Шестичленные гетероциклы с двумя атомами азота
Шестичленные гетероциклы с двумя атомами азота в виде различных производных наиболее широко распространены в природе.
Основу таких гетероциклических соединений составляет пиримидин:
Пиримидиновое ядро лежит в основе входящих в состав нуклеиновых кислот гетероциклических оснований (урацил, тимин, цитозин). Пиримидиновое кольцо является структурной единицей пурина, который лежит в основе – аденина и гуанина, входит в состав ферментов, алкалоидов, лекарственных препаратов, витамина В1.
Среди производных пиримидина и пурина, имеющих биологическое значение и применяемых в медицине, наиболее важными являются амино- и гидроксипроизводные.
Гидроксипроизводные пиримидина
Барбитуровая кислота – циклический уреид малоновой кислоты, образуются взаимодействием малонового эфира с мочевиной.
Для барбитуровой кислоты характерны 2 типа таутомерии – кето-енольная и лактам-лактимная.
Кислотные свойства барбитуровой кислоты обусловлены енольным гидроксилом (по силе превосходит уксусную кислоту). 5,5-дизамещенные барбитуровой кислоты называют барбитуратами, применяются в качестве снотворных противосудорожных препаратов.
Известно более 100 препаратов этой группы, снотворного, противосудорожного действия.
Для барбитуратов характерна только лактам-лактимная таутомерия. Кето-енольная таутомерия невозможна, из-за отсутствия у С-5 атома водорода.
Гидроксипроизводные пурина
Пурин – бициклическое гетероциклическое соединение, состоящее из пиримидинового и имидазольного циклов. Ароматическое соединение, хорошо растворимо в воде, устойчиво к действию окислителей, амфотерно, образует соли с сильными кислотами, а также со щелочными металлами, благодаря наличию NН группы.
Из гидроксипроизводных наиболее важны
Все эти соединения являются продуктами превращения нуклеиновых кислот в организме. Для них возможна лактам-лактимная и прототропная таутомерия. В кристаллическом виде эти гидроксипроизводные существуют преимущественно в лактамной форме.
Гипоксантин
Мочевая кислота – конечный продукт метаболизма пуриновых соединений в организме. Впервые была открыта в камнях мочевого пузыря, т.к. является продуктом азотистого обмена в организме. Это бесцветное кристаллическое вещество, труднорастворимое в воде, легко, не плавясь при нагревании, разлагается.
Мочевая кислота двухосновная, кислотный характер обусловлен ОН-группами в лактимной форме.
ОН-группа в 6-положении не проявляет кислотных свойств из-за наличия внутримолекулярной водородной связи.
Соли мочевой кислоты называют уратами, при нарушениях обмена могут откладываться в суставах и в виде почечных камней.
Понятие об алкалоидах
Алкалоиды – гетероциклические азотсодержащие соединения растительного происхождения, для которых характерна высокая физиологическая активность.
Метилированные ксантины составляют группу пуриновых алкалоидов. К ним относят: теофиллин, теобромин, кофеин, они находят широкое применение в медицине, которое основано на их стимулирующем действии на ЦНС и сердце.
Теофиллин содержится в листьях чая, теобромин – в бобах какао, кофеин – в кофе.
Теофиллин и теобромин обладают в большей степени мочегонным и расширяющим сосуды действием. Кофеин обладает наиболее сильным возбуждающим действием.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Лабораторная работа № 1
ОПЫТ 1. Реакции антипирина и амидопирина с железа (III) хлоридом
В пробирку поместите несколько кристаллов антипирина, прибавьте 2 капли воды и каплю 1% раствора железа (III) хлорида, появляется интенсивное оранжево-красное окрашивание, не исчезающее при стоянии. Для сравнения поместите в другую пробирку несколько кристаллов амидопирина, добавьте 2 капли воды и каплю 1% раствора железа (III) хлорида. Появляется фиолетовое окрашивание, быстро исчезающее. Добавьте сразу еще 3 капли железа (III) хлорида. Окраска вновь появляется, сохраняется несколько дольше, но постепенно бледнеет.
Окрашивание антипирина с железа (III) хлоридом обусловлено образованием комплексного соединения ферропирина, амидопирина – образованием продуктов окисления. Реакция с хлоридом железа (III) является качественной, позволяющей отличить амидопирин от антипирина.
ОПЫТ 2. Реакция антипирина и амидопирина с азотистой кислотой
В пробирку поместите несколько кристаллов антипирина добавьте 2 капли воды, 1 каплю 10% раствора серной кислоты и 1 каплю 5% раствора натрия нитрита. Появляется изумрудно-зеленое окрашивание, постепенно исчезающее, особенно при избытке натрия нитрита. Для сравнения в другую пробирку поместите несколько кристаллов амидопирина. Добавьте 2 капли воды, 1 каплю 10% раствора серной кислоты и 1 каплю 5% раствора натрия нитрита. Появляется нестойкое фиолетовое окрашивание. Если окрашивание исчезает слишком быстро, добавьте несколько кристаллов амидопирина. С амидопирином образуются окрашенные продукты окисления.
Подобно приведенным реакциям с хлоридом железа (III), реакция с азотистой кислотой применяется в фармацевтической практике для распознавания антипирина и амидопирина и отличия их друг от друга.
ОПЫТ 3. Реакция никотиновой кислоты с меди (II) ацетатом
Никотиновая кислота в уксусной среде образует с меди (II) ацетатом синий осадок меди (II) никотината. 5-10 мг порошка никотиновой кислоты растворяют при нагревании в 15-20 каплях 10% раствора уксусной кислоты. К нагретому до начала кипения раствору прибавляют 15-20 капель 5% раствора меди (II) ацетата. Появляется голубая муть. При стоянии выпадает синий осадок медной соли никотиновой кислоты.
ОПЫТ 4. Восстановление никотиновой кислоты натрия гидросульфитом
При действии гидросульфитов щелочных металлов на никотиновую кислоту происходит восстановление последней с образованием соединений желтого цвета.
К 20-30 мг порошка никотиновой кислоты прибавляют 15-20 капель 10% раствора натрия гидрокарбоната, перемешивают и добавляют 15-20 капель свежеприготовленного 5% натрия гидросульфита. Жидкость окрашивается в желтый цвет.
ОПЫТ 5. Растворимость кислоты и соли
Внесите в пробирку маленькую щепотку салициловой кислоты и около 2-3 мл воды. Перемешайте. Растворяется ли кислота в воде? Влейте туда немного щелочи и снова перемешайте. Что теперь наблюдается? Влейте в раствор минеральную кислоту. Что теперь происходит?
Запишите результаты опыта и уравнение реакции салициловой кислоты со щелочью.
ОПЫТ 6.Аспирин
Несколько кристаллов аспирина и 5-6 капель воды внесите в пробирку и тщательно перемешайте. Отлейте половину раствора в другую пробирку. Жидкость в одной из них прокипятите 1-2 мин. и затем охладите в стакане с водой. В обе пробирки влейте 2-3 капли раствора железа хлорида. Что наблюдается? Почему это происходит?
Запишите результат опыта и реакцию гидролиза аспирина.