10. Előadás. Heterociklusos vegyületek.

Átírás

1 0. Előadás eterociklusos vegyületek.

2 ETECIKLUSS VEGYÜLETEK Felosztás:. telített telítetlen. heteroatomok száma 3. gyűrűk száma. heteroatomok milyensége (,, S, P, As, Si) oxa- S tia- aza- I. Monociklusos, egy heteroatomos vegyületek C 3 C C C C C C S C furán* tiofén* pirrol* piridin* oxol tiol azol azin S C C C C C C C C C C C C S C C C C C tetrahidrofurán* oxolán tetrahidrotiofén* tiolán pirrolidin* azolidin piperidin* perhidroazin

3 II. Monociklusos, két heteroatomos vegyületek 3 S 3 3 Azolok: -tagú gyűrű + legalább más heteroatom oxazol tiazol imidazol (hisztidinben) Azinok: 6-tagú gyűrű + legalább más heteroatom () pirimidin (,3-diazin) (DS, S-ben) pirazin (,-diazin) piridazin (,-diazin) triazinok (3), tetrazinok () III. Biciklusos, kondenzált heteroatomos vegyületek 8 pirimidin imidazol pirazin pirimidin 3 indol (triptofánban) purin (DS, S-ben) pteridin (folsavban) kinolin (benzopiridin) izokinolin Festék alapanyag, tartósítószer, fertőtlenítő, oldószer, izokinolinvázas alkaloidok

4 IV. Tri-,...-ciklusos, heteroatomos vegyületek C 3 Akridin (váz) 9-aminoakridin: erős fertőtlenítő szer fluoreszcens tulajdonságú C C lizergsav-dietilamid (LSD) op C (anyarozs alkaloid) indol Folsav analógok pteridin gyűrű C C - C (C ) Glu C C =, = folsav; B9-vitamin, M-vitamin. =, = aminopterin =, = C 3 amethopterin, methotrexat Folsav: terhesség korai szakaszában embrió gerinc, velőcsövet, fehérvérsejtek, vörösvértestek, vérlemezkék képzésében, az aminosavak és nukleinsavak anyagcseréjében Metotrexát: tumorellenes szer, reumatoid artritisz

5 Elektronszerkezet Aromás jelleg (pirrol, furán, tiofén) (ückel szabály: n+ elektron) Q - I effektus (hetero atom E-nak megfelelő mértékben vonzza az elektronokat) Q = :S:, :, :: E =,6 3,0 3, S < < Tiofén hasonlít legjobban a benzolra,de az elektrofil szubsztitúciós reakció gyorsabbak. K-effektus - 0, - 0, + 0, , - 0, d- d- + egyenletes valóságos elektroneloszlás csak határszerkezetekből d+ + határszerkezetek! - 0,0-0, S d+ 0, d+ 0,3 d+ 0,38 + nem bázis, nem proton kedvelő piridin + 0,8 + 0,0 + 0, - 0,8 + 0, bázis, proton kedvelő

6 Téralkat Konjugált kettős kötés esetén az egyes és kettős kötés hossza pm: 0 - m Å: 0-0 m izolált egyes kötés izolált kettős kötés aromás rendszer Kötéshossz : S-C > -C > -C

7 Fizikai tulajdonságok a a molekulában van -donor (pl. -) és -akceptor (pl. ), akkor tud -kötést kialakítani pirazol imidazol

8 Kémiai reakciók A. Sav-bázis sajátság (egy heteroatom) (sav: protont tud leadni; bázis: protont tud felvenni) tiofén S nem bázis, nem sav (C- nem proton donor, a kén atom E nem elég nagy, hogy vonzza a -t) pirrol: + megszűnik az aromás jelleg + + K K + ½ aromás marad (tehát gyenge - sav) + (pk = ) furán: piridin: pk b = 8,8 gyenge bázis

9 B. Sav-bázis sajátság (két heteroatom) pirazol imidazol Piridin jellegű Piridin jellegű Pirrol jellegű amfoter pirimidin bázikus bázikus Piridin jellegű

10 . Elektrofil szubsztitúciók Feltétel: elektronban gazdag gyűrűk A. pirrol, furán, tiofén, indol Irányítás pozitív töltés vagy parciális pozitív töltésű rész támad elektronban gazdag helyre d- - 0,0 d- d+ - 0, Q eaktivitás σ-komplexek lehetséges határszerkezete -es és 3-as helyzetű szubsztitúció esetén: jobb elektron eloszlás, stabilabb σ-komplex Példák -nitropirrol o C -acetilpirrol 0 o C

11 B. piridin + 0,8 Irányítás eaktivitás + 0, - 0,8 + 0,0 + 0, legkevésbé + helyre igyekszik kötődni stabilabb σ-komplex

12 Példák (kénsav protonálódás) 3-brómpiridin 3-nitropiridin piridin-3 szulfonsav Áttekintés benzol pirrol furán tiofén piridin nitrálás * + szulfonálás S * diazo kapcsolás Friedel- Crafts acilezés Ar- + + C 3 -C-Q brómozás Br * protonálás után

13 Példa: triptofán (Trp) szintézise (indol S E reakció). lépés Aminometilezés + + C C 3 C 3 S E C C 3 C 3. lépés Alkilezés C C 3 C 3 + C 3 I S (jó távozó csoport, ld. offman elimináció) C + C 3 C 3 C 3 I - C + C 3 C 3 C 3 + Ac C - CEt CEt S CEt C EtC Ac 3. lépés idrolizis, dekarboxilezés CEt C EtC Ac. észter hidrolízis. dekarboxilezés C C Triptofán (Trp) nátrium-etilát (igen erős bázis) CEt Ac C C - CEt Et - Ac - + CEt CEt acetamidomalonészter (C- sav)

14 3. ukleofil szubsztitúciók Feltétel: elektronban szegény gyűrűk C 6 - Li + C6 Összehasonlítás

15 Kétheteroatomos vegyületek reaktivitása d- - 0,0 d + piridin szerű d + d- - 0, d+ + 0,8 d - d - pirrol szerű (tautoméria) + 0,0 + 0, - 0,8 + 0, b a piridin szerű Pozíció a b d+ d+ d+ d+ d- d- 6 d+ d+ elatív elektronhiány: = 6 > > Magyarázat: a parciális töltések szuperponálódnak S E S E S S E S E S S pirazol imidazol pirimidin

16 Tautoméria egy kettős kötés és egy proton helyzetének megváltozása Imidazol 3 Piridin származékok 3 keto-enol amino-imino Pirimidin (citozin)) 3 6 keto-enol Purin (adenin) amino-imino

17 Furán, tiofén, pirrol vázas vegyületek szintézise (Paal-Knorr) cc. S ' 3 ' 3 nyomás ',-dioxo-vegyület (,-dienol is jó) P S 0 Foszfor-pentaszulfid S ' Példák a amidin-származék imidazol-származék a bróm - keton karbonsavamid-származék oxazol-származék tioamid-származék tiazol-származék

18 Piridin szintézis (antzsch) EtC a b ' aldehid 3 CEt D - 3 EtC ' CEt b - oxo karbonsav észter EtC ' CEt ox. EtC ' CEt - piridin-származék

19 Purin szintézis,,6-trihidroxi-pirimidin (barbitursav) dilaktám-enol dilaktám-keto /Cl /red Cl,,6-trihidroxi--aminopirimidin. KC. Wöhlerizomerizáció pszeudohúgysav Cl 6 7 3,6,8-triklór-purin 9 8 Cl - Cl (0%) PCl 3 0 o C,6,8-trihidroxi-purin (húgysav) keto enol tautoméria

20 Purin szintézis (folytatás) eaktivitási sorrend 6 > > 8 Cl Cl 6 7 3,6,8-triklór-purin 9 8 Cl eduktív dehalogénezés purin a + Et K. 3 Et Cl Cl Cl Et Cl. Elfőzés (cc. Cl). red.dehalogénezés red. dehal. red. dehal. xantin 6-aminopurin (adenin) guanin