Н.А. Тюкавкина - Органическая химия (1125793), страница 49
Текст из файла (страница 49)
е. в и-положенне (схема превращений упрощена). Реакция открыта русским химиком А. Е. Чичибабиным и носит его имя. 372 !Ос 1бо.с н 'нн- йыя я-Анннотмрнанн Другим примером нуклеофильного замещения в ядре пиридина является реакция птдроксилнровання. При взаимодействии пиридина с гидроксидом калия в жестких условиях (при температуре 250— 300 "С) получается 2-гидроксипиридин.
Таттонарнн КОН ! т! я Гннронононрнан» парамон я Равновесие между 2-гидроксипиридином и пиридоном-2 представляет собой пример лактим-лактамной таутомерии, являющийся частным случаем протогропной таутомерии. Взаимопревращение таугомерных форм связано с переносом протона от гидроксильной группы, напоминающей фенольную ОН-группу, к основному центру — пиридиновому атому азота и наоборот.
Этот вид таутомерии характерен для азотсодержащих гетероциклов с фрагментом И=С вЂ” -ОН (сравните с енольным фрагментом С=С вЂ” ОН, легко изомеризующимся в кетонный фрагмент С вЂ” Сто О). Таутомеры представлены двумя формами— лактамной (от названия циклических амидов — лактамов) и лактимиой. Лантммнан Форма лантамнаа Форма Ароматическое пиридиновое ядро очень устойчиво к действию окислителей. Гомологи пиридина, как и гомологи бензольного ряда, окисляются без разрушения цикла. При этом получаются пиридинкарбоновые кислоты, имеющие важное значение в фармации. Например, Р-николин (3-метилпиридин) окисляется в н и коти новую ("придан-3-карбоновую) кислоту. 'ОО~ ~ Нннотмноааа ннонота а-Матнаонрнанн 373 Задание 14.2.
Напиаигге схему реакции получения изоиикстииоаой кислоты путем окисления т-николина (4-метилпиридииа). ~', восгв г Нннотииевид О а з м(с,.н~з Хлоявнтидднд нинтниновоя ннслоты Нооднвнин Производные изоникотиновой (пиридин-4-карбоновой) кислоты— из он и аз ид, фти в аз ид и др. — находят применение как противотуберкулезные средства. Оствтон ввиилннв 1 ! ! Ивоиинотиноввн ниолотв Иноннввид Фтнвввид Задание 14.3. Предложите путь синтеза изоииазила из изоиикотино вой кислоты и гидразина 1ЧНт)ЧНг 374 Амид никотиновой кислоты, н и к о т и н а м и д, известен под названием витамина РР. Никотиновая кислота является провитами ном, т.
е. предшественником витамина РР. Диэтиламид никотнновои кислоты, кордиа м и н, используется как стимулятор центральной нервной системы. Эти производные никотиновой кислоты легко по лучаются из самой кислоты. Вначале взаимодействие с тионилхлоридом ЯОС1, приводит к получению хлорангидрида никотиновой кислоты, который затем в реакциях с аммиаком или аминами образует соответственно незамещенный или замещенный амид. Насыщенный шестичлениый гетероцикл с атомом азота — пипенднн — входит в состав болеутоляющего средства п р о м е д о л а. Пипермдмн Проиедол Пириднновые и пиперидиновые кольца встречаются во многих алкалоидах н некоторых витаминах группы В, 14.1.2. ХИНОЛИН Хннолни — ароматическое соединение: подобно нафталину имеет плоский а-скелет и единую сопряженную систему из 1О р-электронов.
удовлетворяющую формуле Хтоккеля (4л+ 2 при н = 2). По химическим свойсувам хинолин во многом напоминает пиридин Он также обладает слабыми основными свойствами и образует хннолпниевые соли с сильными кислотами Хинолиниймдрооульаат Хмнолмн Наличие в молекуле хинолина двух колец — пнрндннового и бензольного — обусловливает ряд особенностей его химического поведения. В реакциях электрофильного замещения атаке легче подвергается бензольное кольцо, так как кольцо пиридина является ня-недостаточным».
Замещение протекает преимущественно в положения 5 илн 8. В реакции нуклеофильного замещения может вступать только пиридиновое кольцо хпнолина, в котором атакуются положения 2 н 4 (как и в пиридине), Реакция сульфнрованпя хинолииа лежит в основе получения 8 гндрокснхинолпна, который в виде сульфата под названием х н"о зол применяется как антпсептическое средство а д е .г а и,апа ~ ~ наои,т' г я Г' в воям Хнмолин-8-сульфонислоте Хинолнн 8-Гидронсилмнолин Задание 14.4. Напишите схему реакции образования хинозола (8 гнд. роксихинолинийсульфата). Антибактериальным действием обладают такие производны~ 8-гидроксихинолина, как э н т е р о с е п т о л (8-гндроксн-7-иод 5. хлорхинолин) и ни троксоп и н, или 5-НОК (8-гидроксн-5-нитро хинолин).
Последний может быть получен нитрованием 8-гидрокси хинолина. ОН ОН ОН Ннтоонсолнл Энтероселтол Задание 14.5. Какое из колец хннолнна легче вступает в реакцию нитровання, а какое — в реакцию гндроксилироааиия7 Напишите схемы обеих реакций. Бактерицидное действие средств на основе 8-гидрокснхинолина заключается в нх способности связывать в прочные комплексы ионы некоторых металлов (Со", Сц", Врм и др.).
Таким путем происходит выведение микроэлементов, необходимых для жизнедеятельносп~ кишечных бактерий, Комллвлс 3-мддоксихинолинв с ионом длтхвалатлното металла и Изокинолин является изомером хниотвлна, и их химические свойства очень сходны. Изохинолиновое ядро входит в состав достаточно сложных по структуре алкалоидов — папаверина (см. 14.4), морфина, кодеина. ядро хинолина также является составной частью ряда алкалоидов, наиболее значимые из которых — хинин (см. 14.4) и цинхоннн. ° Вопросы н у ~ р а ж н е н н я !. По каким критериям пирнлин н хинолнн относятся к ароматттческ1™ соединениям? Нарисуйте схемы перекрывания р-АО в пнрилиие и хннолн"с. 376 й Какой центр обусловливает основные н пуклеофильиые свойсгва рнрндннау Напишите уравнения реакций, где эти свойства проявляются З, Сравните реакционную способносп, пнридпна и бензола в реакдиях электрофпльиого заме)дення, исходя иэ электронного строения обоях соединений 4 ОхарактеризуГпе кисяотно-основные свойсгва 8-па)рокснхинслина н „впишите уравнения реакииГ~ получения его солей с кислотамн н щелочамн 5, Сильные окислители (перманганат калия или азотная кислота) в жес.тких условиях окисляют хннолин, причем более устойчивым оказываетсд обычно гетероцикл.
Напишите схему реакдии окисления хинолнна, я „оторой образуется лннолннояая кислота, н назовите последнюю по за)аестительиой номенклатуре 14.2. ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ДВУМЯ ГЕТЕРОАТОМАМИ В этой группе гетероциклнческнх соединений наиболее важными являются гетероциклы, содержащие два атома азота.
Они имеют общее название дназины и различаются взаимным расположением атомов азота. ©: Пиридваин Пиринидин Паранин Ша-дивани) (1,В-дивани) ()нкдиазин) Каждый из этих гетероцнклов содержит сопряженную шестиэлектронную систему. Наличие двух атомов азота в кольце еще больше, чем в пиридиие, понижает электронную плотность на атомах углеРода, что приводит к снижению активности диазинов в реакциях злектрофильного замещения и, напротив, облегчает реакции нуклеофильного замещения в сравнении с пиридином.
При этом уменьшается и основность диазннов; онн являются очень слабыми основаниями и образуют соли с одним эквивалентом сильной кислоты, несмотРя иа наличие двух центров основности. НС) 1 Н Пирнднннанларнд Парадна Среди производных диазинов, имеющих биологическое значение " применяемых в медицине, наиболее важными являются гидрокси- н 377 аминопроизводиые пирнмнднна. К ним в первую очередь относятся нукленновые основания и барбнтуровая кислота. Пиримндиновые нуклеиновые основания. Производные пиримид„ 'на — ура цил, тимин н ц итоз и н — называемые нуклеиновы мн основаниями. являются компонентами нуклеиновых кислот.
Этн производные существуют в лактнмной и лактамной таутомерныхформах, причем в равновесии преобладают лактамные формы. Урммип (2,4-днгндронаипирнмиднн( н ! Тими» (2,4-дигидронои-а-мптнппиримидин( Цнтоонн (4-панно-2-гидроноипиримидии( Б а р б и т у р о в а я кислота может существовать в нескольких таутомериых формах, три из которыхапр((велены на рис. 14.!. Здес~ проявляются сразу два вида таутомерни — пактам-ляктамная н кете енольная.
Следовательно, структуру барбитуровой кислоты можно представить и как 2,4,б-тригидрокснпнрнмидин (трнгндроксиформа) и как пиримидинтрион-2,4,6 (триоксоформа). Преобладающий т'(Уго мер барбнтуровой кислоты представляет собой триоксоформу, Под аижность атомов водорода, особенно в енольной п(дроксильной (РУ" пе, обусловливает кислотные свойства барбитуровой кислоты, кото рая является более сильной кислотой, чем уксусная. 373 Нетониыр Фрагмент Енояьныа Фраптент Н Н Лантимные Фрагменты тринмроионаорма Трионооеорма Рис. 14.1. Таутомерия барбитуровой кислоты.
Производные барбитуровой кислоты, содержащие заместители у атома С-5, называются барбитуратами и применяются в качестве снотворных средств. К ним относятся барбитял К = К' = С,Н,; фенобарбитал К = С,Н„К" = С,Н,; барбамил К = С,Н„К' = изо.С,Н„ (в виде натриевой соли) и многие другие.
О О О:='Й- у Н Лантамиаи Форма Лантимиая Форма Натриааая оояь Барбитураты барбитуратом Для барбитуратов невозможна кето-еиольная таутомерия, так как в молекуле отсутствуют атомы водорода при С-5. И все же барбитураты проявляют кислотные свойства (более слабые„ чем у барби- туровой кислоты) и со щелочами образуют водорастворимые натриевые соли. ° Вопросы и упражнения П Приведите строение диазииов и их названия. 2. Покажите соответствие пиримидииа критериям ароматичности, 3. Наличие какого структурного фрагмента обусловливает лактим-лактамную таутомерию? Покажите таутомериое равновесие иа примере тимина (5-мет.ияурацила). 4 Приведите в общем виде строение барбитуратов и охарактеризуйте их кислотные свойства. 37Я 14.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
