OCH/OC2. Heterocyklické sloučeniny

Transkript

1 CH/C2 Heterocyklické sloučeniny 1

2 ázvosloví 5-ti členné heterocykly 6-ti členné heterocykly 2

3 ázvosloví earomatické (nasycené) heterocykly. 3

4 Aromaticita heterocyklů 4

5 Aromaticita heterocyklů 5

6 Rezonanční struktury heterocyklů 6

7 Pětičlenné heterocykly Vlastnosti reaktivní centra jednak na heteroatomu, jednak na jádru (S E ) pyrrol a indol - vykazují slabě kyselé vlastnosti a reagují např. s Grignardovými činidly nebo s amidem draselným za vzniku derivátů obsahujících vazbu -kov 7

8 Pětičlenné heterocykly Syntéza Paal-Knorrova syntéza 5-členných heterocyklů z 1,4-diketonů 8

9 Knorrova syntéza pyrrolu Pětičlenné heterocykly Syntéza R R R R nitrosace R H Zn R H 2 (nitrosace a tautomerie nitrososloučenin - viz nitrososloučeniny) aldolová kondenzace - viz alkeny, karbonylové slouèeniny R R H 2 + R R R R R R (tautomerie) R R H R R tvorba iminů - kondenzace 9

10 Pětičlenné heterocykly Syntéza Fischerova syntéza indolů - zahřívání arylhydrazonů aldehydů nebo ketonů s bezvodým chloridem zinečnatým, fluoridem boritým nebo polyfosforečnou kyselinou, popř. kyselinou sírovou ejprve dochází k přesunu dvojné vazby za vzniku derivátu hydrazinu, který vlivem kyselého prostředí podlehne o-benzidinovému přesmyku, poté vzniklý diaminoderivát cyklizuje za odštěpení amoniaku 10

11 Pětičlenné heterocykly Syntéza Syntézy azolů heterocyklické kondenzace 11

12 Pětičlenné heterocykly Elektrofilní substituce na 5-členných heterocyklech Pyrrol, furan, thiofen elektronově bohaté aromatické systémy snadná elektrofilní substituce (obtížná nukleofilní substituce ) 12

13 Pětičlenné heterocykly Elektrofilní substituce na 5-členných heterocyklech probíhají extrémně snadno a obvykle do polohy 2 často nutno použít slabší činidla (jinak dochází k polymeracím) 13

14 Pyrrol Pětičlenné heterocykly Elektrofilní substituce na 5-členných heterocyklech 14

15 Pětičlenné heterocykly Biologicky aktivní deriváty pyrrolu H 3 C CH 2 H 3 C CH 2 H H 3 C CH 3 H 3 C R Fe Mg H porfin HC HC HEM CH 3 H 2 C F C C CH 3 H 3 C R = CH 3 - chlorofyl a R = CH - chlorofyl b F - fytyl H 3 C CH 3 CH 3 CH3 2 15

16 Pětičlenné heterocykly Biologicky aktivní deriváty pyrazolu Antipyrin antipyretikum a analgetikum 16

17 Pětičlenné heterocykly Biologicky aktivní deriváty imidazolu Histidin esenciální aminokyselina Histamin - působí na hladké svalstvo, způsobuje intensivní kontrakce dělohy, rozšiřuje cévy a tím snižuje krevní tlak afazolin - alfasympatomimetikum 17

18 Šestičlenné heterocykly Vlastnosti Pyridin delokalizační energie srovnatelná s benzenem terc. amin bazicita pk B = 9, přesto vytváří soli se silnými kyselinami Reakcí s peroxidem vodíku v roztoku kyseliny octové nebo acetanhydridu můžeme připravit pyridin--oxid 18

19 Šestičlenné heterocykly Vlastnosti Pyridin Dusíkový atom pyridinu (i chinolinu a isochinolinu) schopnost adovat alkylhalogenidy a dialkylsulfáty za vzniku kvarterních solí, které účinkem alkalického hydroxidu přechází na tzv. pseudozásady = pseudobazicita 19

20 Hantschova syntéza pyridinů Šestičlenné heterocykly Syntéza 20

21 Příklad syntézy pyrimidinů Šestičlenné heterocykly Syntéza Příklad syntézy pyrazinu H + H 2 Mn 4 - C - -2C 2 H H 2 C - 21

22 Šestičlenné heterocykly Elektrofilní substituce na 6-členných heterocyklech Pyridin, pyrimidin elektronově chudé aromatické systémy obtížná elektrofilní substituce - snadná nukleofilní substituce Substituce elektrofilní: halogenace, nitrace, sulfonace v silně kyselém prostředí obsadí se první místo elektronového ataku dusík S E do β-polohy velmi neochotně za velmi drastických podmínek do β-polohy nutno použít nejsilnější činidla a drastické podmínky (ale stejně nízké výtěžky) 22

23 Šestičlenné heterocykly Elektrofilní substituce na 6-členných heterocyklech 23

24 Šestičlenné heterocykly Elektrofilní substituce na 6-členných heterocyklech Převedením pyridinu na -oxid se reaktivita vůči elektrofilní substituci zvyšuje 24

25 Šestičlenné heterocykly ukleofilní substituce na pyridinu nukleofilní substituce na pyridinu probíhají výrazně snadněji než na benzenu Čičibabinova reakce nukleofilní substituce halogenpyridinů 25

26 Šestičlenné heterocykly Reakce alkylpyridinů v α-poloze Methylpyridiny, které obsahují methylové skupiny v polohách 2,4 reakce s aldehydy Vlivem dusíkového atomu je vazba uhlík-vodík methylové skupiny natolik acidifikována, že může docházet k reakcím aldolového typu 26

27 Šestičlenné heterocykly Reakce alkylpyridinů v α-poloze 27

28 Šestičlenné heterocykly Biologicky aktivní deriváty pyridinu ikotinamid součástí AD + a ADP + 28

29 Šestičlenné heterocykly Biologicky aktivní deriváty pyridinu a pyrimidinu 29

30 Šestičlenné heterocykly Biologicky aktivní deriváty purinu Adenin, Guanin, Hypoxantin, Kyselina močová, Xantin alkaloidy Theobromin, Theofilin, Kofein 30