Азотсодержащие гетероциклические соединения. 10 класс

1.

Азотсодержащие
гетероциклические
соединения
10 класс
профильный уровень

2.

2
24.04.2024
Классификация органических
соединений
органические соединения
циклические
карбоциклические
ациклические
гетероциклические
гетероатомы (от греч. heteros – «другой», «иной»)

3.

3
24.04.2024
Биологическое значение
гетероциклы играют важную роль в
биологических процессах, входят в состав
многих природных веществ:
1. нуклеиновых кислот;
2. хлорофилла;
3. витаминов;
4. гема крови
их используют для производства лекарств и
красителей

4.

4
24.04.2024
Классификация
по природе гетероатома : кислород-, азот-, серу-,
фосфорсодержащие и др.
фуран
тиофен
пиррол
по общему числу атомов в цикле : трех-, четырех-,
пяти-, шестичленные циклы и др.
этиленоксид
азетидин
пиридин

5.

5
24.04.2024
Классификация
по числу гетероатомов (может содержаться один ,
два и более гетероатомов):
пиррол
имидазол
тиазол
по взаимному расположению гетероатомов в цикле:
пиримидин
пиридазин
пиразин

6.

6
24.04.2024
Классификация
по насыщенности гетероцикла:
Особо следует выделить гетероциклические
соединения , которые по своим свойствам
отличаются от всех остальных циклических и
ациклических соединений, напоминая
своей устойчивостью
и реакциями скорее
этиленоксид
1,4-диоксан 1,4-дигидропиридин
пиридин
бензол
и его производные.
по количеству
циклов:
Это гетероциклические соединения
ароматического характера (пиррол и
пиридин).
индол
пурин

7.

7
24.04.2024
Электронное строение бензола
С*
2S1
2p3
выравниваются
3 орбитали атома С
1S
+
2p
→
3Sp2

8.

24.04.2024
8
Электронное строение бензола
6 σ связей С-С
6 σ связей С-Н
все 12 атомов
в одной
плоскости

9.

9
24.04.2024
Сравнительная характеристика
I. нахождение в природе
II. получение
III. состав и строение
IV. свойства
V. применение

10.

10
24.04.2024
Пиррол С4Н5N
структурная формула
был выделен в 1834г. Ф.Рунге из
каменноугольной смолы;
пиррольные кольца включены в так
называемые порфириновые системы
гемоглобина, хлорофилла, витамина В12
бесцветная жидкость с характерным
запахом; Ткип=1300С;
на воздухе быстро окисляется, при этом
темнеет;
в воде растворяется плохо, но достаточно
хорошо – в органических растворителях

11.

11
24.04.2024
Пиридин С5Н5N
бесцветная жидкость с характерным
неприятным запахом;
с водой смешивается в любых соотношениях;,
Tпл= –42°C, Ткип=115°С, ρ=0,98 г/см3
используется как растворитель
пиридиновый цикл входит в состав молекул некоторых
витаминов, лекарств, красителей, алкалоидов:
никотиновая кислота
никотин
☼

12.

12
24.04.2024
Получение пиррола
выделение из каменноугольной смолы (в небольших
количествах);
реакция ацетилена с формальдегидом:
+2
C2Cu2
+NH3, Т=3000С
-2H2O

13.

13
24.04.2024
Получение пиррола
взаимодействие фурана с аммиаком при Т=400-
5000С
+NH3
-H2O
реакция ацетилена с аммиаком:
2
+
Fе
2O3, t0C
+ NH3
-H2

14.

14
24.04.2024
Получение пиридина
впервые был выделен англ. химиком Т.Андерсоном в
1849г из продукта сухой перегонки костей (костный
деготь);
в 1877г англ. химик У. Рамзай предложил
лабораторный способ получения пиридина:
2CH≡CH + H-C≡N
С(графит),t0C
C5H5N
☼

15.

Строение молекулы пиридина
2S1
2p3
2S2
2p3
N
5С*
Sp2
Sp2
рe̅ , входящий в 6e̅
π-систему
неподеленная
пара e̅
24.04.2024
15

16.

Строение молекулы пиррола
2S1
2p3
2S2
N
4С*
Sp2
Sp2
24.04.2024
2p3
16
☼

17.

24.04.2024
17
Химические свойства пиррола
1. слабокислотные свойства
[атом водорода , связанный с азотом , может быть замещен на
металл; соли образуются только при взаимодействии со
щелочными металлами или с очень сильными основаниями (с
гидроксидами щелочных металлов при высокой температуре ,
амидом натрия и др.) ]

18.

18
24.04.2024
Химические свойства пиррола
2. ароматические свойства
(для пиррола
характерно
болееусловиях
легкое протекание
при
восстановлении
в мягких
(Zn + HCI)реакций
пиррол
электрофильного замещения по сравнению с бензолом.
превращается
в пирролин. Энергичное восстановление
Распределение электронной плотности, обусловленное
(например , гидрирование в присутствии никеля при
наличием
гетероатома таково, что наиболее
0
200
С) приводит к образованию
тетрагидропиррола
реакционноспособными
являются α-положения
по отношению
(пирролидина)
к атому азота):
пиррол
пирролин
пирролидин

19.

24.04.2024
19
Химические свойства пиридина
1. основные свойства:
хорошая растворимость в воде (водные растворы
пиридина окрашивают лакмус в синий цвет )
взаимодействие с кислотами (образуются
кристаллические пиридиниевые соли )
пиридин и его гомологи присоединяют
галогеналкилы, также давая соли пиридиния

20.

20
24.04.2024
Химические свойства пиридина
2. ароматические свойства:
электрофильное замещение
(пиридин гораздо труднее, чем бензол , вступает в реакции
электрофильного замещения из-за большей , чем у углерода,
э/о(N); при этом входящий электрофил преимущественно
занимает β-положение , что согласуется с распределением
электронной плотности в исходном пиридине. )
гидрирование (восстановление)
пиперидин

21.

24.04.2024
Домашнее задание
§ 56, 57,
упражнения после параграфов
21

22.

22
24.04.2024
Имидазол
пиридиновый N – основные св-ва
имидазол – кристаллическое в-во,
Тпл=900С, хорошо растворимое в воде
пиррольный N – кислотные св-ва
• растворы обладают буферными свойствами;
• производные имидазола используют в качестве
лекарственных препаратов и красителей ;

23.

24.04.2024
23
Пиримидин и Пурин
пурин - это сложная
гетероциклическая
система, состоящая из
двух конденсированных
гетероциклов:
пиримидина и
имидазола
Пиримидин содержит два пиридиновых атома азота,
а пурин - пиррольный и пиридиновый атомы азота.
Это определяет кислотно-основные свойства данных
соединений.

24.

24
24.04.2024
Пиримидиновые основания
цитозин
урацил
тимин

25.

25
24.04.2024
Пуриновые основания
аденин
гуанин

26.

24.04.2024
лекарства
26

27.

24.04.2024
Нуклеотиды
27

28.

24.04.2024
Домашнее задание
стр 359
§60
упр. 1-9 стр 367-368
28