Занятие № 11 Биологически важные производные шестичленных гетероциклов. Производные пурина

Мотивация цели. Многие производные шестичленных гетероциклов и конденсированных гетероциклических систем имеют большое медико-биологическое значение (витамины, коферменты, лекарственные вещества, структурные компоненты нуклеиновых кислот, продукты обмена веществ).

Цель самоподготовки. Необходимо усвоить свойства шестичленных гетероциклов с одним и двумя атомами азота и их биологически важных производных, а также свойства пурина и некоторых его производных.

План изучения темы

1. Строение пиридина и хинолина. Их ароматические свойства. Понятие «π-недостаточные системы».

2. Химические свойства пиридина и хинолина.

   1. Реакции электрофильного замещения в пиридине и хинолине в сравнении с бензолом.

   2. Реакции нуклеофильного замещения в пиридине и хинолине.

   3. Основные свойства пиридина и хинолина. Образование солей.

   4. Нуклеофильные свойства пиридина, реакция алкилирования (образование алкилпиридиниевых ионов). Окислительные свойства алкилпиридиниевых ионов как химическая основа действия НАД⁺ в организме.

3. Биологически важные производные пиридина и хинолина.

   1. Никотиновая кислота и её производные – никотинамид, кордиамин. Их медико-биологическое значение.

   2. Изоникотиновая кислота и её производные – тубазид, фтивазид. Их фармакологический эффект.

   3. Препараты – производные 8-оксихинолина (нитроксолин, энтеросептол). Принцип их антибактериального действия.

4. Пиримидин. Ароматичность. Сравнение активности в реакциях S_E и основных свойств пиридина и пиримидина.

5. Биологически важные производные пиримидина.

   1. Барбитуровая кислота. Лактим-лактамная и кето-енольная таутомерия. Кислотные свойства. Образование солей.

   2. Общая структурная формула барбитуратов. Лактам-лактимная таутомерия. Кислотные свойства. Образование солей. Медико-биологическое значение барбитуратов.

6. Пурин и его производные.

   1. Структура пурина, нумерация атомов в цикле. Ароматичность.

   2. Кислотно-основные свойства. Прототропная таутомерия.

   3. Ксантин. Лактам-лактимная таутомерия. Метилированные производные ксантина (теобромин, теофилин, кофеин), их фармакологический эффект.

   4. Мочевая кислота. Лактам-лактимная таутомерия. Кислотные свойства, образование кислых и средних солей, их растворимость.

Рекомендуемая литература

А - с. 298-311.

А* - с. 291-303.

А** - с. 275-280, 282-286.

Б – тема 2.3, обучающая задача 4 (с. 171-172).

Вопросы для самоконтроля (вопросы, обозначенные*, обязательны для выполнения в письменном виде)

1. Сравните активность пиридина, хинолина, пиримидина и бензола в реакциях электрофильного замещения. Приведите схемы реакций нитрования, сульфирования и бромирования пиридина и хинолина.

2. Объясните возможность реакций нуклеофильного замещения в пиридине и хинолине. Приведите схемы реакций с амидом натрия и гидроксидом калия.

3. Сравните основные свойства пиридина и пиримидина. Приведите схемы реакций пиридина с соляной кислотой и водой.

4. Приведите схему реакции алкилирования пиридина метилиодидом. Какие свойства проявляет пиридин в этой реакции? Приведите схему реакции полученного соединения с гидрид-ионом.

5*. Приведите схемы реакций получения лекарственных препаратов – производных пиридина: никотиновой кислоты и её амида, гидразида изоникотиновой кислоты. Укажите их фармакологический эффект.

6. Проиллюстрируйте с помощью химических реакций кислотные и основные свойства 8-гидроксихинолина.

7. Приведите строение 8-гидроксихинолина и 8-гидрокси-5-нитрохинолина (нитроксолина). Объясните механизм антибактериального действия этих препаратов (приведите строение комплекса 8-гидроксихинолина с ионами Fe²⁺).

8*. Объясните причину высоких кислотных свойств барбитуровой кислоты. Приведите схему реакции образования соли с одним молем гидроксида натрия.

9. Объясните, почему барбитураты являются менее сильными кислотами, чем барбитуровая кислота. Приведите схему реакции получения натриевой соли барбитала (5,5-диэтилбарбитуровой кислоты).

10. Объясните, почему пурин является ароматическим соединением (рассмотрите вклад каждого атома азота в сопряжённую систему). Приведите схемы реакций, иллюстрирующих кислотно-основные свойства пурина.

11. Приведите таутомерные формы ксантина и структуры его метилированных производных – теофиллина, теобромина, кофеина. Укажите их биологическую роль.

12*. Приведите схему таутомерных превращений мочевой кислоты, объясните причину её кислотных свойств. Приведите схемы реакций образования кислых и средних уратов, укажите их растворимость в воде.

План работы на предстоящем занятии

1. Определение исходного уровня знаний (тестовый контроль).

2. Разбор основных вопросов темы.

3. Выполнение лабораторной работы:

• Растворимость мочевой кислоты и её натриевой соли в воде;

• Открытие мочевой кислоты (мурексидная проба).

4. Оформление лабораторного журнала, контроль выполнения лабораторной работы.

Лабораторная работа