Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Гетероциклические соединения




 

Гетероциклическими называются циклические соединения, у которых циклы составлены не только из атомов углерода, но и из атомов других элементов (гетероатомов). Наибольшее значение имеют гетероциклы, содержащие атомы азота, кислорода и серы. В состав цикла могут входить один, два, три и более гетероатомов. В зависимости от общего числа атомов, входящих в состав цикла, различают трех-, четырех-, пяти- и шестичленные гетероциклические соединения. Наибольшее значение имеют пяти – и шестичленные гетероциклические соединения.

 

C
СН СН СН

НС СН НС СН НС СН НС СН НС СН

 

C
НС СН НС СН НС СН НС СН НС СН

 

О S NН N НС N

 

фуран тиофен пиррол пиридин хинолин

 

Гетероциклические соединения проявляют в химическом поведении свойства ароматических соединений. Это объясняется наличием в их кольцах электронного секстета -электронов. Для пятичленных циклов эта система состоит из четырех -электронов, двух двойных связей цикла и одной электронной пары гетероатома. В шестичленных гетероциклах в сопряжении участвуют шесть -электронов трех двойных связей.

 

Пятичленные гетероциклы

 

Химические свойства пятичленных гетероциклов определяются присутствием ароматического цикла, двойных связей и гетероатомов. Гетероциклы, подобно бензолу, более склонны к реакциям замещения, чем присоединения. Гетероатомы, входящие в состав цикла, оказывают влияние на свойства гетероциклических соединений. В гетероциклах, в отличие от молекулы бензола, наблюдается неравномерное распределение -электрон-ной плотности. В фуране, тиофене и пирроле она смещена от гетероатома в сторону цикла. В результате на атомах углерода возникает значительный отрицательный заряд.

       
   
..
 
..
 

..
..
ö S N

Н

фуран тиофен пиррол

 

NH3 H2S
В реакциях электрофильного замещения заместитель становится преимущественно в -положение. Для пятичленных гетероциклов с одним гетероатомом характерна реакция взаимного обмена гетероатомами. Фуран, тиофен и пиррол могут переходить друг в друга при 4500С над Al2O3 (по Юрьеву).

                   
   
     
 
   
   
H2S H2О
 
 

 

 


S NH

 

 

O

 

Фуран– бесцветная жидкость, мало растворимая в воде, смешивается с органическими растворами. Фуран получают сухой перегонкой 2-фуранкарбоновой (пирослизевой) кислоты или из 2-фуральдегида (фурфурола)

           
   
200 – 2500С -СО2
     
 


СООН

                   
   
О
 
О
 
   
CаО + NаОН, 3500С -СО
     
 

 

 


СООН

       
 
О
 
О


Фурановый цикл неустойчив к действию минеральных кислот. При действии серной кислоты он осмоляется, а азотная кислота, разрушая цикл, окисляет фуран в малеиновую кислоту. Поэтому при сульфировании и нитровании фурана подбирают более “мягкие ” условия.

       
 
Br2 CCl4
   
 

-HBr
Br Br Br

O 2-бромфуран

       
   
 
C5H5NSO2
 


SO3H

O

2-фурансульфокислота

пиридин -CH3COOН
CH3COONO2 (CH3CO)2 O; 100C
О

OCOCH3 O2N NO2

O O

(CH3CO)2O SnCl4
2-нитрофуран


COCH3

O

2-ацетилфуран

 

Фуран содержит реакционно-способные двойные связи и легче, чем тиофен и пиррол вступает в реакции присоединения.

 

           
   
     
 

 


тетрагидрофуран

 

Фурановые соединения широко используются в нефтеперерабатывающей и пищевой промышленности.

Тиофен – бесцветная жидкость, содержится в каменноугольной смоле, не смешивается с водой, хорошо растворяется в органическом растворе. Тиофен – типичное ароматическое соединение, его ароматические свойства выражены гораздо сильнее, чем у фурана и пиролла. Получают теофен из бутана и диоксида серы или паров серы.

       
 
SO2, 5500С, V2O5 -2H2O
   
 


CH3 – CH2 – CH2 – CH3

 

S

 

       
 
4S, 6000С -3H2S
   
 


CH3 – CH2 – CH2 – CH3

 

S

 

Тиофен - самое устойчивое соединение из пятичленных гетероциклов. Он не разрушается кислотами, этому способствует более низкая электроотрицательность серы, чем у кислоты и азота, легко нитруется, сульфируется, галогенируется, алкилируется и ацилируется в -положение, но гидрируется труднее, чем фуран.

       
 
Cl2
   
 


Cl

S

2-хлортиофен

       
   
 
H2SO4
 


SO3H

S

2-тиофенсульфокислота

CH3COONO2 (CH3CO)2 O
S

NO2

S

(CH3CO)2O SnCl4
2-нитротиофен

 
 


COCH3

S

2-ацетилтиофен

 

Производные тиофена применяются в производстве красителей, пластификаторов, пластмасс, аналитических реагентов, инсектицидов.

Пиррол - бесцветная жидкость, быстро темнеющая на воздухе в результате окисления, частично растворим в воде и хорошо в органическом растворителе.

Пиррол можно получить сухой перегонкой аммониевой соли пирослизевой кислоты; пропусканием аммиака и паров бутандиола – 1,4 над смесью оксида алюминия и тория при 3000С.

 

t
НОНС СНОН


НСОН СНОН + 4Н2О + 4СО2 + NН3

N

Н4NООС СООNН4 Н

 

 

       
   
 
NH3 -2H2O
 


НО–СН2–С С–СН2–ОН

N

Н

 

Основные свойства пиррола выражены слабо, несмотря на формальное сходство с амином (присутствие NH-группы). Это объясняется участием -электронов азота в образовании -электронной системы кольца. Пиррол проявляет слабокислые свойства, взаимодействуя с калием.

 

       
   


2 + 2К 2 + Н2

N N

Н К

пиррол-калий

 

СH3I -KI
Используя металлические производные пиррола, можно получать его гомологи.

               
   
t
       
 


СН3

N N N

К СН3 Н

N-метилпиррол 2-метилпиррол

 

Пиррол очень чувствителен к действию кислот. Азотная и серная кислоты его полностью разрушают.

По проявлению ароматических свойств и легкости вступления в реакции электрофильбного замещения пиррол занимает промежуточное положение между фураном и тиофеном.

       
 
SO2Cl2, 00C
   
 


Cl

N

H

2-хлорпиррол

       
   
 
С5H5NSO3
 


SO3H

N

H

2-пирролсульфокислота

CH3COONO2 (CH3CO)2 O, 50C
N

H NO2

N

H

(CH3CO)2O 2500C
2-нитропиррол

 
 


COCH3

N

H

2-ацетилпиррол

 

При восстановлении водорода, в зависимости от условий, образуется пирролин или пирролидин.

       
 
H2 (Zn + CH3COOH)
   
 


N

H

пирролин

2H2; Pol
N

H

N

H

пирролидин

 

Пиррол и его производные широко распространены в природе.

Индол ( -бензопирол) – конденсированное производное бензола и пиррола. Получают пропусканием паров анилина и ацетилена через на-

гретую до 600-7000С трубку (метод Чичибабина).

       
   
 
t -H2
 


СН

+

2 СН N

Н

 

Индол является структурным фрагментом природных соединений (индиго) и лекарственных препаратов (индопан).




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2019 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных