П’ятичленні гетероцикли з двома гетероатомами

Імідазол (1,3-діазол) - тверда речовини, яка розчиняється у воді, Т _пл. = 90 ⁰С. Імідазол проявляє властивості, як кислоти, так і основи. Реакції нітрування і сульфування здійснюються за жорсткіших умов порівняно з бензеном.

Важливими природними сполуками, які містять імідазольне кільце, є гістидин і гістамін:

Гістидин Гістамін

Ці сполуки зв’язані між собою в біохімічних процесах. Так, під час декарбоксилування гістидину утворюється гістанін. У невеликій кількості він знижує кров’яний тиск, стимулює діяльність шлунка. Надлишок гістаміну в організмі приводить до порушення процесів обміну речовин (наприклад до алергій)

Піразол кристалічна безбарвна речовина, розчинна у воді, Т _пл. = 70 ⁰С. Піразоли виявляють основні та кислотні властивості, вони вступають в реакції нітрування, сульфування, галогенування. Реакція заміщення відбувається у положенні С₄.

Похідні піразолу входять до складу лікарських препаратів. Серед них пірамідон і анальгін, які відомі як сильні болезаспокійливі засоби:

Тіазол - безбарвна рідина, Т _кип. = 117 ⁰С. Тіазол проявляє слабкі основні властивості. Він здатний з кислотами утворювати стійкі солі.

Тіазол та його похідні входять до складу природних сполук, що мають велике значення для процесів життєдіяльності людини та тварин. Так, тіазольне кільце входить до складу вітаміну В₁, ферменту карбоксилази, антибіотика пеніциліну та інших фармакологічних препаратів.

Оксазол - найменш стабільна з циклічних систем азолів. У природних сполуках оксазол та його похідні не знайдені і в практиці застосування незначне.

Шестичленні гетероцикли Властивості і реакції шестичленних гетероциклічних сполук

Вперше піридин був добутий в 1849р. з продуктів піролізу кісток тварин. Пізніше, в 1845р., його добули з кам’яновугільної смоли.

Піридин можна добувати каталітичною конденсацією етину з амоніаком або ціанідною кислотою.

Піридин – безбарвна рідина з неприємним завпахом, яка розчиняється у воді, Т _кип. = 115 ⁰С. Він отруйний, вдихання його пари призводить до тяжкого ураження нервової системи.

Піридин є слабкою основою, реагує з кислотами і перетворюється на стійкі піридинієві солі.

1 Приєднання водню (відновлення)

В присутності каталізаторів (Pt, Pd) піридин відновлюється до піперидину:

піридин піперидин

Піперидин характеризується високими основними властивостями, близькими до властивостей аліфатичного диетиламіну.

2 Окиснення піридину і алкілпіридинів

Піридиновий цикл стійкий до дії окисників. Незаміщений піридин окиснюється нейтральним розчином калій перманганату приблизно так як і бензен, причому процес доходить до утворення СО₂.

Окиснення алкілпіридинів (піколінів) приводить до утворення піридинкарбонових кислот, тобто окиснюється тільки бічний ланцюг, наприклад:

β-піколін нікотинова кислота

Нікотинова кислота та її амід належать до вітамінів групи В. Нікотинова кислота, яка потрапляє в організм із продуктами харчування, перетворюється на амід-нікотинамід, який бере участь в окисно-відновних реакціях організму.

Відсутність нікотинової кислоти в організмі спричиняє захворювання шкіри, яке називається пелагрою.

Серед природних сполук є достатня кількість фізіологічно активних речовин, які містять піридинове ядро. Це алкалоїди.

Алкалоїди – це нітрогеновмісні основи, які містяться в рослинах. До них відносяться

нікотин, який міститься разом з іншими алкалоїдами в листі тютюнових рослин (до 8%).

Дуже отруйний (смертельна доза від 30 до 60 мг). У малих дозах збуджує нервову систему, підвищує кров’яний тиск за рахунок звуження кровоносних судин. Нікотин сильна отрута для багатьох комах, тому використовується як інсектицид у сільському господарстві, подібними властивостями володіє інший алкалоїд анабазин.

Алкалоїд коніїн міститься в рослині болиголова і також дуже отруйний.

Піперин є основним алкалоїдом чорного перцю і носієм його смаку.

Значна кількість лікарських препаратів проявляють сильну протитуберкульозну дію (фтивазид, тубазид, метазид).

Промедон відомий як сильний анестезуючий засіб, кордіамін – використовують при серцевих захворюваннях.

Хінолін і ізохінолін належать до шестичленних конденсованих гетероциклів з одним гетероатомом.

Хінолін і ізохінолін були вперше виділені Ф.Рунге в 1834р. із кам’яновугільної смоли. Вони також містяться в кістковому дьогті.

Хінолін безбарвна рідина з характерним запахом, Т _кип. = 273 ⁰С.

Хіноліни за своїми властивостями подібні до піридинів. Реакція заміщення більш характерна для положення С₂ і меншою мірою для положення С₄. Під дією сильних окисників руйнується бензенове кільце і утворюється хінолінова кислота (піридин-2,3-дикарбонова кислота).

Ізохінолін - це безбарвна речовина з приємним запахом, Т _пл. = 26 ⁰С, Т _кип. = 243 ⁰С.

Реакції ізохінолінів майже не відрізняються від реакцій хінолінів. Нітрування і сульфування здійснюється переважно в положення С₅, а бромування – в положення С₄.

Реакції нуклеофільного заміщення відбуваються винятково в положенні С₁. Під час окиснення калій перманганатом утворюється суміш фталевої і цинхомеронової (піридин-3,4-дикарбрнової) кислот.

Хінолін та його похідні безпосередньо не беруть участі в обміні речовин і серед алкалоїдів трапляються порівняно рідко. Найвідомішими серед них є хінін і цинхонін.

Разом з іншими (приблизно 30 алкалоїдів) вони містяться у корі хінного дерева, яке росте в Південній Америці.

Хінін – безбарвна речовина, яка важко розчиняється у воді, Т _пл. = 177 ⁰С. Тривалий час він був єдиним засобом проти гострих малярійних захворювань.

Повний синтез хініну був здійснений Р.Вудвордом у 1945р. За цю роботу вченому була присуджена Нобелівська премія.

З численних алкалоїдів групи ізохіноліну на найбільшу увагу заслуговують морфін, кодеїн, папаверин. Вони містяться в опіумі, який є загуслим молочним соком недозрілих голівок маку.