот). В ряду пиррол – пирролин – пирролидин, основность растет.
Ядро пиррола и некотрые его производные входят в состав важнейших биологических и биохимических структур. Например. пиррольные циклы входят в состав порфина и гемма. При их разрушении в организме образуются «линейные» тетрапирролы, называемые желчными пигментами (биливердин, билирубин, стеркобилин и т.д.). По соотношению пигментов определяются вид желтухи и причины, вызывающие заболевание (механическая желтуха, вирусный гепатит и т.д.)
Пиридин. Бесцветная жидкость с характерным неприятным запахом, с водой смешивается в любых соотношениях. Получение:
1. Выделение из каменноугольной смолы
2. Синтез из синильной кислоты и ацетилена
1. Пиридин обладает основными свойствами, т.к. содержит ПИРИДИНОВЫЙ атом азота, в известной степени аналогичный атому азота аминов (электронная пара не участвует в образовании ароматического секстета):
2. Водные раствора пиридина окрашивают лакмус в синий цвет, при действии минеральных кислот образуются кристаллические пиридиниевые соли
3. Пиридин и его гомологи присоединяют галоген алкилы, давая соли пиридиния
4. Пиридин труднее бензола вступает в реакции замещения из-за большей чем у углерода, электроотрицательности атома азота. При этом замещение идет приемущественно по β-положения
5. При каталитическом восстановлении пиридин переходит в пиперидин
6. Пиридин устойчив к действию окислителей. Его гомологи окисляются с образованием гетероциклических карбоновых кислот
Пиридин и его производные основа многих лекарственных средств. Например – никотиновая кислота и ее амид являются витаминами группы PP.
Из ранее изложенного следует, что соединения, содержащие пиридиновый атом азота, обладают основными свойствами (азотистые основания). Производные пиримидина и пурина, входящие в состав нуклеиновых кислот. получили название «нуклеиновые основания».
Кислородные производные азотосодержащих гетероциклов в зависимости от условий могут существовать в различных таутомерных формах, переходящих друг в друга благодаря ЛАКТИМ-ЛАКТАМНОЙ ТАУТОМЕРИИ. Например, для урацила:
Таутомерия – это равновесная динамическая изомерия. Сущность ее заключается во взаимномпревращении изомеров с переносом какой-либо подвижной группы и соответствующем перераспределении электронной плотности.
В пурине, аденине и гуанине происходит миграция водорода между N-7 и N-9. Для гуанина также имеет место лактим-лактамная таутомерия. Оксоформа более устойчива при физиологических значениях pH.

Название: Гетероциклы.Классификация и описание свойств
Раздел: Рефераты по химии
Тип: реферат
Добавлен 19:46:22 11 сентября 2011 Похожие работы
Просмотров: 1310
Комментариев: 14
Оценило: 3 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Реферат: Гетероциклы.Классификация и описание свойств
Курсовая работа: Зеркальная антенна РЛС
Наказание Реферат
Контрольная Работа По Технологии Мальчики
Убийство Совершенное С Особой Жестокостью Курсовая
Мен Спортпен Айналысамын Эссе
Курсовая Работа На Тему Розрахунок Собівартості Виготовлення Деталей
Реферат Понятие Здоровья
Дипломная работа по теме Способы повышения производительности труда на предприятии
Сколько Пунктов Должно Быть В Реферате
Причины Незачета Итогового Сочинения
Реферат На Тему Психологические Особенности Личности Современного Менеджера В Период Кризиса
Курсовая работа по теме Расчет оборудования компрессорного цеха
Контрольная Работа На Тему Валові Витрати
Правила Поведения На Физкультуре Реферат
Собственность Виды Собственности Курсовая
Составить Сочинение На Тему Спокойствие
Укрепление Здоровья Человека Реферат
Реферат по теме Has the EU reached the limits of integration?
Реферат: Становление философии
Реферат: Общая характеристика учета затрат на производство продукции, работ и услуг в ЗАО КСП Кубань
Контрольная работа: Методы оценки качества продукции
Реферат: Буржуазная национальная революция в Турции
Реферат: Активы в составе муниципальной собственности в г. Рязани: структура и тенденции развития