304- Органическая химия_Черных В.П. и др_Х., 2007 -776с

ПяТИ- И ШеСТИЧленнЫе ГеТерОЦИКлИЧеСКИе СОеДИненИя

21

в присутствии натрия этоксида образуется производное пиримидина — барбитуровая кислота, которая существует в оксо- и гидроксиформе.

для получения пиримидина барбитуровую кислоту действием фосфора трихлороксида или пентаоксида превращают в 2,4,6-трихлорпиримидин (в реакцию вступает гидроксиформа), который затем восстанавливают.

Физические  свойства. Пиримидин — бесцветное кристаллическое вещество (т. пл. 22,5 с), легкорастворимое в воде, этаноле, диэтиловом эфире.

химические свойства. По химическим свойствам пиримидин сходен с пиридином, но, как и другие диазины, характеризуется более низкой реакционной способностью. несмотря на наличие в молекуле пиримидина двух основных центров, в реакциях с минеральными кислотами он образует соли по одному атому азота:

из-за электроноакцепторного влияния двух атомов азота пиримидин практически не вступает в реакции электрофильного замещения. но если пиримидиновый цикл активирован одним или несколькими электронодонорными заместителями (–NH2, –OH, –SH и др.), возможны реакции электрофильного замещения (нитрование, галогенирование, сульфирование, нитрозирование) преимущественно в положение 5:

Глава 32

22

нуклеофильные реагенты атакуют в молекулах пиримидина и его производных электронодефицитные положения 2, 4 и 6. так, при взаимодействии 4-ме- тилпиримидина с натрия амидом в среде жидкого аммиака образуются моно- и диаминопроизводные пиримидина:

нуклеофильное замещение в ряду пиримидинов часто сопровождается раскрытием цикла.

Важнейшие  производные  пиримидина. среди производных пиримидина важ-

ную биологическую роль выполняют гидрокси- и аминопиримидины. они входят в состав нуклеиновых кислот, витаминов, антибиотиков, лекарственных препаратов и др.

Барбитуровая кислота (2,4,6-тригидроксипиримидин) — бесцветное кристаллическое вещество (т. пл. 245 с), малорастворимое в воде и этаноле, хорошо растворимое в диэтиловом эфире.

барбитуровую кислоту получают конденсацией мочевины с малоновым эфиром (см. с. 518). Поэтому ее можно рассматривать как циклический уреид малоновой кислоты (см. с. 620). барбитуровая кислота является таутомерным соединением, в котором одновременно проявляются два вида таутомерии — кетоенольная и лактам-лактимная. кето-енольная таутомерия обусловлена миграцией протона н+ метиленовой группы, а лактам-лактимная — групп NH.

ПяТИ- И ШеСТИЧленнЫе ГеТерОЦИКлИЧеСКИе СОеДИненИя

23

в результате совместного проявления кето-енольной и лактам-лактимной таутомерии барбитуровая кислота существует в двух таутомерных формах — триоксоформе и тригидроксиформе. с помощью рентгеноструктурного анализа установлено, что преобладающим таутомером является триоксоформа.

барбитуровая кислота является более сильной кислотой, чем уксусная. ее кислотные свойства обусловлены подвижностью атома водорода, особенно — в гидроксиле енольного фрагмента молекулы.

некоторые 5,5-дизамещенные производные барбитуровой кислоты применяют в медицине в качестве лекарственных препаратов, обладающих снотворным и противосудорожным действиями. Эти препараты известны под общим названи-

ем «барбитураты»: барбитал (R,R = C2H5), фенобарбитал (R = C2H5, R = C6H5),

барбамил (R = C2H5, R = изо-C5H11) и др.

для барбитуратов характерна только лактам-лактимная таутомерия, так как атомы водорода метиленовой группы замещены углеводородными радикалами. однако барбитураты проявляют слабые кислотные свойства и легко образуют водорастворимые соли с одним эквивалентом натрия гидроксида.

Глава 32

24

Пиримидиновые основания. к пиримидиновым основаниям, входящим в состав нуклеиновых кислот, относят: урацил (2,4-дигидроксипиримидин), тимин (2,4- дигидрокси-5-метил-пиримидин)  и цитозин (4-амино-2-гидроксипиримидин). Эти соединения являются таутомерными веществами и существуют в лактамной и лактимной формах.

как правило, в равновесии преобладает лактамная форма. урацил, тимин

ицитозин представляют собой высокоплавкие (т. пл. > 300 с) бесцветные кристаллические вещества, малорастворимые в воде, нерастворимые в этаноле

идиэтиловом эфире. в клетках организма пиримидиновые основания находятся в виде N-гликозидов рибозы или дезоксирибозы (см. подразд. 36.1).

Витамин В1 (тиамин). витамин в1 содержит в своей структуре два гетероциклических кольца — пиримидиновое и тиазольное, связанные через метиленовую группу.

Полученный из природных источников или синтетически витамин в1 представляет собой замещенную аммониевую соль. витамин в1 содержится в дрожжах, пшеничном хлебе, фасоли, горохе, сое, меньше — в картофеле, моркови, капусте. При недостатке витамина в1 в организме развивается заболевание «бери-бери», получившее распространение в ряде стран азии и индокитая, где основным продуктом питания является очищенный рис.

витамин в1 — бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. водные растворы тиамина в кислой среде выдерживают нагревание до высоких температур без снижения биологической активности. в нейтральной

ищелочной средах витамин в1 при нагревании быстро разрушается.

вживотных тканях свободный витамин в1 содержится в небольших количествах. физиологически активной формой витамина B1 в живых организмах является кофермент кокарбоксилаза (тиаминдифосфат), входящий в состав ферментов, участвующих в процессах углеводного обмена.

Глава 32

28

а также как антисептическое лекарственное средство в виде 1—3 %-ных спиртовых растворов.

32.9. КОнденсирОванные сисТеМы геТерОциКлОв

важное значение из этой группы гетероциклов имеют широко распространенные в природе соединения пуринового и птеридинового рядов.

32. .1. ПУрИн

Пурин (имидазо[4,5-d]пиримидин) представляет собой конденсированную гетероциклическую систему, состоящую из пиримидинового и имидазольного колец. исторически сложившаяся нумерация атомов пуринового ядра не отвечает общим правилам нумерации конденсированных систем, но является общепринятой.

СПОСОБЫ ПОлУЧенИя

Пурин и его производные получают конденсацией  4,5-диаминопиримидинов  с карбоновыми кислотами (метод Траубе):

ФИЗИЧеСКИе СВОЙСТВа

Пурин — бесцветное кристаллическое вещество (т. пл. 217 с), хорошо растворимое в воде, плохо — в ацетоне, диэтиловом эфире, хлороформе.

СТрОенИе И хИмИЧеСКИе СВОЙСТВа

Пурин является гетероароматическим соединением. его молекула имеет плоское строение и содержит замкнутую сопряженную систему, состоящую из 10 -элек- тронов, включая неподеленную пару электронов атома азота в положении 9, что соответствует правилу хюккеля (4n + 2, n = 2). наличие в структуре пурина имидазольного цикла сообщает ему ряд свойств, характерных для имидазола. так,

пурину свойственна азольная таутомерия :

ПяТИ- И ШеСТИЧленнЫе ГеТерОЦИКлИЧеСКИе СОеДИненИя

2

вкристаллическом состоянии нахождение атома водорода более вероятно

вположении 7.

аналогично имидазолу, пурин является амфотерным соединением и образует соли с сильными кислотами и основаниями:

атомы азота пиримидинового цикла, вследствие электроноакцепторного влияния друг на друга и участия в делокализации положительного заряда пуринийкатиона, не протонируются сильными кислотами.

ВажнеЙШИе ПрОИЗВОДнЫе ПУрИна

наиболее важными производными пурина являются оксо- и аминопурины. Оксопурины. Представителями оксопуринов являются мочевая кислота, ксан-

тин и гипоксантин.

Эти соединения образуются в организме в процессе превращения нуклеиновых кислот. Мочевая кислота, ксантин и гипоксантин являются таутомерными веществами. в результате лактам-лактимной таутомерии они существуют в двух таутомерных формах — оксоформе (лактамная форма) и гидроксиформе (лактимная форма). Поэтому в учебной и научной химической литературе оксопурины часто называют гидроксипуринами.