Химия гетероциклических соединений

ЛЕКЦИЯ 3


Производные фурана,
пиррола, тиофена





Ароматические пятичленные
гетероциклы с одним гетероатомом


1. Методы синтеза фурана, пиррола и тиофена


План лекции 3


2. Реакции электрофильного замещения в пирроле,
фуране и тиофене


3. Другие химические свойства
4. Области применения производных пятичленных гетероароматических соединений





Синтез из 1,4-дикетонов


Cинтез фурана
внутримолекулярной циклизацией дикетона


I. Методы синтеза фурана, пиррола и тиофена


Вспомните, что такое
«кето-енольная таутомерия»


TsOH =





Cинтез пирролов из 1,4-дикетонов и аммиака (или амина)


Механизм





Cинтез тиофенов из 1,4-дикетонов
и сероводорода (или пентасульфида фосфора)





«Треугольник» Юрьева – взаимопревращения
фурана, пиррола и тиофена





Метод Кнорра - получение замещенных пирролов из -аминокетонов и соединений, имеющих активную метиленовую группу.


Механизм реакции Кнорра





Схема к лабораторной работе


Синтез пирролов по Кнорру в модификации Трейбса


I Стадия. Образование гидразона сочетанием соли диазония с СН-кислотным соединением – ацетоуксусным эфиром


II Стадия. Восстановление гидразона до гидразина, образование енамина, конденсация с ацетоуксусным эфиром





Сухая перегонка аммониевой соли слизевой кислоты


Пропускание аммиака и паров 1,4-бутиндиола над смесью
оксидов алюминия (95%) и тория (5%) при 300 0С


Перегонка имида янтарной
кислоты с цинковой пылью


Конденсация ацетилена с аммиаком





Фурфурол – доступное природное сырье


Альдопентозы в присутствии кислоты циклизуются, образуя фурфурол


Превращение
фурфурола в фуран


Декарбоксилирование
пирослизевой кислоты





Взаимодействие динатриевой соли янтарной кислоты с P2S5


Реакции образования тиофена


Пропускание бутана (бутена, бутадиена) с парами диоксида серы через трубку,
нагретую до 550 0С и заполненную катализатором (Cr2O3, Mo2O3, V2O5).


Взаимодействие ацетилена с сероводородом при 400-450 °С на окиси алюминия





2. Реакции электрофильного замещения
в пирроле, фуране и тиофене





Ацидофобность


Влияние заместителей на ацидофобность





Реакции нитрования


Условия реакций электрофильного замещения





Реакции сульфирования


Реакции азосочетания





Реакции галогенирования





Реакции ацилирования и алкилирования


Ковалентные соли
алкилируются по атому
углерода


Ионные соли
алкилируются по атому азота








3. Другие химические свойства пиррола, фурана и тиофена


Реакции восстановления пятичленных гетероароматических соединениях





Фуран в реакциях диенового синтеза


Фуран может выступать
в качестве ловушки дегидробензола


Пиррол по-другому ведет себя в реакциях с малеиновым ангидридом и дегидробензолом





Свойства пиррольного атома азота





Применение фурфурола в синтезе антимикробных средств





Аскорбиновая кислота – витамин С


Витамин Н





Порфин-тетрапиррольное макроциклическое соединение, в котором четыре остатка пиррола поочередно соединены с метиновыми мостиковыми группами.


ПОРФИРИНЫ – производные порфина


Порфин является устойчивой ароматической системой. Плоский макроцикл порфина представляет собой сопряженную систему из 26 -электронов (11 двойных связей и 2 неподеленных пары электронов атомов азота). Большая энергия сопряжения (840 кДж/моль) свидетельствует о высокой стабильности порфина.





Дипирролилметаны и дипирролилметены





Примеры синтезов простых порфиринов


Тетрафенил-замещенные
порфирины





ГЕМ


ГЕМОГЛОБИН








Хлорофилл


R = CH3 – хлорофилл a;
R = CHO – хлорофилл b


Хлорофи́лл (от греч. χλωρός, «зелёный» и φύλλον, «лист») — зелёный пигмент, окрашивающий хлоропласты растений в зелёный цвет . При его участии осуществляется процесс фотосинтеза. По химическому строению хлорофиллы — магниевые комплексы различных тетрапирролов. Хлорофиллы имеют порфириновое строение и структурно близки гему.
Хлорофилл зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е140.





Витамин В12
(цианокобаламин)





Фотодинамическая терапия (ФДТ) — метод лечения онкологических заболеваний, некоторых заболеваний кожи или инфекционных заболеваний, основанный на применении светочувствительных веществ — фотосенсибилизаторов (в том числе красителей), и, как правило, видимого света определённой длины волны.


Лекарственные препараты
для фотодинамической терапии


Фотодитазин


Сырьём для производства фотодитазина является зелёная микроводоросль Spirulina Platensis, культивируемая в асептическом биофотореакторе.





Поливинилпирролидон





Алкалоиды с пирролидиновым кольцом


Гигрин Куксгигрин


Гигрин оказывает общее стимулирующее действие, содержится, наряду с другими алкалоидами, в листьях Cоса, куксгидрин содержится в листьях “куско”, произрастающего в Боливии. Молекула куксгидрина содержит две третичные аминогруппы и одну кетогруппу.


Никотин


Наименование «никотин» происходит от латинского названия табака Nicotiana tabacum


Никотин – сильный яд. В малых количествах он стимулирует дыхание, но в больших – подавляет передачу импульса в симпатических и парасимпатических нервных узлах.





BODIPY (бородипирролитметены ) –
современные флуоресцентные красители


Пример использования BODIPY:
Магнитные наночастицы с никелевым ядром и оболочкой из диоксида кремния с нанесенным BODIPY
применяют для обнаружения ионов свинца (Pb2+) в воде и человеческой крови.





Красители для солнечных батарей


Солнечный свет поступает сквозь электропроводящий стеклянный электрод, насыщенный красителем, где поглощается. Когда краситель поглощает свет, один из электронов его молекулы переходит из основного состояния в возбуждённое состояние. Это явление называется «фотовозбуждение». Возбуждённый электрон перемещается от красителя в зону проводимости TiO2. Переход происходит очень быстро; он занимает только 10−15секунды. В TiO2 электрон диффундирует через TiO2-плёнку, достигает стеклянного электрода и далее по проводнику стекает во второй электрод. Молекула красителя с потерей электрона окисляется. Восстановление молекулы красителя в первоначальное состояние происходит путём получения электрона от иодид-иона, превращая его в молекулу иода, которая в свою очередь диффундирует к противоположному электроду, получает от него электрон и снова становится иодид-ионом. По такому принципу цветосенсибилизированная солнечная батарея преобразует солнечную энергию в электрический ток, протекающий по внешнему проводнику.





20


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

---

Смотрите также файлы

• Приказ Минтруда России от 28. 12. 2021 926). Для учета и анализа микротравм можно руководствоваться Рекомендациями Минтруда России (.docx

• 1. Теорема Котельникова.docx

• Фамилия, имя, отчество слушателя.docx

• Бизнесплан по разведению крупно рогатого скота мясного направления 2020 год.pdf

• Таырыбы Салауаттылы денсаулы кепілі Сабаты масаты.docx