Химические свойства фурана, пиррола, тиофена. Биологически активные производные ряда фурана, пиррола, тиофена. (Лекция 3)

1. Химия биологически активных веществ

Лекция 3
1. Другие химические свойства
фурана, пиррола, тиофена
2. Биологически активные производные
ряда фурана, пиррола, тиофена

2.

Ароматические пятичленные
гетероциклы с одним гетероатомом
N
H
O
S
пиррол
фуран
тиофен
2

3.

Реакции восстановления пятичленных
гетероароматических соединениях
HI
HI
N
H
N
H
N
H
3-пирролин
пирролидин
H2, Ni
0
80-160 C, 160 at
O
O
тетрагидрофуран
Na, NH3
MoS2
или
Pt/C
раскрытие цикла
S
S
3-тиолен
2-тиолен
S
+
+
MoS2
или
Pt/C
MoS2
или
Pt/C
R
S
O
S
тиофан
Li, NH3
H
H
H
R
S
O
3
13

4.

Фуран в реакциях диенового синтеза
R
R
2
R
R
1
R
1
+
3
O
R
O
R
2
R
R, R1, R2, R3 = H, Alk, Ar
3
O
аллен
H
O
C
COOEt
O
H
COOEt
EtOOC
H
O
O
CH2=CH-CN
COOEt
O
O
O
(малеиновый
ангидрид)
O
CN
H
O
H
Экзо-изомер термодинамический
продукт реакции
Реакции с алкинами и электроноизбыточными алкенами
O
O
H
O
EtOOC
t
O
COOEt
O
COOEt
H
O
O
O
O
COOEt
4

5.

Особенности реакции Дильса–Альдера
в ряду производных пиррола
O
O
O
O
H
N
H
N
H
+
O
H
H
MeOOC
N
H
N
H
O
COOMe
COOMe
N
H
N
H
COOMe
C(O)CH3
MeOOC
COOMe
N
N
C(O)CH3
Высокое давление
и присутствие AlCl3
ускоряют реакцию
COOEt
COOEt
N
SiMe3
+
N
SiMe3
Реакции на основе
N-трет-бутилоксикарбонилпиррола
NBoc
CH2
Br
CH2=C=CHSO2Ph
COOMe
NBoc
Br
N
SO2Ph
Boc
COOMe
5

6.

Особенности реакции Дильса–Альдера
в ряду производных тиофена
O
O
S
O
O
H
S
15 кбар
O
H O
Экструзия атома серы из первоначально
образующихся продуктов
S
MeS
OMe
S
MeOOC
COOMe
MeO
COOMe
COOMe
MeS
MeO
COOMe
MeS
COOMe
фталаты
6

7.

Реакции окисления, участие оксидов и диоксидов
тиофена в реакциях циклоприсоединения
t-Bu
t-Bu
t-Bu
t-Bu
CH2CHSOPh
m-CPBA
O
+ PhSOH + SO2
о-дихлорбензол
S
S
t-Bu
t-Bu
O
m-CPBA – мета-хлорпербензойная кислота
O
O
Me3Si
m-CPBA
Me3Si
S
SiMe3
O
O
Me3Si
BF3.Et2O
S
HO
SiMe3
S
O
H
O
SiMe3
O
Взаимодействие тиофена с алкилирующими агентами
+
(CH3)2OBF4
S
Me
Me
MeOSO2F
+S
CH3
Me
Me
-
BF4
Me
S
Me
NaPF6
Me
Me
+S
Me PF6
7

8.

Восстановительная десульфуризация тиофена
С образованием алифатических соединений
Ni-Ra
R
1
R
S
2
R
R
R
2
1
S
2
3
R
4
R
водород
R
S
S
(CH2)4R
водород
Ni-Ra
R
1
2
1
3
R
4
Ni-Ra
водород
S
R
CH3(CH2)12CH3
С образованием макроциклических кетонов
Ni-Ra
O
S
(CH2)10
O
(CH2)14
O
(CH2)9
S
S
(CH2)9
O
(CH2)13
Ni-Ra
водород
O
O
(CH2)13
8

9.

С образованием карбоновых кислот, аминокислот,
аминоспиртов и других производных
Ni-Ra
S
CH(OC2H5)2
CH3
HOOC
S
CH3 S
CH3(CH2)3CH(OC2H5)2
водород
Ni-Ra
COOH
водород
HOOC(CH2)4C(CH3)2(CH2)4COOH
H2N
H2N
COOH
Ni-Ra
H3C
S
водород
CH3
COOH
CH3(CH2)2
CH2CH3
Ni-Ra
N
S
OH
водород
N
(CH2)5CH2OH
9

10.

Свойства пиррольного атома азота
рКа = 17.5
Ковалентные соли
алкилируются по атому
углерода
NO2
N
H
N
H
pKa = 10.6
RX
N
N
H
MgBr
Ионные соли
алкилируются по атому
азота
R
RX
-
N
K
+
N
R
R = Alk, Ar, SiMe3
10

11.

Применение фурфурола в синтезе антимикробных средств
O
HNO3, H2SO4
OC(O)CH3
(CH3CO)2O
O
O
O
OC(O)CH3
H
H2N-NHC(O)NH2
OC(O)CH3
N-NH-C(O)-NH2
O2N
O
H
O
O2N
OC(O)CH3
O2N
фурациллин
O
H
H2N
N
N
O
O
O2N
O
H
N
O
O
фуразолидон
11

12.

Другие лекарственные препараты нитрофуранового ряда
N
O2N
O
H
O
N
O
N
N
H
O2N
O
N
O
O
N
H
фурадонин
фуразидин (фурагин)
Фурадонин - эффективное средство для лечения цистита.
Фурагин используют для лечения инфекционно-воспалительных заболеваний
мочевыводящих путей (пиелонефрит, цистит, уретрит), инфекций женских
половых органов, профилактики инфекций при урологических операциях,
цистоскопии, катетеризации.
эрсефурил
применяется при кишечных инфекциях
12

13.

N
O2N
O
N N
N
N
O2N
N
H
N
N
O
фуракрилин
фуразонал
Фуразонал применяют для лечения бактериальной дизентерии.
Фуракрилин используют в хирургической практике при лечении
некротической стадии ран. Фуракрилин превосходит по антимикробной
активности близкий к нему по химическому строению фуразонал в 5—25 раз.
O
Синтез
фуракрилина
H3C
H
O
O2N
O
-
O2N
HO
H
O
5-нитрофурфурол
H2N N
O
H
5-нитрофуралакролеин
N
N
1-амино-1,3,4-триазол
N N
O2N
N
N
O
фуракрилин
13

14.

Природные соединения, содержащие фрагменты
фурана и тетрагидрофурана
Макролиды - лактоны с числом атомов в цикле более 8
Продуцируются стрептомицетами Streptomyces viridochromogenes,
Streptomyces griseus, Streptomyces chryzomallus
Подавляют развитие стафилококков (в том числе устойчивых
к пенициллину, стрептомицину, эритромицину),
гемолитического стрептококка, микобактерий и других
организмов.
Обладают инсектицидной активностью, применяются для
обработки рисовых плантаций в Японии
14
9

15.

Аскорбиновая кислота – витамин С
O
O
HO
- 2H
O
HO
HOCH2
OH
+ 2H
аскорбиновая кислота
(восстановленная форма)
O
O
O
HOCH2
OH
дегидроаскорбиновая кислота
(окисленная форма)
Витамин Н (биотин)
Молекула биотина состоит из
тетрагидроимидазольного
и тетрагидротиофенового кольца,
в тетрагидротиофеновом кольце
один из атомов водорода замещён
на валериановую кислоту.
15

16.

Полный синтез биотина
Рацемический dl-биотин подвергают взаимодействию с L-(+)-аргинином с
образованием смеси диастереомерных солей; после разделения и гидролиза
получают d-(+)-биотин
16

17.

Витамин В12 (цианокобаламин)
Биологические
функции:
участие в обмене
жиров к качестве
протектора КоА,
в образовании
форменных
элементов крови.
Продукты:
печень, рыба,
куриное яйцо
17

18.

Гем
Гемоглобин
Хлорофилл
18

19.

Лабораторная работа №1
Синтез пирролов по Кнорру в модификации Трейбса
I Стадия. Образование гидразона сочетанием соли диазония с СН-кислотным
соединением – ацетоуксусным эфиром
+
Ph-N2
H3C
+
O
EtOOC
H3C
O
EtOOC
N
NHPh
II Стадия. Восстановление гидразона до гидразина, образование енамина, конденсация с
ацетоуксусным эфиром
H3C
O
EtOOC
N
NHPh
1) Zn пыль
2) CH3C(O)CH2COOEt
H3C
EtOOC
COOEt
N
H
CH3
19

20.

Курс лекций является частью учебно-методического комплекса
«Химия биологически активных веществ»
автор:
Носова Эмилия Владимировна, д.х.н., доцент кафедры органической химии УГТУ-УПИ –
лектор
Учебно-методический комплекс подготовлен на кафедре органической химии
химико-технологического факультета ГОУ ВПО УГТУ-УПИ
Никакая часть презентации не может быть воспроизведена в
какой бы то ни было форме без письменного разрешения авторов
20 20