9. Гетероциклические соединения

Гетероциклические соединения – это соединения, содержащие в циклах, кроме атомов углерода другие элементы – гетероатомы: кислород, азо, серу. Необходимость изучения гетероциклов связана с тем, что они входят в состав многих органических соединений, играющих важную роль в жизнедеятельности растений и животных. Они являются составными компонентами сложных белков, нуклеиновых кислот, ферментов, витаминов, хлорофилла, гемоглабина и так далее. Наибольшее значение имеют ароматические герероциклы.

При изучении гетероциклов надо помнить, что правило Хюккеля, выведенное для ароматических систем , распространяется и на гетероциклические соединения. Устойчивая электронная оболочка, принадлежащая всем атомам цикла, содержащая (4n+ 2) р-электронов, которая часто достраивается за счет свободных электронных пар гетероатома, приводит к особым свойствам ароматических систем: способности к реакциям электрофильного замещения, устойчивости к нагреванию, окислению. Реакции присоединения протекают в более жестких условиях, чем для этиленовых углеводородов.

Если атом азота отдает свою электронную пару в ароматический цикл, он теряет основные свойства. Например пиррол основных свойств не проявляет

так как электронная пара атома азота достраивает электронную оболочку

гетероцикла до шести. В том случае, когда атом азота находится при

двойной связи в цикле, он, являясь акдептором электроно, понижает

электронную плотность на атомах углерода ароматического гетероцикла,

уменьшает способность к реакциям электрофильного замещения. При этом основные свойства сохраняются. Так, пиридин является устойчивой ароматической

системой с наибольшей электронной плотностью в положения 3 и 5, в которые направляются электрофильные реакции в жестких условиях:

Br^{ +}  Br^- __ -Br

Al Br₃, t = 300⁰ + HBr

С кислотами пиридин дает соли:

+ HBr

NNH⁺Br

бромистоводородный

пиридин

Особое внимание уделите пиримидину и пурину.

Вопросы для самопроверки

1. Какие соединения называются гетероциклическими?

2. Классификация гетероциклических соединений.

3. В чем выражается ароматичность гетероциклических соединений?

4. Напишите формулы герероциклов, входящих в состав аминокислот.

5. Биологическая роль пурина и пиримидина.

10. Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты входят в состав растительных и животных клеток, принимают участие в передаче наследственных признаков и синтезе белка. Разберитесь в классификации нуклеиновых кислот. Уясните, чем отличаются по строению ДНК и РНК, нуклеозиды и нуклеотиды. Нуклеозиды являются N– гликозидами с агликоном – остатком определенных гетероциклических соединений (аденина, гуанина, тимина, цитозина, урацила).

гуанин рибоза нуклеозид

Нуклеотиды образуются за счет присоединения фосфорной кислоты к нуклеозиду через гироксил у пятого углнродного атома пентозы.

нуклеотид