Цели обучения
Общая цель: Уметь интерпретировать химические свойства трех и четырехчленные гетероциклов, опираясь на строение их молекул для использования полученных знаний-умений на следующих кафедрах для определения физико-химических показателей лекарственных средств.
Конкретные цели:
Уметь:
Составлять названия и структурные формулы гетероциклических соединений по систематической номенклатуре.
Объяснять строение гетероциклических соединений.
Выбирать способы добывания трех и четырехчленные гетероциклов.
Оценивать реакционную способность трех и четырехчленные гетероциклов.
Составлять уравнения реакций с участием трех- и четырехчленные гетероциклов, используя данные о химических свойствах.
Содержание обучения
1. Основные теоретические вопросы:
Классификация и номенклатура гетероциклических соединений.
Способы добывания трех- и четырехчленные кислород- и азотсодержащих гетероциклов.
Строение, физические и химические свойства оксиран, оксетана, азиридин и азетидин
реакции нуклеофильного присоединения (AN), протекающих с разрывом связи «гетероатом-углерод»;
реакции N-алкилирования, N-ацилирование и N-нитрозирования в ряду азотсодержащих гетероциклов.
Отдельные представители, применение.
2. Основные термины и их определения:
Гетероциклические соединения называют большую группу органических веществ, циклы которых содержат в своем составе, кроме атомов углерода, атомы других элементов. Эти атомы называют гетероатомами. Гетероатомами могут быть много элементов, но особый интерес представляют гетероциклы с атомами кислорода, азота, серы.
В основе классификации гетероциклов лежат разные признаки: величина цикла; природа гетероатома; количество гетероатомов; мера насыщенности гетероцикла.
В особую группу выделяют конденсированные гетероциклы.
Образование названий гетероциклических структур
Физические свойства трех- и четырехчленные гетероциклов
Оксиран
|
Оксетан
|
Азиридин
|
Азетидин
|
Бесцветный, газ с эфирным запахом, ядовит, растворяется в воде и органических растворителях |
Жидкость, хорошо растворяется в воде, этаноле и диэтиловом эфире |
Жидкость, хорошо растворяется в воде и органических растворителях |
Жидкость, с аммиачным запахом, хорошо растворяется в воде и спиртах |
Способы получения:
1. Циклизация галогеноспиртов под действием концентрированных растворов щелочей (реакция Габриэля). Этим способом получают оксиран и оксетан.
2. Циклизация галогенаминов в присутствии щелочи (общий способ получения азиридин и азетидин).
3. Окисления этилена кислородом воздуха при температуре 300-400 ° С над серебряным катализатором (промышленный способ получения).
4. Взаимодействие 1,2-дихлорэтана с аммиаком в присутствии оксида кальция СаО (промышленный способ получения).
Химические свойства
Оксиран и оксетан - реакционные соединения. Их рассматривают как производные циклопропана и циклобутана, в которых одна группировка - СН2- замещено на гетероатом. Большинство реакций сопровождаются раскрытием цикла по месту разрыва связи «углерод - кислород» и протекает в условиях кислотного катализа.
1. Реакции, катализируемые кислотами. Оксиран легко протонируется за счет неподеленной пары электронов гетероатома:
2. Реакции взаимодействия оксирана с сильными нуклеофилами (аммиак, амины, металлорганическими соединениями).
Азиридин и Азетидин по химическим свойствам схожи с кислородсодержащими гетероциклами: оксираном и оксетаном.
1. Реакции, сопровождающиеся раскрытием цикла. Азиридин и азитидин вступают в реакции присоединения, протекающие по месту разрыва связи «углерод - азот».
2. Реакции, протекающие с сохранением цикла. Азиридин и Азетидин являются вторичными циклическими аминами и вступают в реакции алкилирования, ацилирования и нитрозирования. Наличие неподелённой пары электронов на атоме азота Азиридина и Азетидина обусловливает их основные свойства.
