Download - 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek
![Page 1: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/1.jpg)
21. Előadás
Heterociklusos vegyületek
![Page 2: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/2.jpg)
HETEROCIKLUSOS VEGYÜLETEK
Felosztás:
1. telített – telítetlen
2. heteroatomok száma
3. gyűrűk száma
4. heteroatomok milyensége (N, O, S, P, As, Si)
I. Monociklusos, egy heteroatomos vegyületek
CH1
CH2
O3
CH4
CH5
CH1
CH2
S3
CH4
CH5
NH
N
CH2
CH2
OCH2
CH2
CH2
CH2
NH
CH2
CH2 CH2
CH2
CH2
NH
CH2
CH2CH2
CH2
SCH2
CH2
furán*
oxol
tiofén*
tiol
pirrol*
azol
piridin*
azin
O S NH
N
tetrahidrofurán*
oxolán
tetrahidrotiofén*
tialán
pirrolidin*
azolidin
piperidin*
perhidroazin
O oxa-
S tia-
N aza-
![Page 3: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/3.jpg)
II.Monociklusos, két heteroatomos vegyületek
oxazol tiazol imidazol
III. Biciklusos, kondenzált heteroatomos vegyületek
NH
N
N
N
NH
N
N
N
N
N
indol(triptofánban)
purin (DNS, RNS-ben)
pteridin (folsavban)
kinolin
(hisztidinben)
2
N3
O1
5
4
2
N3
S1
5
4
2
N1
NH3
4
5
(DNS, RNS-ben)
N3
2
4
N1
5
6
pirimidin
3
2
4
N1
5
6
pirazin
N
izokinolin
N
![Page 4: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/4.jpg)
IV. Tri-, ...-ciklusos, heteroatomos vegyületek
N
akridin
N
NH
CH3
O
NH5C2 C2H5
lizergsav-dietilamid (LSD)op. 80-85°C
(anyarozs alkaloid)
N
NCH2
R2 - N CO
HN CH
COOH
(CH2)2
COOH
N
NH2N
R1
Folsav analógok
R1 = OH, R2 = H folsav R1 = NH2, R2 = H aminopterin R1 = NH2, R2 = CH3 amethopterin, methotrexat
![Page 5: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/5.jpg)
Elektronszerkezet
Aromás jelleg (pirrol, furán, tiofén)
Q
Q = :N , :S: , :O:
EN = 2,5 3,0 3,5
S > N > O
- I effektus
K effektus
NH
-
-
- 0,15
+
.. S+ 0,2
O+ 0,3
N+ 0,38
piridin
N
+
- 0,58
+ 0,15+ 0,15
+ 0,18
NH
N+
HN
+
HN
+
HN
+
H
NH
..
„egyenletes” valóságos elektroneloszlás
- 0,04
N
+
N-
N-
+ +
N-
N
+ 0,05
![Page 6: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/6.jpg)
Téralkat
Kötéshossz : S-C > N-C > O-C
![Page 7: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/7.jpg)
Fizikai tulajdonságok
![Page 8: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/8.jpg)
Kémiai reakciók
1. Sav-bázis sajátság
nem bázis, nem sav
+H+
-H+
megszűnik az aromás jelleg
aromás marad
H-híd: pirrol, imidazol, purin
piridin
OH+
O+H+
-O-H+
K
K+
½ H2+
(pK = 15)
NNH
+N
+H+-H+
pKb = 8,8
S
NH2
+NH
N-
![Page 9: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/9.jpg)
pirrol
piridin
amfoter
pirazol imidazol
pirimidin
piridin
NNH
N
NH
bázikus
bázikus
N
N
piridin
![Page 10: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/10.jpg)
2. Elektrofil szubsztitúciók Feltétel: elektronban „gazdag” gyűrűk
A. pirrol, furán, tiofén, indol
Q
NH
Irányítás
Reaktivitás
250oC
5oC
![Page 11: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/11.jpg)
B. piridin
N
Irányítás
Reaktivitás
![Page 12: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/12.jpg)
pirrol furán tiofén piridin
nitrálás NO2 + + + +*
szulfonálás SO3 + + + +*
diazo kapcsolás
Ar-NN + +
Friedel- Crafts
acilezésCH3-CO-Q + + +
brómozás Br2 + + +
+
* protonálás után
Áttekintés
Példák (kénsav – protonálódás)
![Page 13: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/13.jpg)
Példa: triptofán szintézise (indol SE reakció)
CHCOOEt
COOEt
NHAc C
-COOEt
COOEt
NHAc
EtO-
-H+
acetamido-malonészter
NH
CH2
O
NH
CH3
CH3 NH
CH2N
CH3
CH3+ +SE
NH
CH2N
+
CH3
CH3CH3
C-
COOEt
COOEt
NHAc
NH
CH2
COOEt
NHEtOOC
Ac+ SN2
1. hidrolízis
2. dekarboxilezés
triptofán
NH
CH2N
+
CH3
CH3CH3
SN+ CH3INH
CH2N
CH3
CH3
Aminometilezés
Alkilezés
I -
NH
CH2
COOEt
NHEtOOC
Ac
NH
CH2
COOH
NH2
H
![Page 14: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/14.jpg)
NN NH2
N OH
N C6H5
1. NH2-
2. H2O
OH-
C6H5-Li+
3. Nukleofil szubsztitúciók
Feltétel: elektronban „szegény” gyűrűk
Összehasonlítás
![Page 15: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/15.jpg)
N
NH
NH
N
piridin szerű+
+
--
pirrol szerű (tautoméria)
N
N piridin szerűa
b
Pozíció Na Nb
2 + +
4 + +
5 - -
6 + +
Magyarázat: a parciális töltések szuperponálódnak
Kétheteroatomos vegyületek reaktivitása
NNH
N
NH
N
N
SESE
SE
SE
SN
SNSN
pirazol imidazol pirimidin
![Page 16: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/16.jpg)
12 2
3
3
4
5
5
4
1
Imidazol
Tautoméria
N
NH
NH
N
Szubsztituált imidazol
![Page 17: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/17.jpg)
N
NH
NH2
O
N
N
NH2
OH
citozin (pirimidin)
34
26
1
5
N
N
NH
N
NH2
N
NH
NH
N
NH
adenin (purin)
Piridin származékok
keto-enol
amino-imino
![Page 18: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/18.jpg)
Furán, tiofén, pirrol vázas vegyületek szintézise (Paal-Knorr)
R R'
O O
SR R'
NH
R R'
OR R'
cc. H2SO4
NH3 nyomás
P2S5
1,4-dioxo-vegyület(1,4-dienol is jó)
Példák
1
2 3
4
– bróm - keton
![Page 19: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/19.jpg)
Piridin szintézis (Hantzsch)
aldehid
-oxo karbonsavészter
- 3 H2O
ox.
- 2H
piridin-származék
EtOOC
R O
O
R'
COOEt
RONH3
NH
EtOOC COOEt
RR
R' H
N
EtOOC COOEt
RR
R'
NH
EtOOC COOEt
RR
R' H
![Page 20: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/20.jpg)
Purin szintézis
HNO2/HCl
H2/red
1. KOCN2. Wöhler-izomerizáció
2,4,6-trihidroxi-pirimidin (barbitursav)
pszeudohúgysav
-H2OHCl
(20%)
2,6,8-trihidroxi-purin(húgysav)
POCl3
2,4,6-trihidroxi-5-amino-pirimidin
N
N
OH
OH OH
NH
NH
O
O
O
NO
NH
NH
O
O
O
NH2
NH
NH
O
O
O
NH
NH2
O
NH
NH
O
O
NH
N
O
N
N
OH
OH
N
NH
OH
N
N
Cl
Cl
N
NH
Cl
N
N
OH
O OH
H N
N
O
O OH
H
dilaktám-enol dilaktám-keto
3
2
1
4
56 7
8
9
H
keto – enoltautoméria
140oC
2,6,8-triklór-purin
![Page 21: 21 . El ő ad á s Heterociklusos vegy ü letek](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062423/56814736550346895db473bc/html5/thumbnails/21.jpg)
Purin szintézis (folytatás)
+ 2 Na+EtO-
+ NH3
1. KOH2. NH3
1. Elfőzés (cc. HCl)2. red.dehalogénezés
red. dehal. red. dehal.
xantin(adenin)
guanin
N
N
OEt
EtO
N
NH
Cl
N
N
NH2
Cl
N
NH
Cl
N
N
OH
NH2
N
NH
Cl
N
N
OH
OH
N
NH
N
N
NH2
N
NH
N
N
OH
NH2
N
NH
Reaktivitási sorrend
6 > 2 > 8
N
N
Cl
Cl
N
NH
Cl
3
2
1
4
56 7
8
9
2,6,8-triklór-purin
N
NN
NH
3
2
1
4
56 7
8
9
purin
Reduktív
dehalogénezés
6-aminopurin