Гетероциклические соединения. Алкалоиды

Карагандинский Государственный Медицинский Университет

    Кафедра фармацевтических  дисциплин с курсом химии

 

 

 

 

                               СРС

Тема: Гетероциклические соединения. Алкалоиды .

 

 

                             Подготовила:.

                              Группа:

                              Проверила:.

 

 

 

                       Караганда 2013г

Содержание:

1. Введение

2. Классификация

2.1. Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом;

2.2. Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами;

2.3. Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом;

2.4. Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами;

3. Гетероциклы с конденсированной системой ядер

4.Алкалоиды

5.Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение:

«Гетерос» - по-гречески разный. Это циклические соединения, в кольца которых, кроме углеродных атомов входят атомы других элементов, например, азота, серы, кислорода (N,S,O) и др. они называются гетероатомами.

Эти соединения имеют большое биологическое значение, они распространены в природе в виде витаминов, алкалоидов, пигментов и других составных частей животных и растительных клеток, участвуют в построении аминокислот, входящих в состав белков; они входят в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Классификация 

2.1. Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом:

Важнейшими представителями являются следующие:  Фуран ,Тиофен ,Пиррол.

                                   

 

Все эти соединения в своем составе имеют по четыре углеродных атома и один гетероатом. У этих соединений имеются две двойные связи, между которыми имеется одинарная связь (это напоминает диеновые углеводороды с сопряженной системой двойных связей). Однако, в химическом отношении ионии больше напоминают ароматические соединения. Каждый углеродный атом у них затрагивает 3 электрона на образование обычных σ-свзей, то есть связей, образованных гибридизированными электронными облаками, а один электрон образует Р - электронное облако (в виде правильной восьмерки).

У гетероатома на образование σ-связей израсходовано два электрона, а еще два электрона образуют Р-электронные облака. В результате видим, то в ядре имеется 6 Р - электронных облаков, которые взаимно перекрываясь, образуют сплошное Р – электронное облако, как и в бензоле. Поэтому они и напоминают по свойствам ароматические соединения, особенно ярко они выражены у тиофена. Как и у ароматических соединений, у них прочное ядро – при обычных химических реакциях не разрывается. И более характерными для них являются реакции замещения атомов водорода.

Фуран

 1.Получение

Наиболее доступным производным фурана является фурфурол. Его получают из растительных отходов, содержащих пентозаны, обработкой их разбавленной серной кислотой с последующей перегонкой с водяным паром.

2. Свойства

Фуран проявляет ацидофобные свойства. При действии концентрированной серной кислоты он полимеризуются. Разбавленные кислоты вызывают гидролитическое расщепление кольца с образованием 1,4-дикарбонильных соединений.

 

ТИОФЕН

Тиофен содержится в каменноугольной смоле и является спутником коксохимического бензола (присутствует в количестве 0,5%). По ряду физических и химических свойств тиофен очень близок к бензолу: температура кипения тиофена 84оС, бензола 80оС; запах чистого тиофена напоминает запах бензола, очень близка их склонность к реакциям нуклеофильного замещения. Тиофен - наиболе аромаатический из пятичленных гетероциклов.

1. Получение

В промышленности тиофен производят по реакции ацетилена с сероводородом при 400оС или из н-бутана и серы в газовой фазе:

2. Свойства

Тиофен, в отличие от фурана и пиррола, не дает с обычными кислотами тиониевых солей и, следовательно, в кислой среде не утрачивает ароматических свойств. Он не обладает ацидофобностью.

Тиофен легко вступает в характерные для ароматических соединений реакции электрофильного замещения. Механизм этих реакций аналогичен механизму соответствующих реакций фурана:

 

3. ПИРРОЛ

Пиррольное кольцо входит в структуру многих важных природных соединений, таких как гемин, хлорофил и др.

1. Получение

Пиррол содержится в каменноугольной смоле и костном масле. В лаборатории его можно получать сухой перегонкой аммонийной соли слизевой кислоты или перегонкой сукцинимида с цинковой пылью:

2. Свойства

Пиррол представляет собой бесцветную темнеющую на воздухе жидкость с т. кип. 131оС. Характерной для соединений ряда пиррола является их способность окрашивать в красный цвет смоченную в соляной кислоте сосновую лучину. Отсюда и название “пиррол” [“красное масло”].

 

Кислотно-основные свойства:

Пиррол, как и фуран, проявляет ацидофобные свойства. При действии кислот он протонируется и полимеризуется. Пиррол является слабым основанием и одновременно очень слабой кислотой, более слабой, чем фенол. Он реагирует с КОН при сплавлении:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 .Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами

К ним относятся :Имидазол, Тиазол

1.Имидазол:

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИМИДАЗОЛА:

Имидазол - более сильное основание, чем пиррол. Амфотерность приводит к тому, что его участие в той или иной реакции зависит от среды: в кислой среде кольцо заряжается положительно, в щелочной - отрицательно.

Реакции электрофильного замещения протекают либо по атомам азота, либо по атомам углерода, но наиболее предпочтителен первый вариант.

Такой механизм реакции требует наименьшие энергетические затраты.

Производные имидазола могут вступать в реакцию с галоидным алкилом с образованием солей:

Однако помимо реакций электрофильного замещения молекула имидазола может вступать и в реакции нуклеофильного замещения:

Для имидазола возможны и специфические реакции: металлирование и карбоксилирование:

Имидазол также может вступать в конденсацию с альдегидами:

ФЕНИЛМИМДАЗОЛИЛЭТИЛЕН.

К простейшим производным имидазола относят:

 

1) 2-нитороимидазол. Это белое кристаллическое  вещество, растворяющееся в воде  и органических растворителях. Является  очень сильным антибиотиком, однако  из-за своей токсичности в настоящее  время в медицине не применяется.

 

2) Мерказолил или 1-метил-2-меркаптоимидазол. Другое название этого вещества - тиамазол. Это белый или желтоватый кристаллический порошок со слабым специфическим запахом и горьким вкусом. Является синтетическим антитиреоидным средством, то есть вызывает уменьшение синтеза тироксина в щитовидной железе, благодаря чему оказывает специфическое лечебное действие при её гиперфункции. Применяют при диффузном токсическом зобе.

 

К более сложным производным имидазола относятся:

1) Нафтизин или 2-(б-нафтилметил)-имидазолина нитрат. Другое название вещества - санорин. Это белый с желтоватым оттенком кристаллический порошок, трудно растворим в воде. Нафтизин - прекрасное сосудосуживающее средство, поэтому его в основном применяют при острых ринитах, при воспалении гайморовых пазух, для остановки носовых кровотечениях, при аллергических конъюнктивитах.

2) Галазолин или 2-(4-третбутил-2,6-диметилбензил)-имидазолина хлорид. Другое название - отривин или ксилометазолин. По своему действию близок к нафтизину. Применяется при ринитах, ларингитах, синуситах, воспалениях гайморовой пазухи, сенном насморке и других заболеваниях полости носа и горла.

 

3) Клофелин или 2-(2,6-дихлорфениламино)-имидазолина гидрохлорид. Другие названия: Гемитон, Катапресан. Это белый кристаллический порошок, растворимый в воде. Клофелин является хорошим б-адреноблокирующим средством, поэтому его назначают в качестве антигипертензивного средства при различных формах гипертонии, а в глазной практике - для лечения глаукомы.

 

4) Фентоламин или 2-[N-пара-толил-N-(мета-оксифенил)-аминометил]-имидзолина гидрохлорид. Это белый или кремовый порошок, мало растворимый в воде. Фентоламин как и клофелин относится к группе б-адреноблокаторов, то есть блокирует адренорецепторы., поэтому его применяют при расстройствах периферического кровообращения (болезнь Рейно, акроцианоз и др.), при лечении трофических язв конечностей, пролежней, отморожений и т.д. Фентоламин усиливает секрецию инсулина, вследствие чего может быть полезен больным сахарным диабетом.

 

5) Метиамид или 1-метил-2-[2-(5-метилимидазол-4-лил)-метилтиоэтил]мочевина. Является первым из известных Н2-блокатор, предложенный в качестве лекарственного препарата. Однако он не нашёл применения в связи с большим числом побочных явлений (агранулоцитз и др.)

 

6) Этимизол или бис-(метиламид)-1-этилимидазол-4,5-дикарбоновой кислоты. Это белый кристаллический порошок, мало растворимый в воде. Оказывает стимулирующее влияние на дыхательный центр и относится к группе дыхательных аналептиков, активизирует адренокортикотропную функцию гипофиза, что приводит к повышению уровня глюкокортикостероидов в крови, улучшает краткосрочную память, способствует повышению умственной работоспособности. Применяют при отравлении наркотиками, после хирургического наркоза, и др.

7) Миконазол или 1-[2,4-дихлор-в-(2,4,-дихлорбензолокси)-фенэтил]-имидазол. Другое название - альбистат, гонофит, дерманистат. Применяют при поражении кожи и ногтей дерматофитами и грибками, сопровождающихся воспалениями. Эффективен при микозах с суперинфекцией грамположительными бактериями.

8) Мазиндол или 5-(4-хлорфенил)-2,5,-дигидро-3Н-имидазол-[2,1-а]-изоиндол-5-ол. Другое название - теренак, теронак. Обладает анорексигенным и антидепрессивным действием, так как является эффективным б-адреноблокатором. Применяют в комплексной терапии ожирения.

2.Тиазол

ПОЛУЧЕНИЕ ТИАЗОЛА

Химия тиазола хорошо изучена и методы синтеза тиазола и его производных тщательно разработаны. Общий способ их получения является взаимодействие б-галогензамещённых альдегидов и кетонов с амидами тиокислот:

СТРОЕНИЕ ТИАЗОЛА

Тиазол - гетероцикл с хорошо выраженными ароматическими свойствами. Тиазол устойчивее имидазола в энергетическом отношении, о чём говорит число резонансных структур:

Молекулярная диаграмма тиазола:

На основании этого можно сделать вывод о распределении электронной плотности. Положительный заряд на атоме серы говорит о наличии экранирующего эффекта в электронной оболочки атома и сильной делокализации его внешних электронов. Отрицательный заряд на атоме азота и положительный - на атоме серы согласуются с экспериментальными фактами: электрофильность атома возможна по атому серы, по атому азота не идёт; нуклеофильное замещение легче всего идёт по второму атому углерода из-за повышенной электронной плотности.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТИАЗОЛА:

Тиазол - слабое основание, но он образует устойчивые соли:

Реакции нитрования, сульфирования и галогенирования протекают с трудом. Но нитрование в положении 5 идёт легче при наличии в положении 2 аминогруппы. Тиазол может окисляться пероксидами с образованием N-оксидов:

НЕКОНДЕНСИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ТИАЗОЛА:

Среди неконденсированных производных выделяют как лекарственные препараты, так и биологически активные вещества, такие как витамин В1.

1)Норсульфазол или 2-(пара-аминобензолсульфамидо)-тиазол. Другое название - амидотиазол, асептоцил, азосептал и др. Это белый или слегка желтоватый кристаллический порошок без запаха, мало растворим в воде. Эффективен при инфекциях, вызванных гемолитическим стрептококком, пневмококком, гонококком, кишечной палочкой. Применяют при пневмонии, церебральном менингите, сепсисах и др.

2) Тиамин (витамин B1) или 4-метил-5-в-оскиэтил-N-(2-метил-4-амино-5-метилпиримидил)-тиазолий хлорида гидрохлорид. Это белый кристаллический порошок, имеющий слабый запах дрожжей, легко растворим в воде. Применяют как специфическое средство для предупреждения и лечения гипо- и авитаминоза B1. В некоторых случаях применяют для лечения неврита, радикулита, невралгии, периферического паралича, при язве желудка и 12-перстной кишки, при атонии кишечника, заболевании печени, при дистрофии миокарда, дерматозах. Суточная доза - около 2 мг.

3) Фталазол или 2-(пара-фталаминобензосульфамидо)-тиазол. Это белый с желтоватым оттенком порошок, нерастворимый в воде. Применяют при дизентерии, колитах, гарстроэнтеритах, при оперативных вмешательствах на кишечнике, для предупреждения гнойных осложнений.

КОНДЕНСИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ТИАЗОЛА

1) 2-меркаптобензтиазол. Это светло-жёлтые  моноклинные иглы, растворим в  воде. Ингибирует полифенолоксидазу путём образованием хелатных комплексов с медью. Используется с цистеином или меркаптоэтанолом при выделении митохондрий.

 

2) Амиказол или 2-диметиламино-6-диэтидаминоэтокси-бензтиазола дигидрохлорид. Другое название - астерол, ателор, димазол. Это белый или слегка желтоватый кристаллический порошок, легко растворимый в воде, гигроскопичен. Является противогрибковым препаратом, эффективным в отношении дерматофитов и дрожжеподобных грибов рода Кандида. Применяют при эпидермофите стоп и других грибковых поражениях гладкой кожи.

 

3) Дитиазанин или 3-этил-2-[5-(3"-этил-2-бензотиазолинилиден)-1,3-пентадиенил]-бензотиазолий йодил. Другое название - делвес, нетоцид, телмецид. Относится к группе красителей (синий цианиновый). Применяется для лечения трихоцефализа, стронгилоидоза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом: органические циклические соединения, имеющие как минимум один шестичленный цикл, в состав которого входит как минимум один гетероатом.

Пиридин:

Пиридин C5H5N - простейший шестичленный ароматиче­ский гетероцикл с одним атомом азота. Его можно рассматривать как аналог бензола, в котором одна группа СН заменена на атом азота.