![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Методы синтеза гетероциклических соединенийСтр 1 из 7Следующая ⇒
Методы синтеза гетероциклических соединений Введение Определение. Ароматичность. Гетероциклическими называются соединения, циклы которых построены из атомов разных элементов. Гетероатомами называются атомы, входящие в состав цикла помимо атомов углерода. Чаще всего ими являются атомы азота, серы, кислорода (N, S, O). Например: Гетероциклические соединения делятся на ароматические и алифатические, химические свойства которых сильно отличаются. В связи с тем, что структурные формулы ароматических гетероциклов часто пишут с использованием кратных связей, необходимо уметь отличать их от алифатических. Например, пятичленные гетероциклы с одним гетероатомомизображают в виде циклов с двойными связями. Однако известно, что соединения с двойными связями легко окисляются, восстанавливаются, присоединяют электрофильные, радикальные и нуклеофильные частицы, полимеризуются, а рассматриваемым гетероциклам, наоборот, не смотря на их ненасыщенность, в большей степени характерны реакции замещения, чем присоединения. Они значительно устойчивее к окислению и восстановлению, чем непредельные соединения, и по свойствам больше похожи на бензол, чем на алкены. В связи с этим фуран, пиррол и тиофен относят к ароматическим соединениям и их более правильно изображать в виде цикла с кружком внутри, который является символом ароматичности. Для отнесения малознакомых гетероциклов к ароматическим или алифатическим соединениям по «классическим» структурным формулам, необходимо знать признаки «ароматичности»: арены – циклические соединения, плоские, имеют циклическую систему перекрывающихся p-орбиталей, в которой имеется определенное число электронов (4n+2) – 2, 6, 10, 14 и т.д. Действительно, приведенные гетероциклы имеют все признаки ароматичности, если учесть, что гетероатом имеет sp2-валентное состояние. Азолы, формулы которых приведены ниже, где Z – атом серы, кислорода или группа NH, также являются ароматическими системами. Принято считать, что в азолах атом азота пиридиновый. Второй гетероатом (N,O,S) имеет электронную пару на p-орбитали, расположенной перпендикулярно к плоскости кольца. Тогда азолы имеют все признаки ароматичности:
- плоскую циклическую структуру, в которой циклическая система перекрывающихся p-орбиталей содержит 6 p-электронов.
- пиррольный азот - sp2-валентное состояние: N* - 1s22(sp2)32p2 , по ячейкам:
- пиридиновый азот - sp2-валентное состояние: N* - 1s22(sp2)42p1 , по ячейкам:
Аналогичным образом доказывается ароматичность других гетероциклических структур. Важно уметь сравнивать ароматичность гетероциклов с ароматичностью бензола, что позволяет определить, насколько химические свойства гетероциклов сходны со свойствами бензола. Чем равномернее распределены электроны по системе, тем в большей степени связи в гетероцикле приближаются к бензольным (полуторным), тем выше ароматичность и тем ярче выражена устойчивость соединения к окислителям и восстановителям, тем в меньшей степени идут реакции присоединения и полимеризации и в большей - реакции замещения. Распределение электронного облака гетероцикла зависит от гетероатома: чем выше его электроотрицательность, тем больше требуется усилий на обобществление его электронной пары, тем менее равномерно распределено электронное облако по молекуле. Электроотрицательность гетероатомов уменьшается в ряду: O>N>S>C. При этом атом серы имеет валентные электроны на 3p-орбиталях и свободные 3d-орбитали, которых нет у кислорода, азота и углерода. Это позволяет атому серы компенсировать свою электроотрицательность за счет индукционного эффекта и, в то же время, достаточно легко отдавать свои 3p-электроны на создание общего электронного облака. Следовательно, наиболее легко обобществляются электроны атомов углерода и серы, затем азота и хуже всего у атома кислорода, и ароматичность гетероциклов уменьшается в ряду: бензол (150) > тиофен (130) > пиррол (110) > фуран (80) Азолы более ароматичны, чем пиррол и фуран. Объясняется это большей делокализацией электронной пары атомов серы, пиррольного азота или кислорода под влиянием пиридинового азота, электроотрицательность у которого выше, чем у атома углерода. Синтез тиазола а) Из тиоамидов и a-галогенкарбонильных соединений (метод Ганча). Реакцию ведут в органическом растворителе в присутствии основания или при нагревании. Считается, что в первую очередь алкилируется тиольная группа, что приводит к образованию моноимина вещества, напоминающего 1,4-дикарбонильное соединение. Далее классическая схема замыкания пятичленного цикла.
-б) Из a-аминотиоспиртов. В производстве лейкогена тиозолидиновый цикл получают конденсацией цистеина с альдегидом: Вероятно, сначала образуется азометин, а затем тиоспирт присоединяется по двойной связи. 5. Синтез пиридазина (1,2-диазина) и его производных: - Из 1,4-дикарбонильных соединений и гидразина: Наиболее часто используют 4-кетоэфиры. Продукты циклизации легко окисляются в соответствующие ароматические соединения (можно использовать метод бромирования - дегидробромирование). - Из непредельных или ароматических дикарбонильных соединений (в производствах азафена, сульфапиридазина, апрессина): Образующиеся продукты существуют в виде 3-гидроксипиридазинон-6. Выход целевого продукта в приведенных реакциях до 90%. 6. Синтезы пиримидина (1,3-диазина) и его производных Существует множество методов синтеза производных пиримидина. Здесь приведем лишь некоторые, применяемые в производствах лекарств. Методы получения пурина А) Синтез гипоксантина из формиламиномалонамидамидина хлоргидрата и формамида: Б) Синтез пуринового кольца в производствах теофиллина, теобромина и кофеина из диаминоурацила (синтез имидазольного кольца, как в случае бензимидазола): Методы получения птеридина А) Синтез птеридина в производстве фолиевой кислоты (синтез пиразинового кольца из 1,2-дикарбонильного соединения и 1,2-диамина): Б) Синтез бензоптеридина в производстве рибофлавина: Сначала реагирует вторичный амин, а затем по мере восстановления азогруппы – первичный. Реакция идет в спиртах (бутанол или бутанол-бутилацетатная смесь) в присутствии органических кислот с отгонкой воды. Вместо аллоксана можно брать барбитуровую кислоту. Окисление барбитуровой кислоты и восстановление азосоединение идет одновременно с замыканием цикла: После отщепления воды и протонирования азогруппы образуется электрофил, который атакует барбитуровую кислоту. После электрофильного замещения протона отщепляется анилин с образованием двойной связи. Методы синтеза гетероциклических соединений Введение Определение. Ароматичность. Гетероциклическими называются соединения, циклы которых построены из атомов разных элементов. Гетероатомами называются атомы, входящие в состав цикла помимо атомов углерода. Чаще всего ими являются атомы азота, серы, кислорода (N, S, O). Например: Гетероциклические соединения делятся на ароматические и алифатические, химические свойства которых сильно отличаются. В связи с тем, что структурные формулы ароматических гетероциклов часто пишут с использованием кратных связей, необходимо уметь отличать их от алифатических. Например, пятичленные гетероциклы с одним гетероатомомизображают в виде циклов с двойными связями.
Однако известно, что соединения с двойными связями легко окисляются, восстанавливаются, присоединяют электрофильные, радикальные и нуклеофильные частицы, полимеризуются, а рассматриваемым гетероциклам, наоборот, не смотря на их ненасыщенность, в большей степени характерны реакции замещения, чем присоединения. Они значительно устойчивее к окислению и восстановлению, чем непредельные соединения, и по свойствам больше похожи на бензол, чем на алкены. В связи с этим фуран, пиррол и тиофен относят к ароматическим соединениям и их более правильно изображать в виде цикла с кружком внутри, который является символом ароматичности. Для отнесения малознакомых гетероциклов к ароматическим или алифатическим соединениям по «классическим» структурным формулам, необходимо знать признаки «ароматичности»: арены – циклические соединения, плоские, имеют циклическую систему перекрывающихся p-орбиталей, в которой имеется определенное число электронов (4n+2) – 2, 6, 10, 14 и т.д. Действительно, приведенные гетероциклы имеют все признаки ароматичности, если учесть, что гетероатом имеет sp2-валентное состояние. Азолы, формулы которых приведены ниже, где Z – атом серы, кислорода или группа NH, также являются ароматическими системами. Принято считать, что в азолах атом азота пиридиновый. Второй гетероатом (N,O,S) имеет электронную пару на p-орбитали, расположенной перпендикулярно к плоскости кольца. Тогда азолы имеют все признаки ароматичности:
- плоскую циклическую структуру, в которой циклическая система перекрывающихся p-орбиталей содержит 6 p-электронов. - пиррольный азот - sp2-валентное состояние: N* - 1s22(sp2)32p2 , по ячейкам:
- пиридиновый азот - sp2-валентное состояние: N* - 1s22(sp2)42p1 , по ячейкам:
Аналогичным образом доказывается ароматичность других гетероциклических структур. Важно уметь сравнивать ароматичность гетероциклов с ароматичностью бензола, что позволяет определить, насколько химические свойства гетероциклов сходны со свойствами бензола. Чем равномернее распределены электроны по системе, тем в большей степени связи в гетероцикле приближаются к бензольным (полуторным), тем выше ароматичность и тем ярче выражена устойчивость соединения к окислителям и восстановителям, тем в меньшей степени идут реакции присоединения и полимеризации и в большей - реакции замещения. Распределение электронного облака гетероцикла зависит от гетероатома: чем выше его электроотрицательность, тем больше требуется усилий на обобществление его электронной пары, тем менее равномерно распределено электронное облако по молекуле. Электроотрицательность гетероатомов уменьшается в ряду: O>N>S>C. При этом атом серы имеет валентные электроны на 3p-орбиталях и свободные 3d-орбитали, которых нет у кислорода, азота и углерода. Это позволяет атому серы компенсировать свою электроотрицательность за счет индукционного эффекта и, в то же время, достаточно легко отдавать свои 3p-электроны на создание общего электронного облака. Следовательно, наиболее легко обобществляются электроны атомов углерода и серы, затем азота и хуже всего у атома кислорода, и ароматичность гетероциклов уменьшается в ряду: бензол (150) > тиофен (130) > пиррол (110) > фуран (80)
Азолы более ароматичны, чем пиррол и фуран. Объясняется это большей делокализацией электронной пары атомов серы, пиррольного азота или кислорода под влиянием пиридинового азота, электроотрицательность у которого выше, чем у атома углерода.
|
||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 235; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.222.239 (0.028 с.) |