БИОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Гетероциклическими называют соединения в состав цикла которых, помимо атомов углерода входят атомы других элементов (гетероатомы).

Гетероциклические соединения, в особенности содержащие в циклах атомы азота и кислорода, чрезвычайно распространены в природе в виде алкалоидов, витаминов, пигментов и играют очень важную роль в биологических процессах. К гетероциклам принадлежит примерно половина известных природных веществ: это хлорофилл растений, гемин крови, пигменты желчи, нуклеиновые кислоты, почти все алкалоиды, пенициллин, витамины РР, В₁, В₆, В₁₂, индиго и др., а также примерно половина веществ, применяемых в медицине.

Гетероциклические соединения классифицируют

1.По природе гетероатома (азот-, кислород-, серосодержащие)

2.По числу гетероатомов (один, два и более)

3.По размеру цикла (начиная с трехчленного; наиболее распространены в природе 5-ти и 6-ти членные гетероциклы)

4.По степени насыщенности (насыщенные, ненасыщенные, ароматические)

Примерами насыщенных гетероциклов служат рассмотренные ранее лактиды, дикетопиперазины, лактоны, лактамы а также циклические ангидриды.

Насыщенные гетероциклы входят в состав алкалоидов, применяемых в медицине. Например, пиперидин входит в состав алкалоида лобелина и др. сходных по структуре соединений используемых в медицине в качестве аналептических средств. (увеличивают частоту и силу сердечных сокращений, повышают АД), а также обезболивающего препарата промедола . Гетероцикл пирролидин лежит в основе аминоилоты - пролин, входящей в состав сложных белков.

Конформации шестичленных насыщенных гетероциклов

Шестичленные гетероциклы существуют в виде двух конформационных изомеров «кресло» и «ванна» более устойчиво состояние «кресло», так как в этой конформации все заместители находятся на максимальном удалении друг от друга. Пример: пиран

«ванна» «кресло»

Если в гетероцикле есть более объемные, чем водород заместители, то они располагаются «по экватору». В этом положении они находятся на максимальном расстоянии друг от друга. Пример пентагидроксипиран ( b-глюкоза).

Ароматические гетероциклынаиболее широко распространены в природе и имеют важное биологическое значение.

Делятся на:

Пятичленные ароматические гетероциклы –

p-избыточные системы

Это –гетероциклы с одним или несколькими гетероатомами (пиррол, фуран, тиофен, имидазол, тиазол и др.) У них шесть электронов, находящихся в сопряжении, делокализовано на пяти атомах цикла. Электронная плотность на атомах углерода кольца повышена.

1) с одним гетероатомом

Пиррол Фуран Тиофен

2) с двумя гетероатомами (азолы)

Имидазол Пиразол Тиазол Оксазол

Шестичленные ароматические гетероциклы

-p-недостаточные

это гетероциклы с одним или несколькими гетероатомами (пиридин, пиримидин).

Из-за большей электроотрицательности атома азота по сравнению с углеродом электроны смещаются в сторону атома азота, проявляющего себя как электроноакцептор. Электронная плотность на атомах углерода кольца понижена.

Пиридин Пиримидин

Конденсированные ароматические гетероциклы

Имеют циклическую сопряженную систему, содержащую 10 электронов.

Реакционная способность гетерциклов.

 

Реакционная способность гетерциклов определяется природой гетератома и свойством ароматической системы.

 

1. КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА

Если в гетероцикле присутствует пиррольный атом азота, то

А) основные свойства максимально снижены из-за участия неподеленной электронной пары в сопряжении, способность к присоединению протона низкая.

Б) кислотные свойства обусловлены наличием атома водорода, а сопряжение усиливает кислотные свойства. При взаимодействии с сильными основаниями (NaNH₂, металлиеским натрием) образуются соли.

Пиридиновый атом азота - его неподеленная электронная пара не участвует в сопряжении, поэтому пиридиновый атом азота является сильным основным (+Н⁺) и нуклеофильным (+С^d+) центром.

 

 

Т.о., наличие в структуре гетероцикла пиррольного атома азота обуславливает его кислотные свойства, а наличие пиридинового – основные.

Имидазол, имея в своем составе и пиридиновый и пиррольный атомы азота является амфотерным соединением; он способен образовывать соли с сильными кислотами и щелочными металлами.

Наличие кислотного и основного центров в имидазоле приводит к образованию 1. межмолекулярных водородных связей

 

2. прототропной таутомерии –связанной с переходом протона от кислотного к основному центру.

Эта особенность строения имидазольного кольца позволяет участвовать его производным в ферментативных реакциях как катализаторов кислотно-основных превращений и в некоторых ферментативных реакциях нуклеофильного замещения (гидролиз белков).

 

---

<== предыдущая страница	|	следующая страница ==>
Проблемы организации оплаты труда в России	|	РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ В АРОМАТИЧЕСКИХ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ

---

Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 606; Нарушение авторских прав

---

Поделиться с ДРУЗЬЯМИ:

Мы поможем в написании ваших работ!