Пятичленные гц с одним гетероатомом Пиррол

Ароматическое соединение. Молекула плоская, все атомы цикла находятся в sр²-гибридизации, выполняется правило Хюккеля. Двухэлектронная орбиталь атома N образует шестиэлектронное облако, поэтому атом азота не участвует в образовании связи по донорно-акцепторному механизму.

Пиррол не обладает оснóвными св-вами. Он ацидофобен, т.е. способен протонироваться сильными к-тами, затем полимеризуется и осмоляется.

Атом азота отдает два электрона в -электронную систему кольца, являясь ЭД заместителем I-го рода. Т.о., пиррол – электронноизбыточная система: на 5 атомов цикла приходится 6 электронов, поэтому для него наиболее характерны р-ции S_E, они протекают довольно легко.

Смещение электронной плотности от атома N в цикл увеличивает полярность связи N  H. Пиррол – слабая к-та.

Химические св-ва

Р-ции замещения в цикле

1) Р-ции S_E идут, в первую очередь, в положения 2, 5, а затем 3, 4. Это р-ции галоидирования, нитрования, сульфирования, ацилирования, алкилирования:

+ CH₃COOH

Уксусная к-та

2) Р-ции S_N не характерны, т. к. пиррол электронноизбыточная система.

II. Кислотно-оснóвные св-ва

В связи с полярностью связи N  H пиррол проявляет слабые кислотные св-ва (подобно спиртам). Он образует соли с металлическим калием и 30 % р-ром КОН.

Пирролат калия

III. Окислительно-восстановительные св-ва

Пиррол стоек к действию окислителей. При восстановлении (гидрировании) пиррола образуются продукты частичного или полного восстановления:

Пирролидин входит в состав АК (пролин, оксипролин).

Винилпирролидин полимеризуется и образует полимер перистон – заменитель плазмы крови.

Фуран

Тиофен

В фуране и тиофене электронная пара атомов O и S, так же как и пиррольного атома N, включается в сопряжение с р – электронами атома углерода, образуя единую электронную систему, отвечающую правилу Хюккеля.

Наиболее важные производные фурана:

Фурфурол

5 - нитрофурфурол

5 – нитрофурфурол является исходным вещ-вом для синтеза антибактериальных препаратов: фурацилина, фуразолидона, солафура и др.

Шестичленные гц Пиридин

Ароматическое соединение. Молекула плоская, все атомы кольца находятся в sp2 – гибридизации, выполняется правило Хюккеля. Атом азота поставляет в -электронное облако один электрон. Т.к. атом азота более электроотрицателен, чем атом углерода, то электронная плотность кольца смещается к нему, он выполняет роль заместителя (ЭА) II-го рода. Неподеленная пара электронов гибридной р-орбитали свободна, поэтому пиридин проявляет оснóвные св-ва и не проявляет кислотные.

Р-ции S_E протекают с трудом в  - положения, р-ции S_N протекают легче и преимущественно в  – положения.

Химические свойства

I Р-ции замещения в цикле

1. Р-ции S_Е (нитрование, сульфирование, галоидирование)

–NO₂, –SO₃H, –Br группы входят в 3,5 – положения, как и для бензола с ЭА заместителем.

2. Р

   + 

   -цииS_N

..

II. Кислотно-оснóвные св-ва

Атом азота имеет неподеленную электронную пару на гибридной орбитали, поэтому подобно аминам пиридин проявляет оснóвные св-ва, образуя соли с к-тами, и нуклеофильные св-ва, присоединяя другую положительную частицу:

III. Окислительно-восстановительные св-ва

Наличие сопряженной системы делает пиридин стойким к действию окислителей. Однако гомологи окисляются легко, образуя к-ты:

Р-ция восстановления, как и бензола, протекает в жестких условиях:

Пиперидин входит в состав анестетика промедола. Производные пиридина: алкалоиды, витамины В₁, РР, ферменты, лекарственные противотуберкулезные и др. препараты:

Никотиновая к-та, Витамин РР	Тубазид	Фтавизид	Кордиамин