20. ГЕТЕРОЦИКЛІЧНІ СПОЛУКИ
Гетероциклічні сполуки - органічні сполуки, які містять цикли, утворені атомами Карбону та іншими атомами(гетероатомами): Оксигену, Нітрогену й Сульфуру. Найбільше значення мають ۥпяти – та шестичленні ароматичні гетероцикли.
Практичне значення гетероциклічних сполук
Гетероцикли є основою структури молекул багатьох сполук, що мають велике значення для промисловості, медицини і ветеринарії.
Гетероциклічні сполуки широко розповсюджені в природі, входять до складу важливих природних продуктів: забарвлюючих речовин крові й рослин (геміну і хлорофілу), нуклеїнових кислот, багатьох вітамінів, антибіотиків, алкалоїдів. Ці сполуки входять до ряду різноманітних препаратів, які використовуються в медицині: фурацилін, іхтіол, амідопірин, імідазол, норсульфазол, пеніцилін, риванол, веронал, теофілін, теобромін, кофеїн.
Значне число гетероциклів має застосовання в фармакології, у сільському господарстві як стимулятори росту й інсектициди, для одержання високоякісних барвників, полімерних і інших матеріалів.
Серед пۥятичленних нітрогеновмісних гетероциклів найважливішими є фуран та пірол:
HC |
|
|
CH |
HC |
|
|
|
CH |
||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HC |
|
|
CH |
HC |
CH |
|||||||||||
|
|
|
|
O |
|
|
|
N |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
||
|
|
|
Фуран |
|
|
Пірол |
|
|
|
|||||||
З похідного фурану(фуран-2-карбальдегіду - фурфуролу) виготовляють цінні бактерицидні препарати– фурацилін та фуразолідон. Ядро піролу міститься в таких виключно важливих речовинах як хлорофіл та гемоглобін.
До відомих гетероциклічних сполук, що широко розповсюджені у природі, відносяться похідні піримідину і пурину:
220
|
|
|
H |
|
|
|
H |
|
|
|
|
||
|
|
|
C |
|
|
|
C |
|
|
|
|
||
N |
CH |
N |
C |
|
N |
||||||||
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HC |
CH |
HC |
C |
|
CH |
||||||||
|
|
|
N |
|
|
|
N |
N |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|||
Піримідин |
|
|
|
Пурин |
|||||||||
Похідні цих циклічних систем зустрічаються у багатьох природних сполуках, серед яких є вітаміни, коферменти, нуклеотиди, нуклеїнові кислоти. Особливе значення мають азотисті основи нуклеотидів: урацил, тимін, цитозин, які є складовими нуклеїнових кислот:
|
O |
H |
|
O |
H |
NH2 |
|||||||||
H |
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
N |
|
|
N |
|
|
N |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O N |
O |
|
N |
O N |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
H |
|||||
|
H |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Урацил |
|
|
Тимін |
Цитозин |
|||||||||||
Не менш важливими є похідні пурину: аденін і гуанін, які теж є складовими нуклеїнових кислот:
|
|
|
NH2 |
|
|
|
|
|
|
|
O |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
N |
|
|
N |
N |
|
|
|
|
|
N |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
N |
H2N |
N N |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
H |
||||||||
|
|
Аденін |
|
|
Гуанін |
|||||||||||||
В результаті біологічного дезамінування і окиснення аденіну і і гуаніну утворюються похудні пурину: сечова кислота, ксантин і гіпоксантин, які теж широко розповсюджені у природі.
ОБЛАДНАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ: фарфорова чашка, фарфоровий тигель, азбестова сітка, годинникове скло, пробірки, газовідвідні трубки, червоний лакмусовий папір, деревна тирса (або шкарлупа насіння соняшнику), сухий чай, фільтрувальний папір.
РЕАКТИВИ: 0,5 %-ий розчин глюкози, 0,5 %-ий розчин індигокарміну (розчин порошку індиго в концентрованій сульфатній кислоті), 10%-ий розчин Na2CO3, сечова кислота (кристалічна), 10%-ий розчин NaOH, на-
221
сичений розчин NH4CI, концентрована HNO3, розчин (1:1) хлоридної кислот, 1%-ий розчин FeCl3 , розчин (1:1) оцтової кислоти, анілін, 1%-ий розчин таніну.
ДОСЛІД 1. ВІДНОВЛЕННЯ ІНДИГОКАРМІНУ ГЛЮКОЗОЮ
Індиго – один із найдавніших натуральних органічних барвників(відноситься до кубових барвників).
У пробірку поміщують0,1 мл 0,5 % розчину індигокарміну, 0,1 мл 0,5 %-ого розчину глюкози, 0,1 мл 10%-ого розчину Na2CO3 і 0,5 мл дистильованої води. Розчини перемішують і нагрівають в полум’ї газового пальника до кипіння. Розчин знебарвлюється, а при інтенсивному струшуванні знову забарвлюється в синій колір внаслідок окиснення індиго.
Рівняння реакцій:
|
H |
O |
SO3H |
|
H |
OH |
|
|
C |
+ 4H |
SO3H |
||||
|
N |
|
N |
HC |
|||
|
C |
C |
|
|
C |
C |
|
SO3H |
C |
N |
|
|
|
||
|
+ O SO3H |
CH |
N |
|
|||
|
O |
H |
|
|
|||
|
|
|
|
OH |
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Індигокармін (синій колір) |
|
Біле індиго(куб) |
|
|||
ДОСЛІД 2.ОДЕРЖАННЯ СЕРЕДНЬОЇ ТА КИСЛОЇ СОЛЕЙ СЕЧОВОЇ КИСЛОТИ
Сечова кислота є похідним пурину; виявлена у складі каменів сечового міхура.
У пробірку вносять невелику кількість сечової кислоти, додають 2 мл дистильованої води і краплями 10%-ий розчин NaOH до повного розчинення кристалів. Утворюється середня двозаміщена натрієва сіль сечової кислоти.
Рівняння реакції:
O |
H |
|
OH |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
HN |
N |
O |
N |
N |
|
|
OH + NaOH |
||||
|
|
|
|||
|
N |
|
|
||
O N |
|
HO N |
N |
-H2O |
|
H |
H |
|
H |
|
Сечова кислота
222
ONa
ONa