Алгоритм оценки реакционной способности трех- и четырехчленные гетероциклов

Трех- и чотырехчленные гетероциклы
Кислородсодержащие
Азотсодержащие
оксетан
оксиран
азиридин
азетидин
Реагенты: H2O, C2H5OH, NH3, RMgBr
Способность к реакциям присоединения
Реагенты: RI, RCOCl, HNO2
Способность к реакциям замещения  

 

учебные ЗадаНИЯ

Задание 1

Назовите предложенные гетероциклические соединения. Для составления названий воспользуйтесь схемой, по предлагаемой выше.

Пример решения:

2-этилоксиран

а) б) в) г) д) е)

Задание 2

Опишите строение гетероциклических соединений, приведенных в задании 1 (размер цикла, степень насыщенности, название гетероциклического атома.

Задание 3

Напишите схемы извлечения: а) Азетидин, б) азиридин, в) оксиран, г) оксетан

Задание 4

Сравните реакционную способность оксиран и его протонированной формы в реакциях нуклеофильного присоединения AN. Ответ объясните.

Задание 5

Выполните схемы преобразований при участии трех и чотирехчленных гетероциклов:

 

 

задания для проверки достижения конкретных целей обучения

1. Строение органического соединения:

По систематической номенклатуре это соединение называется:

A. 1-амино-3-метил-2,4-тиазол

B. 4-амино-2-метил-1,3-азатиол

C. 5-амино-2-метил-1,3-тиазол

D. 4-амино-1-метил-2,5-тиазол

 

2. Название гетероциклического соединения по систематической номенклатуре ОКСОЛАН. Выберите структурную формулу данного соединения:

A. B. C. D. E.

3. По химическому строению органическое вещество является гетероциклических соединений с замкнутым цепью сопряжения. Определите это вещество:

A. B. C. D. E.

 

Для извлечения гетероциклического соединения в лаборатории органическое вещество подействовали концентрированным раствором щелочи и получили оксиран.

Выберите исходное вещество:

A. НОСН2-СН2-Сl

B. НОСН2-СН2-СН2-Сl

C. СН2=СН2

D. НОСН2-СН2-ОН

E. СН3-СН3

5. Для получения гетероциклического соединения провели реакцию окисления этилена по схеме:

Определить полученный гетероцикл.

A. B. C. D. E.

 

Реакционная способность гетероциклических соединений зависит от природы гетероцикла и реагента. Выберите реагент которому азиридин реагирует без разрыва гетероцикла

A. H2O

B. NH3

C. HCl

D. CH3NH2

E. CH3J

 

Оксиран реагирует с аммиаком по приведенной схеме.

Определите правильное направление реакции:

A. B. C.

 

D. E.

 

8. Азиридин вступает в реакцию с водой по схеме:

Определите продукт реакции:

A. B. C.

D. E.

Эталоны ответов:

1.C, 2.B, 3.А, 4.А, 5.В, 6.E, 7.B, 8.В.

Занятие № 22

ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Учитывая большое количество гетероциклических соединений значительная химии гетероциклических соединений внимание уделяется веществам, имеющих ароматические свойства. Ароматичность гетероциклических соединений подчиняется тем же признакам ароматичности, что и ароматичность карбоциклических: наличие плоского замкнутого цикла, системы сопряженных двойных связей, и подчинение числа общих π-электронов правилу Хюккеля.

Рассмотрение понятия ароматичности имеет важное значение для объяснения устойчивости и химических свойств соединений. Умение пользоваться этим понятием характеризует уровень профессионализма химика и фармацевта.

Понятие кислотно-основных свойства соединений помогают провизору объяснять фармакокинетику, биологическую активность, характер распределения и метаболические превращения лекарственных веществ в организме. Для гетероциклических соединений эти свойства непосредственно связаны с ароматичность и состоянием атома азота в ароматической системе: пирольний или пиридиновый. Понятие ароматичности и кислотно-основных свойств являются фундаментальными в химии гетероциклов.

Для ароматических соединений в отличие от других ненасыщенных структур более характерны реакции замещения чем присоединение. Для ароматических пятичленных гетероциклов харатерно реакции электрофильного замещения: нитрование, сульфирование, галогенирование, алкилирование, ацилирование.

При этом пиррол, фуран и тиофен лучше чем бензол вступают в реакции электрофильного замещения SN, поскольку является π-електрононадлишковимы ароматическими системами (шесть электронов приходится на пять атомов цикла). В отличие от бензола в молекулах пиррола, фурана и тиофена электронная плотность распределена неравномерно и появляются четко выраженные реакционные центры в a-положениях.

Появление в пиррола и фурана "ацидофобних" свойств (кислотобоязнь) является причиной подбора специфических реагентов в реакциях нитрования и сульфирования с их участием.

С точки зрения синтеза производных пиррола интересно рассмотрение свойств пирролиду калия, который по своему строению является солью. В солях пиррола реакции алкилирования и ацилирования могут проходить по гетероциклических атома азота.

Цели занятия

Общая цель: Уметь интерпретировать свойства пятичленная гетероциклических соединений с одним гетероатомом, опираясь на строение их молекул для использования полученных знаний-умений на следующих кафедрах для определения физико-химических показателей лекарственных средств.

Конкретные цели.

Уметь:

  1. Проявлять признаки ароматичности гетероциклов.
  2. Оценивать строение пятичленных гетероциклических соединений с одним гетероатомом.
  3. Составлять схемы синтеза пятичленных гетероциклов используя данные о способах добычи.
  4. Составлять уравнения реакций, характерных для пятичленных гетероциклов с одним гетероатомом, используя данные о химических свойствах.

 

содержание обучения

1. Основные теоретические вопросы:

1. Классификация и номенклатура пятичленная гетероциклических соединений с одним гетероатомом.

2. Ароматичность гетероциклических соединений. Понятие о гетероатомы пирольного и пиридинового типа.

3. Кислотно-основные свойства гетероциклов.

4. Способы добывания пиррола, фурана и тиофен:

– циклизация 1,4-дикарбонильних соединений (синтез Пааль-Кнорра);

– взаимные превращения пиррола, фурана тиофена (цикл реакций Юрьева);

– специфические способы получения.

5. Физические и химические свойства пиррола, фурана и тиофен:

– ацидофобнисть фуранов и пиррола;

– реакции электрофильного замещения (SE);

– восстановление;

– окисления.

6. Специфические химические свойства пиррола и фурана. Реакционная способность калия пирролиду.

7.Идентификация пиррола, фурана и тиофен.

2. Основные термины и их определения: