Гетероциклді қосылыстар

Қарағанды Мемлекеттік Медицина Университеті 
Химия курсы және фармацевтикалық пәндер кафедрасы

 

СӨЖ

Тақырыбы: Гетероциклды қосылыстар.

Орындаған: Сейдалина Асем

114 топ ЖМФ

Тексерген: Реметова Н.С.

 

 

ҚАРАҒАНДЫ2012ж

жоспар

 

• Кіріспе 
• Негізгі бөлім
• Бір гетероатомды бесмүшелі гетероциклді қосылыстар
• Екі гетероатомды бесмүшелі гетероциклді қосылыстар
• Бір гетероатомды алтымүшелі гетероциклді қосылыстар
• Екі гетероатомды алтымүшелі гетероциклді қосылыстар
• Жетімүшелі гетероциклді қосылыстар
•        Қорытынды
•        Қолданылған әдебиеттер

 

Кіріспе  

 

• Гетероциклды қосылыстар – сақиналы молекулалар, сақина құрамында көміртек атомынан өзге бір немесе бірнеше гетероатомы бар органикалық қосылыстар. Қазіргі кезде периодтық жүйедегі көптеген элементтердің қатысуымен түзілетін гетероциклды қосылыстар белгілі. Олардың ішінде оттек, азот, күкірті бар гетероциклды қосылыстар маңызды қызмет атқарады.

 

Гетероциклды  қосылыстардың көпшілігі биологияда, медицинада, ауыл шаруашылығында маңызы зор. Олар маңызды табиғи өнімдердің құрамына енеді. Мысалы, өсімдіктердегі хлорофиллде, нуклеин қышқылдарында, көптеген дәрумендерде, антибиотиктерде  және алкалоидтарда кездесуі.  

Гетероциклды  қосылыстардың классын бес және алтымүшелі гетероциклды қосылыстар құрайды. Оларға, көп жағдайда химиялық айналуларда  өзгермейтін, гетероциклды сақинаның  жоғары тұрақтылығы тән. Гетероцикл мен бензол сақиналары конденсирленген  гетероциклды қосылыстар кең таралған.

Бір гетероатомды бесмүшелі гетероциклді қосылыстар  

 

• Гетероатомның болуы гетероциклді қосылыстарды ароматты қосылыстардан және бензолдан ерекше етеді, оларға өздеріне тән қасиет береді. Бесмүшелі гетероциклдерде электрондық бұлт гетероатомнан сақинаға қарай ығысады. Сондықтан фуран, пиррол және тиофенде бензолмен салыстырғанда электрон тығыздығы артады.

 

• Алтымүшелі гетероциклдерде кері құбылыс байқалады: көміртек атомымен қос байланыс арқылы байланысқан азот атомының электртерістілігі үлкен болуына орай, бензолмен салыстырғанда пиридин сақинасында электрон тығыздығы кеміген.

 

Гетероциклдерді атау үшін келесі номенклатура пайдаланады.  

 

Гетероатомның табиғаты келесідей аталады.

• окса – (О)
• тиа – (S)
• аза – (N)

        Сақинаның өлшемі келесі түбірмен өрнектеледі.

• ир – (3)
• ет – (4)
• ол – (5)
• ин – (6)

•  Қанығу дәрежесі келесі суфикстермен өрнектеледі:
• идин – (N атомы бар қаныққан сақина)
• ан – (N азот атомысыз)
• ин – (қанықпаған сақина)
•         Соған байланысты атауларда кейбір қысқартулар енгізіледі.
• Азиридин – азапиридин, этиленимин.
• Оксиран – оксапран, этилен окисі.
• Азетидин – азолтидин.
• Азол – азаолин, пиррол.
• Азин – азаинин, пиридин.

Бір гетероатомды гетероциклді қосылыстарда нөмірленуді  осы гетероатомнан бастайды. Егер сақинада бірнеше гетероатом болса  онда, нөмірленуді келесі тәртіппен  іске асырады: O, S, N. Егер сақинада NH –  тобы және үшіншілей азот атомы болса, онда 1 деген санмен NH белгіленеді, яғни келесі тәртіп орындалады: O, S, NH, N.  

Конденсирленген сақиналы қосылыстар (кумарон, индол, хинолин) үшін әдетте арнайы атаулар пайдаланылады. Бұл қосылыстар молекулаларды құруға қатысқан сақиналардың табиғаты бойынша  аталады. Ол үшін гетероциклдің алдына гетероциклді емес ядроға сәйкес келетін  бензо-, нафто және т.б. пристафкалар қойылады.  

  
 
 
Егер конденсирленген жүйелерде гетероатом сақинаның конденсацияланған орынның жанына орналаспаса, онда гетероатомның нөмірі кіші болатындай етіп, соның қасындағы атомнан басталып нөмірленеді.  

Пиррол  және фуран протонды қышқылдардың қатысында  шайырланады, яғни ацидофобты (қышқылдан  қорқамын) қасиет танытады.  
Фуранның ең маңызды туындыларына фурфурол жатады. Ол фуранның маңызы туындыларын синтездеуге пайдаланатын бастапқы өнім қызметін атқаратын альдегид.  
Фурфуролды фуранды сақинасы бар дәрілік заттарды алу үшін қолданады.  

Пирролдың туындылары үлкен маңызға ие. Оларға өсімдіктердегі хлорофилл, қандағы  гем, оттегі пигмент заттары жатады. Пирролдың тотықсызданған сақинасы көптеген алкалоидтардың және ақуызды  құрайтын аминоқышқылдардың құрамында  кездеседі.  
Пиррол ароматты қасиетке ие. Ол азотта бос жұп электроны болуына орай әлсіз негіздік қасиет танытады.  

Екі гетероатомды бесмүшелі гетероциклді қосылыстар  

 

• Бесмүшелі сақинаға екінші гетероатомды енгізгенде электрон тығыздығының таралу симметриясының бір гетероатомды бесмүшелі сақинасында электрондардың делокализациялану дәрежесінің кемуін дипольдік кезде шамаларын салыстыру арқылы анықтауға болады.
• Екі гетероатомды бесмүшелі гетероциклдердің ішіндегі қарастыратынымыз екеуі де немесе кемінде бір гетероатомы азот болатын азолдар. Азолдарға жатады: пиразол, имидазол, итазол, оксазол, изоксазол.

 

Азолдар – балқу мен қайнау температуралары  жоғары және полюсті еріткіштерде ерігіш, полюссіз еріткіштерде ерігіштіктері  төмен қосылыстар.  
Азолдар – әлсіз азотты негіздер. Негіздік қасиеттері пиримидиндік азот атомындағы жұптаспаған электрондардың болуымен түсіндіріледі.  
       Электрондық ароматты жүйесінің болуына байланысты азолдар ароматты қасиетке ие.  

Пиразол және имидазол тұздары ионды құрылысқа  ие. Бұлар едәуір тұрақты қосылыстар, себебі катиондағы оң мен аниондағы  теріс зарядтар делокализацияланған.  
Пиразол және имидазол амфотерлі сипатына орай pH ортаға байланысты реакцияға бейтарап молекула түрінде де, анион немесе катион түрінде де кірісе алады.  

Имидазолдың негізділігі басқа азолдардан жоғары. Бұл басқа азолдардың катиондармен салыстырғанда симметриялы ион  имидазолдың тұрақтылығымен түсіндіріледі. Пиразолда пиридинді азоттағы бос  электрон жұбы электростатикалық әрекеттесулер  әсерінен қасында орналасқан азотпен  байланысып, оның негізділігін төмендетеді.  

Пиразол табиғатта кездеспейді. Пиразол  және оның барлық туындыларын синтетикалық жолмен алады.  
Пиразол тотығуға өте берік. Пирозолдың қос байланыстары жартылай немесе толық гидрленеді. Осы қасиетіне байланысты пиразол туындылары негізіндегі дәрілік заттар екі топқа бөлінеді:  
пиразолин туындылары (жартылай гидрленген пиразол)  
пиразолидин туындылары (толық гидрленген пиразол)  

Гистидин  – гетероциклді аминқышқыл. Ақуыздар гидролизге ұшырағанда түзіледі. Ол гемоглобиннің  ақуыз бөлігі глобинде ұшырасады. Ақуыз  құрамында кездесетін барлық аминқышқылдар  сияқты гистидин де L –конфигурацияға  жатады.

Гистамин  гистидинге шіріткіш (шіру) бактериясы әсер еткенде түзіледі. Ол да гетероциклді амин қатарына жатады. Ол қан тамырларын кеңейтетін, аса улы зат. Гистидин мен гистаминнің биологиялық  функциясы имидазол молекуласының  амфотерлігімен тікелей байланысты. Ол жағдайға тәуелді донор да, акцепторда бола алады. Имидазолдар ароматты қосылыстарда кездесетін барлық электрофилді орынбасу реакциясына түсе алады, яғни галогенденеді, сульфирленеді, нитрленеді.  

Имидазол  күшті негіз, ол пиридиннен де күштілеу, күшті қышқылдармен қатты тұз  түзеді. Алайда, ол өзіндегі N – H байланысы  есебінен қышқылдық та сипат көрсетеді.  
Антибиотиктер туралы ілім пенициллин ашылған соң өз бастауын тапты. 1929 жылы ағылшын микробиологы А.Флеминг зеңді саңырауқұлақ Penicillum notatum бактерияның өсуін тоқтататынын анықтады. 1941 жылы ағылшын биологтары Г.Флори және Э.Чейн зеңді саңырауқұлақтан кристалдық пинициллинді натрий тұзы ретінде алды.  

Совет Одағында пенициллин 1942 жылы Бүкілодақтық тәжірибелік  медицина институтында З.В.Ермольеваның басшылығымен алынды. Ұлы Отан соғысы жылдары пенициллин мыңдаған адамдардың өмірін сақтап қалды. Қазіргі кезде  пенициллиннің бірнеше туындылары белгілі.  
Молекулада карбоксил тобының болуы пенициллиндерге күшті қышқылдық қасиет береді, соған орай олар сілтілермен, сілтілік жер металдармен және органикалық негіздермен тұздар түзеді.  

Медицина  тәжірибесінде пенициллин тобының  табиғи да, жартылай синтетикалық да препараттары пайдаланылады.  
Пенициллин тобындағы препараттар – инфекцияны тудыратын бактерияларға қарсы құнды химиотерапиялық дәрі. Пенициллиндердің антибактериялық қабілеті, микроорганизмдердің жасуша қабырғасының биосинтезін тежеуімен түсіндіріледі.  

Жартылай  синтетикалық пенициллиндер қышқылдық  гидролизге тұрақты және асқазан  сөлінің әсерінен бұзылмайды, сондықтан  оларды ішке қабылдауға болады. Сонымен  қатар, олар көптеген бактерияларға  қарсы активтілігі жоғары және жан  – жақты әсерлі антибиотиктерге  жатады.  

Бір гетероатомды алтымүшелі гетероциклдер  

 

Кумарин (– хромон) – өсімдіктерде кездесетін  пиронның туындысы. Оны синтетикалық жолмен натрий ацетаты қатынасуы  арқылы сірке ангидриді мен салицил  ангидридін әрекеттестіріп алады.

Ол 68°С балқитын, мөлдір түсті кристалл. Оның иісі өте ұнамды болғандықтан, түрлі  сусындар мен шырындарды әзірлегенде  пайдаланады. Оның көптеген туындылары да өсімдік құрамында кездеседі.

 

 Хромон (бензо –гамма  – пиронның ядросы, өсімдіктің гүлі мен басқа жерінде кездесетін, флавон және соған ұқсас заттар – табиғи бояулар қатарындағы, Е дәрумендердің молекуласы құрамына енеді.  
Токоферолдер – жануарлардың көбеюіне қажетті аса құнды табиғи заттар. Қазіргі кезде, Е дәрумендердің әсері бар, құрылымы бойынша өзара жақын және ішінара бір – біріне изомер болып келетін жеті қосылыс белгілі.

Рутин –  гликозид, дәрілік зат. Ол Д –  глюкопироноза мен 6-дезокси-4-маннозадан (L-рамнозадан) құралатын дисахарид  пен кверцетиннен түзіледі.  
Хинолин – түссіз майлы сұйық зат. Ол суда нашар ериді. Ерекше иісі бар. Оның негіздігі пиридиндікінен де нашар. Әдетте, хинолин гомологтарындағы бүйір тізбек тотығады.

Екі гетероатомды алтымүшелі гетероциклдер  

 

Екі гетероатомды алтымүшелі гетероциклдердің ішіндегі практикалық маңыздысы екі азот атомдары бар алтымүшелі гетероциклдер  диазиндер.

 

Диазиндер

Гетероатомдардың  орналасу ретімен ерекшеленетін  диазиндердің үш құрылымдық изомерлері бар пиридазин, пиримидин және пиразин.

 

Пиридинге ұқсас, диазиндер айқын ароматтылық  қасиет танытады.  
Алтымүшелі гетероциклге екінші электрон акцептор гетероатомды енгізгенде сақинада электрон тығыздығын пиридин молекуласымен салыстырғанда кемиді. Соның нәтижесінде диазиндердің реакциялық қабілеті электрофилдерге қатысты кемиді де, ал нуклеофилдерге қатысты артады. Электрофильді орынбасу реакциялары диазин сақинасы электрдонорлы орынбасарламен активтелген жағдайда ғана жүруі мүмкін.  

Алтымүшелі  гетероциклдер екі әртүрлі өзге атомды болуы мүмкін. Өкілдері:  
Оксазин  
Тиазин  

Жетімүшелі  гетероциклді қосылыстар

 

Құрамында бір гетероатомы болатын жетімүшелі гетероциклді жүйелерге оксепин (оттекті), тиепин (күкіртті) және азепин (азотты) жатады.

Оларда  ароматтылық жоқ, құрылымы жазық  емес, сондықтан да олар өздерін  полиендер сияқты ұстайды.

Жетімүшелі  гетероциклдер бес- және алтымүшелілердей табиғатта жиі кездеспейді, әйтсе  де олар нақтылы зерттелінген. Оралдың  арасындағы кейбіреулері жүйке ауруларын  емдеуге қолданылады.