Гетероциклічні сполуки

• це ароматичні сполуки, у циклах яких крім атомів С є атоми інших елементів (N, S, O).

Класифікація гетероциклів:

1 – за величиною циклу – трьохчленні;

– чотирьохчленні;

– п’ятичленні;

– шестичленні;

2 – за видом гетероатому – нітрогеновмісні;

– оксигеновмісні;

– сульфуровмісні.

Ароматичність:

За правилом Хюккеля 4 · 1 + 2 = 6 електронів

Н

НС – СН НС – СН С

• • • • •

НС• •СН НС• •СН НС• •СН

•• •• ׀ ׀

N O HC• •CH

H •

N

Кислотно – основні властивості нітрогеновмісних гетероциклів:

1 – кислотні властивості (пірольний N)

Пірольний N – це атом N, що надає в ароматичну систему пару електронів і

утворює з іншими атомами тільки σ – зв’язки (містить Н).

+ NaOH → + H₂O

N N

H Na

2 – основні властивості (піридиновий N)

Піридиновий N – це атом N, що надає в ароматичну систему один

електрон, а пара електронів залишається вільною (не містить Н).

+ HCl → Cl^–

N N⁺

H

П’ятичленні гетероцикли з одним гетероатомом

О S N

H

фуран тіофен пірол

Добування – синтез Юр’єва:

+ H₂S

+ H₂O

O S

+ NH₃ + H₂S

+ H₂O + NH₃

N

H

Фуран

1 – відновлення: + 2Н₂ → тетрагідрофуран

О О

2 – заміщення: + Cl₂ → + HCl

Cl

О О

Реакції заміщення відбуваються в 2 – положенні, утворюється 2 – хлорфуран.

+ [ HNO₃ ] → + H₂O

NO₂

О О

+ [ H₂SO₄ ] → + H₂O

SO₃H

О О

Використання у медицині:

Ядро нітрофурану міститься в молекулах багатьох бактерицидних препаратів нітрофуранового ряду. Загальна формула фурациліну та фуразолідону:

О₂N – – CH = R

О

Тіофен

1 – відновлення: + 2Н₂ → тетрагідротіофен

S S

2 – заміщення: + Cl₂ → + HCl

Cl

S S

+ HNO₃ → + H₂O

NO₂

S S

+ H₂SO₄ → + H₂O

SO₃H

S S

Використання у медицині:

Похідні тіофену містяться у препараті іхтіол, що використовується для лікування шкірних хвороб.

Пірол

+H₂ +H₂

1 – відновлення: → →

N N N

H H H

піролін піролідин

2 – заміщення: + Cl₂ → + HCl

Cl

N N

H H

+ [ HNO₃ ] → + H₂O

NO₂

N N

H H

+ [ H₂SO₄ ] → + H₂O

SO₃H

N N

H H

3 – кислотні властивості:

+ NaOH → + H₂O

N N

H Na натрій піролід

Використання у медицині:

Ядра піролу та продуктів його відновлення входять до складу хлорофілу, гемоглобіну, вітаміну В₁₂.

У присутності сильних мінеральних кислот фуран та пірол руйнуються. Ця особливість получила назву ацидофобність (або кислотобоязнь). Враховуючи це нітрування та сульфування цих гетероциклів проводять не самими кислотами, а їх продуктами:

HNO₃ → CH₃COONO₂ ацетилнітрат

H₂SO₄ → C₅H₅NSO₃ піридинсульфат

Індол

За хімічними властивостями схожий на пірол.

N

H

1 – відновлення:

+ Н₂ →

N

N Н 2,3 – дигідроіндол

H

2 – заміщення (утворюються 3 – похідні):

Cl (NO₂; SO₃H)

N

H

3 – кислотні властивості:

+ NaOH →

N

N Na натрій індолід

H

Використання у медицині:

Ядро індолу входить до складу алкалоїдів:

• Резерпін – знижує кров’яний тиск та діє заспокійливо на центральну нервову систему. Використовується для лікування гіпертонічної хвороби та психічних розладів.

• Стрихнін – збуджує нервову систему, тонізує скелетну мускулатуру, м’язи серця. Використовується як тонізуючий засіб.