Гетероцикылді қосылыстар

12-тақырып. Гетероциклді қосылыстар

Дәріс мақсаты: гетероциклді қосылыстардың жіктелуін, олардың маңызы түсіндіру

1. Бесмүшелігетероқосылыстар
2. Алтымүшелігетероқосылыстар

Гетероциклді қосылыстар–  өз молекуласында көміртегі атомынан басқа гетероатом тізбек түзуге қатысатын  органикалық қосылыс.

Құрамына азот, оттегі және күкірт атомдары кіретін гетероциклдер  кеңінен таралған. Оттекті гетероциклді байланысқа мысал ретінде моносахаридтердің  циклді түрлері алынады.

Кейбір азотты гетероциклдердің табиғаттағы  маңызы зор.

 
                             Пурин

Пиридин С₅H₅N – бір азот атомы бар алтымүшелі гетероцикл.

Бұл жағымсыз иісі бар, түссіз сұйықтық, т.қайн. 115°С. Суда және органикалық сұйықтарда жақсы ериді, улы.

Пиридин молекуласының электронды құрылысы бензол құрылысына ұқсас. Көміртегі және азот атомдары  sp²-гибридтелген күйінде болады. Барлық s-байланыстар C–C, C–H және C–N арасындағы бұрышы 120° болатын гибридтелген орбиталь түрінде кездеседі. Сондықтан циклдің құрылуы жазық болып келеді. Гибридтелмеген р- орбиталдағы алты электрон,  p-электронды ароматты жүйені құрайды.

Азот атомдарының гибридтелген үшеуінің екеуі s-балансты С–N үзеді, үшіншісі p-электронды жүйеге түспетін  бірікпеген электрон жұбн құрайды. Сондықтан пиридин аминдер тәрізді негіздік қасиеттерін көрсетеді. Оның сулы ерітіндісі лакмусты көк түске бояйды. Пиридиннің күшті қышқылдармен әрекеттесуі кезінде пиридиния тұздары түзіледі.

Басқа қасиеттерімен қатар пиридин ароматты қосылыстар қасиетін де көрсетеді.  Бірақ оның электрофильді орынбасу реакцияларындағы қарқындылығы бензолмен салыстырғанда аз. Бұл азоттың электртепкіш қасиетімен және сақинадағы электр бұлтының 2, 4, 6 жағдайында (орто-және пара-жағдайлары)тығыздығының төмендеуімен түсіндіріледі. 
Сондықтан пиридиннің нитрлену реакциясы өте қатаң жағдайларда (300°C шамаснда) және жүреді.

Бензол сияқты пиридин де катализатор  қатысында қаныққан пиперидин қосылысын түзе отырып сутекпен әрекеттеседі.

 

Өзін-өзі бақылау сұрақтары:

1. Гетероқосылыстар

2. Номенклатурасы мен  изомериясы

3.Алыну жолдары

4.Физикалық және химиялық  қасиеттері 

5.Қолданылуы

Негізгі әдебиеттер: 1-5

Қосымша әдебиеттер: 6 - 15 әдебиеттер.

13-тақырып. Гетероциклді қосылыстар. Бесмүшелі гетероқосылыс

Дәріс мақсаты: гетероциклді қосылыстардың жіктелуін, олардың маңызы түсіндіру

1. Бесмүшелігетероқосылыстар
2. Бесмүшелігетероқосылыстар алынуы
3. Бесмүшелігетероқосылыстар химиялық қасиеттері

Пиррол С₄H₄NН – бір азот атомы бар бесмүшелі гетероцикл.

Ол суда аз еритін сұйықтық, ауада  тез тотығып, қараяды, қайнау температурасы  130°С. 

Пирролдың электронды қрылысы оның әлсіз қышқылды қасиеттерін және ароматты қосылыстардың қасиетін көрсетуімен  түсіндіріледі.

Көміртек және азот атомдары sp²-гибридизация күйінде болады.  
s-байланысты C–C, C–H және C–N гибридті орбиталмен құрылған. Цикл жазық құрылысты болып келеді. Гибридтелмеген р-орбитальда  азоттың қанықпаған жұбы көміртек атомының төрт  р-электрондарымен әрекеттеседі. Яғни циклді жүйеде пирролдың ароматты қасиеттерін анықтайтын алты электрон болады.

Пиррол электрофильді орынбасу реакцияларында бензолдан әлдеқайда  қарқынды. Себебі азот атомы жүйеге екі (+М-эффектті), электрон әкелу арқылы циклдің электрлі тығыздығын көбейтеді. 
Иодталу кзіндегі сутегінің 4 атомының орынбасу реакциясына мысал:

Пирролдың ароматты қосылыс ретінде  беріктігі бензолмен салыстырғанда  әлдеқайда аз. Күшті минералды  қышқылдардың әсерінен азоттың электронды жұбы тұздардың түзілуіне қатысып, пирролдың қасиеттері күрт өзгереді: ароматтылығы жоғалып, полимерленуге  қабілетті диеннің кейбір қасиеттері туады. 

Азот атомының  қанықпаған электрон жұбы әсерлесу жүйесімен байлнысқа  түскенде негіздердің біршама әлсізденуі және қышқылдық қасиеттің артуы байқалады.  Әлсіз қышқыл ретінде пиррол металдық калимен реакцияға түсіп, нтижесінде пирол – калий тұзы түзіледі:

Пиррол бірігу реакциясында да қатыса алады:

·  гидридтеу кезінде пирролидиннің түзіледі

·  күшті минералды қышқлдардың әсерінен пиррл полиерлену реакциясына түседі.

Пиррол түрлі оганикалық заттарды синтездеуде қатысады. Пиррольды құрылыстар гемоглобинде, хлорофиллде, В₁₂ витаминде және басқа табиғи қосылыс құрамдарында кезігеді. Бұл күрделі заттардың молекулаларының құрамына металды комплекс ретінде тетрапиррольды бөлік (порфин) кіреді:

где Ме - металл 
(Fe  гемоглобинде, Mg в хлорофиллде, Co В₁₂ витамине ).

 

 

 

Өзін-өзі бақылау сұрақтары:

1. Бесмүшелі гетероқосылыстар

2. Номенклатурасы мен  изомериясы

3.Алыну жолдары

4.Физикалық және химиялық  қасиеттері 

5.Қолданылуы

Негізгі әдебиеттер: 1-5

Қосымша әдебиеттер: 6 - 15 әдебиеттер.

14-тақырып. Гетероциклді қосылыстар. Алтымүшелі гетероқосылыс

Дәріс мақсаты: гетероциклді қосылыстардың жіктелуін, олардың маңызы түсіндіру

4. Алтымүшелігетероқосылыстар
5. Алтымүшелігетероқосылыстар алынуы
6. Алтымүшелігетероқосылыстар химиялық қасиеттері

 

Пиримидин С₄Н₄N₂ - азоттың екі атомы бар алтымүшелі гетероцикл.

Ол өте әлсізнегіздің қасиетін көрсетеді, себебі азот атомдары sp²-гибридтелген күйде қанықпаған электрон жұбын өте берік ұстады.  
Пиримидин үшін де пиидин тәрізді 6p-электронды ароматты жүйе сай.  Сондқтан да оның циклі өте берік болады.

Пурин С₅H₄N₄ – Әрқайсысы екі азот атомынан тұратын молекуласында бес не алтымүшелі гетероцикл кездесетін қосылыс.

Амфотерлі қасиет көрсетеді. Әлсіз  негіз қасиеттері алтымүшелі жүйенің  азот атомымен байланысты. Әлсізқышқыл  қасиеттері бесмүшелі циклдің  N-H тобымен байланыста.  Бұл қосылыстар табиғи жоғарымолекулалы қасылыстар нуклеинді  қышқылдардың құрамында кездесетін пиримидинді және пуринді негіздердің негізі болып саналады. Пиримидинді негіздер – нуклеин қышқылыныңқұрамына кіретін пиримидиннің туындылары: урацил, тимин, цитозин. 
–ОН тобы бар негіздер үшін құрылымдық изомерлердің қозғалу тепе- теңдігі тән, бұл протонның қышқылға және керісінше қозғаласымен түсіндіріледі:

Мұндай құрылымдық изомерлердің динамикалық тепе – теңдігін "таутомерия" деп атайды. Берілген дербес жағдай  лактим-лактамді таутомеря деп аталады.

Пиримидинді негіздер нуклеозидтер құрамына кіреді. Нуклеозидтер  сутегін  көмртекрибозының молекуласындағы С₁ – дің қатысуымен азотты негіз және гидроксилдегі N–H- байланысынан үзіп алу нәтижесінде түзіледі. Мысалы:

Мұнда аминнің нуклеофильді қаиеттері көрініп, көміртек молекуласындағы  полуацетальды гидрокилдің нуклеофильді орынбасу қабілеттілігі пайда болады.

Пуринді негіздер - аденин, гуанин секілді нуклеинді қышқылдардың құрамына кіретін пуриннің туындысы. 

Гуанин екі құрылымд изомер түрінде кездеседі:

Өзін-өзі бақылау сұрақтары:

1. Алтымүшелі гетероқосылыстар

2. Номенклатурасы мен  изомериясы

3.Алыну жолдары

4.Физикалық және химиялық  қасиеттері 

5.Қолданылуы

Негізгі әдебиеттер: 1-5

Қосымша әдебиеттер: 6 - 15 әдебиеттер.