Раздел 4. Гетероциклические соединения

Тема 4.1. Пятичленные гетероциклы

Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом: фуран, пиррол, тиофен. Структура, изменение устойчивости. Реакции электрофильного замещения, кислотно - основные свойства, реакции присоединения. Синтез. Реакции идентификации. Фурфурол и его производные, гидрированные производные фурана, пиррола, тиофена их распространение в природе, значение.

Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом конденсированные с бензолом. Индол (бензопиррол). Получение, структура, химические свойства. Производные индола: триптофан, серотонин, b - индолилуксусная кислота, индиго. Распространение в природе, синтез.

Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами: тиазол, пиразол, имидазол, оксазол. Электронная структура, устойчивость. Таутомерия. Кислотно - основные свойства. Реакции электрофильного и нуклеофильнго замещения, объяснение атаки на основе индуктивных и мезомерных эффектов гетероатомов, теории резонанса. Физиологически активные производные: пенгициллины. антипирин, амидопирин, анальгин, норсульфазол, гистамин, гистидин. Получение, синтез.

Тема 4.2. Шестичленные гетероциклы

Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом. Классификация. Пиридин и его гомологи. Синтез. Структура. Реакции электрофильного и нуклеофильного замещения. Основность, реакции окисления и восстановления. Физиологически активные производные (никотиновая и изоникотиновая кислоты, витамин РР, фтивазид). Хинолин, изохинолин. Структура и реакционная способность. Синтез. Акридин, этакридин.

Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами: пиримидин, пиразин, пиридазин. Структура, реакционная способность. Урацил, тимин, цитозин. Таутомерия. Барбитуровая кислота, барбитураты. Получение,свойства, таутомерия, применение. Реакции идентификации и установления структуры. Производные.

Конденсированные системы гетероциклов. Пурин, структура, реакционная способность, кислотно-основные свойства. Производные пурина: мочевая кислота, гипоксантин, ксантин, структура, таутомерия. Производные ксантина: кофеин, теобромин, теофиллин. Структура, распространение в природе. изолирование, реакции идентификации (мурексидная проба). Семичленные полиатомные циклы - бенздиазепины.

Тема 4.3. Нуклеиновые кислоты

Понятие о нуклеозидах, нуклеотидах, нуклеиновых кислотах. Состав, структура, метаболизм. Рибонуклеиновые (РНК) и дезоксирбонуклеиновые (ДНК) кислоты, структура.

Тема 4.4. Пиран и его производные (флавоноиды, антоцианидины,

катехины)

Структура пирана. Соли пирилия, их ароматичность. Бензопиран. Флавоноиды, антоцианидины, катехины. Структура, распространение в природе. Методы идентификации и установления структуры.

Тема 4.5. Алкалоиды

Классификация алкалоидов. Важнейшие представители, реакционная способность, основные свойства. Распространение в природе, способы изолирования из растительных объектов. Применение. Реакции идентификации.

 

Учебные упражнения

 

Раздел 1. Основы строения и реакционной способности

Органических соединений

 

Упражнение 1. Назвать по международной номенклатуре следующее соединение:

Вариант ответа. Принадлежность к классу определяется в соответствии с принципами классификации органических соединений. Международная номенклатура полифункциональных соединений осуществляется с учетом старшинства характеристических групп. Старшая группа определяет нумерацию цепи или цикла и называется суффиксом, младшие характеристические группы называют в виде префикса в алфавитном порядке.

1. Выбираем наиболее длинную цепь углеродных атомов.

2. Определяем старшую характеристическую группу: -

 

3. Нумеруем цепь так, чтобы старшая группа получила наименьший номер.

4. Называем в соответствии с правилами номенклатуры, начиная с младших заместителей в алфавитном порядке: 3-бромо-5-гидрокси-2-нитрозо-4-хлоро-4-этилгептаналь.

Упражнение 2. Назовите и напишите формулы всех изомерных ациклических углеводородов, имеющих формулу С₄Н₈.

Вариант ответа. Исходя из общей формулы (С_nH_2n) делаем вывод, что это соединение относится к алкенам. Для алкенов возможна изомерия строения по призакам:

- положение π-связи, которая определяет нумерацию цепи в данном соединении

 

бутен-1 бутен-2

- разветвление цепи углеродных атомов:

2-метилпропен-1

Для алкенов характерна пространственная изомерия- геометрическая цис-транс-изомерия, которая имеет место из-за отсутствия свободного вращения вокруг двойной связи.

цис -бутен -2 транс -бутен-2