- •Классификация
- •Пятичленные гетероциклические соединения с одним гетероатомом
- •Способы получения
- •Строение
- •Химические свойства
- •Практическое значение производных пятичленных гетероциклических соединений c одним гетероатомом
- •4. Пятичленные гетероциклические соединения с двумя гетероатомами
- •Шестичленные гетероциклические соединения с одним гетероатомом
- •Пиридин
- •Способы получения
- •Особенности электронного строения
- •Химические свойства
- •Важнейшие производные ряда пиридина
- •Шестичленные гетероциклические соединения с двумя гетероатомами
- •6.1. Пиримидин
- •Упражнения
- •1. Пятичленные гетероциклические соединения с одним и двумя гетероатомами
- •2. Шестичленные гетероциклические соединения с одним и двумя гетероатомами
- •Задания для самостоятельной работы студентов
- •1. Пятичленные гетероциклические соединения с одним и двумя гетероатомами
- •2. Шестичленные гетероциклические соединения с одним и двумя гетероатомами
- •Итоговый контроль знаний студентов по учебной дисциплине «гетероциклические соединения» (банк тестовых заданий)
- •Рекомендуемая литература
- •Содержание
4. Пятичленные гетероциклические соединения с двумя гетероатомами
Из большого класса этих соединений мы рассмотрим в сжатой форме лишь моноциклические соединения с двумя гетероатомами, один из которых – атом азота. Эти гетероциклы получили название азолов:
1,2-оксазол 1,2-диазол 1,2-тиазол 1,3-диазол
(пиразол) (имидазол)
Широкое применение в медицине, промышленности и сельском хозяйстве нашли диазолы – имидазол и пиразол.
Пиразольный и имидазольный циклы представляют собой сопряженные системы с циклической делокализацией шести р-электронов (три электрона дают три атома углерода, один – атом азота при π-связи и пару электронов – второй атом азота). При этом соблюдается правило Хюккеля и осуществляется стабилизация системы. Однако введение второго гетероатома в пятичленный цикл значительно больше нарушает симметричное распределение электронной плотности в кольце по сравнению с пятичленными гетероциклами с одним гетероатомом. Следствием этого является увеличение дипольного момента в этих структурах (для пиррола µ=1,8D, а для имидазола – 3,8D). В имидазоле и пирроле неподеленная пара электронов одного атома азота в значительно большей степени (по сравнению с пирролом) вовлечена в циклическую делокализацию, и поэтому у этих гетероциклов свойства, характерные для ароматических соединений, выражены ярче. Наличие в цикле второго гетероатома с «внешней» неподеленной парой электронов придает пиразолу и имидазолу ряд специфических свойств: усиленную склонность к комплексообразованию, способность не только к электрофильному, но и к нуклеофильному замещению, склонность к образованию прочных межмолекулярных водородных связей. Так, имидазол способен образовывать достаточно длинные линейные ассоциаты, содержащие до 20 молекул:
Поэтому, в отличие от пиррола, имидазол (и пиразол) являются кристаллическими веществами с высокими температурами кипения и плавления. Пиразол и имидазол обладают более сильными основными свойствами по сравнению с пирролом и одновременно проявляют слабые кислотные свойства.
К производным имидазола относятся незаменимая α-аминокислота гистидин (имидазолилаланин), являющаяся необходимым компонентом пищи для животных и человека,
и витамин Н (бигетероцикл, содержащий ядро имидазола и тиофена), лекарственные препараты (дибазол). Ряд производных пиразола составляют основу анальгетиков (анальгин, амидопирин).
Шестичленные гетероциклические соединения с одним гетероатомом
Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом можно рассматривать как аналоги бензола, в котором метиновая группа −СН= может быть заменена на один гетероатом. Из этой группы соединений широкое применение нашли азотсодержащие гетероциклы – пиридин и его конденсированные с бензолом аналоги – хинолин и акридин:
пиридин хинолин акридин