Строение гетероциклических соединений

1. Химия гетероциклических соединений

Лекция 2
Строение
гетероциклических соединений

2.

План лекции 2
Гетероароматичность
-Избыточные и -дефицитные гетероциклы.
-Амфотерные гетероциклы (азолы).
Особенности строения пиридина, пиррола, имидазола
Сопоставление различных гетероциклов по энергии сопряжения
2
2

3.

Понятие об ароматичности
Ароматическими свойствами обладают плоские циклические
полиеновые системы, имеющие непрерывную цепь сопряжений, в
которых число -электронов определяется правилом Хюккеля
Правило Хюккеля: число -электронов = 4n + 2
Некоторые соединения с числом электронов 4n являются антиароматическими.
Они дестабилизированы, то есть крайне неустойчивы.
Азет
-64.9 кДж/моль
N
азет
3

4.

Строение пиридина
4

5.

Сопоставление пиридина и бензола
5

6.

Пиридин – -дефицитный гетероцикл
6

7.

Атака пиридина электрофилами и нуклеофилами
7

8.

Пятичленные гетероароматические соединения
8

9.

Z
-
+
Z
+
Z
-
..
..
..
+
Z
-
..
..-
+
Z
Z = NH, O или S
9

10.

Пиррол, фуран, тиофен – -избыточные гетероциклы
10

11.

Важнейшее химическое свойство
-избыточных гетероциклов
11

12.

Строение азолов
12

13.

Азолы – -амфотерные гетероциклы
N
N
H
N+ NH
N
-
+ NH
-
N
N
+ NH
+ NH
-
N+
N
H
13

14.

Степень ароматичности пяти- и шестичленных
гетероциклов, вычисленная на основании
геометрии молекул
Соединение
Бензол
Тиофен
Пиррол
Фуран
Циклопентадиен
Пиразол
Имидазол
Пиридин
Пиримидин
Ароматичность, %
100
45
37
12
0
61
43
82
67
14

15.

Сопоставление различных гетероциклов
по энергии сопряжения
Резонансная энергия – разность между электронной энергией
реальной молекулы и гипотетической структуры с локализованными
связями.
Эмпирическая резонансная энергия, полученная из теплот сгорания
O
16.5
80
N
H
22.0
110
S
N
36.6
29.7
120
134
150
энергия
сопряжения,
ккал/моль
кДж/моль
повышение ароматических свойств
повышение диеновых свойств
15

16.

Влияние бензоаннелирования на ароматичность
Бензоаннелирование дестабилизирует азины
N
N
N
акридин
N
снижение ароматических свойств
Бензоаннелирование пятичленных гетероциклов
по связи 2-3 ([b]) приводит к стабилизации молекулы
карбазол
N
H
N
H
N
H
снижение ароматических свойств
16

17.

Гетероароматические соединения –
бензоаннелированные производные пиридина и пиррола
17

18.

Литература:
1.
2.
3.
4.
Носова Э.В. Химия гетероциклических биологически
активных веществ : учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во
Урал. ун-та, 2014. 204 с.
Органическая химия : учеб. для вузов. В 2 кн. Кн. 2.
Специальный курс / Н. А. Тюкавкина, С. Э. Зурабян, В. Л.
Белобородов [и др.] ; под ред. Н. А. Тюкавкиной. − М. :
Дрофа, 2008. – 591 с.
Дж. Джоуль, К. Милс. Химия гетероциклических
соединений. 2-е изд. – М.: Мир, 2004. – 728 с.
Джилкрист Т. Химия гетероциклических соединений. М.:
Мир. 1996.
18 11

19.

Курс лекций является частью учебно-методического комплекса
«Химия природных и синтетических гетероциклических соединений»
автор:
Носова Эмилия Владимировна, д.х.н., доцент– лектор
Учебно-методический комплекс подготовлен на кафедре органической и
биомолекулярной химии химико-технологического института УрФУ
Никакая часть презентации не может быть воспроизведена в
какой бы то ни было форме без письменного разрешения авторов
19 12