29.1. Конденсированные гетероциклы с одним гетероатомом.

Это соединения:

и ндол кумарон бензотиофен карбазол

бензпиррол, бензфуран

,-бензпиррол

В природе наибольшее значение имеет индол: он находится в каменноугольной смоле (до 3-х %), из которой он извлекается в промышленных масштабах, входит в состав эфирных масел (например, цветов апельсинов), аминокислоты триптофана (-индолилаланин) и др. К производным индола относится природный краситель индиго, стимулятор роста растений гетероауксин (-индолилуксусная кислота) и т.д.

29.1.1. Методы синтеза.

29.1.1.1. Получение из анилина и ацетилена.

29.1.1.2. Внутримолекулярная конденсация.

29.1.2. Химические свойства.

И ндол является ароматическим соединением, поскольку, как и нафталин, имеет 10 -электронов (правило Хюккеля). Поэтому для него характерны реакции электрофильного замещения в -положение:

П ричина такого замещения - -комплекс в -положении стабильнее, чем

-комплекс в -положении:

При этом в --комплексе бензольное кольцо не имеет возможности сопрягаться с остатками -структуры пиррольного кольца и сохраняет свою ароматичность и стабильность комплекса в целом, тогда как в --комплексе такое сопряжение, приводящее к нарушению ароматичности, делает этот комплекс менее выгодным.

Из производных индола большое значение имеют кислородсодержащие соединения – производные индолина:

И ндолин -оксиндол -индоксил изатин

(2,3-дигиро- (индолинон-2) (индолинон-3) (индолиндион-2,3)

индол)

В промышленности -индоксил можно получать следующим способом:

 -Индоксил способен к кето-енольной таутомерии:

-Индоксил встречается в некоторых растениях из Индии в виде глюкозида индикана:

П ри гидролизе этого глюкозида в воде в килой среде образуется -индоксил. На воздухе он легко окисляется, образуя краситель индиго:

И ндиго в воде не растворяется, перед крашением ткани его восстанавливают до растворимого и бесцветного лейкоиндиго:

Ткань пропитывают лейкоиндиго в кубе, где идет восстановление индиго, лейкоиндиго закрепляется на ткани за счет химического взаимодействия, а затем ткань вывешивается на воздухе или обрабатывается окислителем, вследствие чего закрепленное лейкоиндиго окисляется до индиго.

29.2. Пятичленные гетероциклы с несколькими гетероатомами.

Гетероциклические соединения этой группы можно разделить на соединения с одинаковыми и разными гетероатомами, на конденсированные с бензольными ядрами и не конденсированные:

Пиразол имидазол 1,2,3-триазол изоксазол оксазол тиазол

1,2-диазол 1,3-диазол 1,2-окс- 1,3-окс- 1,3-тиазол

азол азол

б ензимидазол бензоксазол бензтиазол

Некоторые из их производных встречаются в природе, другие используются в качестве лекарственных средств.

29.2.1. Пиразол.

Пиразол практически не входит в природные соединения, но ряд его производных, получаемых синтетически, являются важными лекарственными средствами. Это производные пиразолонов.

Пиразол можно получить из ацетилена и диазометана:

В отличие от пиррола пиразол не проявляет ацидофобных свойств. Он основание, где основным центром является атом азота, не связанный с атомом водорода.

Пиразол обладает ароматическим характером – он еще легче, чем тиофен, сульфируется и нитруется в положение 4, очень стоек к окислению.

Кислородсодержащее производное пиразола – пиразолон: (в таутомерных формах):

Один из методов получения производных пиразолона – взаимодействие ацетоуксусного эфира с фенилгидразином:

3-метил-1-фенилпиразолон-5

Е го производные (жаропонижающие и обезболивающие средства):

Антипирин амидопирин (пирамидон)

К этим же производным относится и аналгин:

29.2. Имидазол.

Имидазол, в отличие от пиразола, очень распространен в природе и играет очень важную биологическую роль. Например, аминокислота гистидин содержит имидазольное кольцо. При декарбоксилировании гистидина в организме образуется амин гистамин:

Гистидин гистамин

Гистамин – биогенный амин, принимающий участие в регуляции жизненных функций организма.

Производное имидазола, бензимидазол, входит в состав витамина В₁₂, а также синтетических лекарственны препаратов, например, дибазола:

Дибазол проявляет сосудорасширяющее, спазмолитическое и гипотензивное действие (снимает спазм и снижает артериальное давление).

И мидазол можно синтезировать при нагревании глиоксаля, формальдегида и аммиака:

Имидазол является более сильным основанием, чем изомерный ему пиразол, проявляет свойства нуклеофила:

имидазолий хлорид

N-метилими- N-метилимидазол

дазолий иодид

И мидазол вступает в реакции электрофильного замещения в положение 4 (сульфирование, нитрование, галогенирование). В отличие от пиразола проявляет слабые кислотные свойства и реагирует с магнийорганическими и другими металлоорганическими соединениями, что используется в органическом синтезе:

Лекция № 30. ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ

Шестичленные гетероциклы можно рассматривать как производные бензола, в молекулах которого фрагменты СН замещены атомами азота, кислорода или серы. Они бывают как с изолированными, так и с конденсированными ядрами. Для биохимиков наибольший интерес представляют гетероциклы, содержащие азот.