Алгоритм составления схемы синтеза производных пиридина

Пиридин

Положение будущего заместителя

орто– Реакции SN

мета – Реакции SE

пара – Реакции окисления

о-гидрокси піридин

о-амино пиридин

м-сульфо пиридин

м-бром пиридин

м-нитро пиридин

N-оксид

о-нитро пиридин

окисление

м-амино пиридин

восстановл

м-метил пиридин

алкилирование

п-нитропиридин

реакции SE

п-амино пиридин

восстановл

галогенирование

п-хлор пиридин

учебные ЗадаНИЯ

Задание 1

Напишите структурные формулы следующих соединений: а) пиридин сульфат, б) N-ацетилпиридиния хлорид, 1 (2-пиридил) -2-фенилетен, 3-гидрокси-4,5-ди (гидрокси-метил) -2-метилпиридин.

Задание 2

Составьте названия приведенных соединений:

а) б) в) г)

Задание 3

Закрасьте электронное строение молекулы пиридина. Объясните, почему пиридин является π дефицитная ароматической системой

Задание 4

Приведите схемы получения α-, β-, γ-аминопиридинов с пиридином

Задание 5

Приведите схемы получения α-, β-, γ-гидроксипиридинив с пиридином

Задание 6

Напишите схемы реакций изоникотиновой кислоты со следующими реагентами: а) HCl, б) CH₃I, в) CH₃COCl, г) NaOH, (H₂O), д) C₂H₅OH, H⁺, і) SOCl₂.

задания для проверки достижения конкретных целей обучения

1. Производное пиридина имеет структурную формулу:

Сложите его название:

A. пиридин сульфат

B. пиридин гидросульфат

C. пиридинсульфотриоксид

D. пиридин сульфокислота

E. сульфапиридазин

2. Проводят добычи гетероциклического соединения, является производным пиридина согласно предложенной схемы:

Определить конечный продукт (Z):

A. B. C. D. E.

Для извлечения пиколиновои кислоты добывают гетероциклических соединений, что является производным пиридина пидвергла окислению перманганатом калия. Определите это соединение.

A. B. C. D. E.

Реакцию бромирования пиридина проводят по схеме.

Укажите продукт этой реакции:

A. B. C. D. E.

5. Пиридин вступает в реакцию с амидом натрия в среде аммиака по схеме:

Укажите продукт этой реакции:

A. B. C. D. E.

6. По химическим свойствам пиридин является слабым основанием. Для подтверждения этого факта необходимо провести химическую реакцию:

А. В. С.

D. Е.

Эталоны ответов:

1.D, 2.C, 3.A, 4.B, 5.C, 6.A.

Занятие № 26

Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом. Хинолин, изохинолин, акридин

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

В данной теме рассматриваются шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом, содержащие ароматические системы, с конденсированными циклами и кислородом гетероциклы.

Хинолиновый ядро ​​является структурным фрагментом некоторых алкалоидов и лекарственных средств. Ряд производных 8-гидрокси применяют в медицинской практике как противомикробные средства. К ним относятся такие лекарственные препараты, как хинозол, нитроксолин и энтеросептол. Ядро изохинолина является структурным фрагментом молекул алкалоидов изохинолинового ряда - папаверина, морфина, кодеина и др., Свойства, методы извлечения из биологического материала и идентификацию изучаться в курсах фармакогнозии, фармацевтической и токсикологической химии.

В теме кислородсодержащих гетероциклов особое внимание уделяется рассмотрению устойчивости органических соединений. Это помогает интерпретировать свойства природных веществ, содержащих эти гетероциклы а также лекарственных препаратов, созданных на их основе.

Некоторые производные γ-Пирона являются естественными веществами. К ним относятся хелидонова и меконова кислоты. Хелидонова кислота содержится в траве чистотела, меконова кислота выделена из мака снотворного. На основе производных кумарина созданы антикоогуляцийни лекарственные препараты - неокумарин, фепромарон, синкумар и другие, которые используются для профилактики и лечения тромбозов. Важнейшими производными хромона является флавон и изофлавон. Производные флавона и изофлавоны относятся к обширной группе природных соединений, так называемых флавоноидов.

цели обучения

Общая цель: Уметь интерпретировать свойства шестичленных 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. Интерпретировать строение шестичленных гетероциклических соединений с одним гетероатомом.
2. Выбирать способы добывания шестичленных гетероциклических соединений с одним гетероатомом.
3. Составлять уравнением реакций используя данные о химических свойствах шестичленных гетероциклических соединений с одним гетероатомом.

содержание обучения

1. Основные теоретические вопросы:

1. Номенклатура и электронное строение хинолина, изохинолину, акридина.
2. Номенклатура и изомерия шестичленных гетероциклов с атомом кислорода.
3. Получение хинолини и его производных. Синтез Скраупа и синтез Дебнера-Миллера
4. Получение изохинолина. Синтез Бишлера - Напиральського ..
5. Синтетические способы получения акридина и его производных.
6. Физические и химические свойства хинолина, изохинолини и акридина:

– реакции, протекающие с участием гетероатома

– реакции электрофильного замещения (SE), особенности их протекания и правила

– ориентации в хинолин и изохинолинового ядре;

– реакции нуклеофильного замещения (S_N);

– восстановление;

– окисления.

1. Получение и свойства гетероциклов группы пираний. α- и γ-пироны. Соли пирилия и их ароматичность.
2. Синтез и химические свойства производных конденсированных пирогов (кумарин, хромонем).
3. Важнейшие представители производных шестичленных конденсированных гетероциклов. Понятие о флавоноиды. Применение.

2. Основные термины и их определения:

Важнейшими пиридин содержащими конденсированными системами являются хинолин, изохинолин, акридин.

ХИНОЛИН

Хинолин является бициклическим системой, содержащей конденсированные пиридиновое и бензольное кольца. Хинолин - бесцветная жидкость с неприятным запахом, хорошо смешивается с водой, этанолом, диэтиловым эфиром, перегоняется с водяным паром.

Способы получения

1. Хинолин и его метильные производные получают из продуктов перегонки каменноугольной смолы.

2. Синтез Скраупа. Нагревают анилина с глицерином и конц. H2SO4 в присутствии окислителя - нитробензола:

3. Синтез Дебнера – Миллера. Его применяют для получения производных хинолина, содержащих алкильный заместитель в пиридиновых кольце.

Для получения 2-метилхинолину используют анилин и ацетальдегид. 1 стадия - кротоновая конденсация оцетальдегиду:

2 стадия - взаимодействие кротонового альдегида с анилином:

Химические свойства

Хинолин является ароматической составом: его молекула имеет плоскую строение и единую связанную 10 π-электронную систему.

1. Реакции по гетероатомы. Наличие в молекуле хинолина атома азота пиридинового типа обусловливает основные свойства, но слабее чем у пиридина. Хинолин образует соли с сильными кислотами, алкил- и ацилгалогенидамы:

2. Реакции электрофильного и нуклеофильного замещения. В результате электроноакцепторных влияния гетероатома в молекуле хинолина электронная плотность распределена неравномерно: в пиридинового кольце она ниже, чем в бензольном. Поэтому при действии электрофильных реагентов замещение проходит по бензольном кольцу, а нуклеофильного - по пиридиновых.

Нитрования протекает преимущественно по положению 5 и 8.

Сульфирования проходит в положениях 5, 6, 8 в зависимости от условий:

В реакции нуклеофильного замещения хинолин вступает значительно легче, чем пиридин. При этом реакции протекают по положению 2:

3. Реакции восстановления и окисления. При восстановлении хинолину в первую очередь восстанавливается пиридинового ядро. Образование продуктов реакции зависит от катализатора и условий проведения.

Окисления хинолина перманганатом калия в щелочной среде приводит к расщеплению бензольного кольца и образованию хинолиновои (2,3-пиридиндикарбоновои) кислоты:

В присутствии пероксикислот хинолин образует N -оксид:

ИЗОХИЛИН

Изохинолин - это бесцветное кристаллическое вещество с запахом, напоминающим запах хинолина, растворяется в воде и большинстве органических растворителей.

Способы получения

1. Изохинолин содержится в хинолиновой фракции каменноугольной смолы.

2. В лаборатории синтез изохинолина и его производных осуществляют по реакции Бишлера-Наперальского.

Химические свойства

В качестве основания сильнее чем хинолин.

Алкилирования протекает по гетероатому с образованием солеподобный продуктов присоединения.

Изохинолин вступает в реакции электрофильного замещения, в положениях 5 и 8 бензольного кольца.

Нуклеофильное замещение протекает в положении 1.

ізохінолон

Изохинолин труднее восстанавливается, чем хинолин.

При окислении изохинолина щелочным раствором КМnО4 окислению подвергаются оба ядра и в результате образуется смесь кислот: фталевой и 3,4-пиридиндикарбоновои.

Подобно хинолина при действии пероксикислот изохинолин образует N-оксид изохинолина.

АКРИДИН

Акридин является конденсированной систему из двух бензольных и одного пиридинового ядер. Нумерацию атомов проводят так, чтобы азот получил самый большой номер - 10.

Акридин - светло-желтое кристаллическое вещество с характерным запахом, легко перегоняется. Хорошо растворяется в органических растворителях, мало растворимый в воде. Разбавленные растворы имеют синюю флуоресценцию. Растворы солей имеют зеленую флуоресценцию, при разбавлении водой происходит гидролиз и зеленая флуоресценция переходит в синюю, характерную для свободного акридина.

Получение - конденсация дифениламину с карбоновыми кислотами.

Химические свойства

Реакции с участием гетероатома. Акридин является слабым основанием. Он слабее основные свойства, чем пиридин и хинолин.

Акридин, подобно пиридина, взаимодействуя с кислотами, образует соли, которые называются акридиниевимы.

С над кислотами образует N-оксид акридина:

С электрофильными реагентами акридин взаимодействует с трудом и неоднозначно.

Реакции нуклеофильного замещения для акридина идут достаточно легко по положению 9:

3. Граф логической структуры

НИТРОГЕНОСОДЕРЖАЩИЕ

ОКСИГЕНОСОДЕРЖАЩИЕ

ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ

Хинолин

Изохинолин

Акридин

Пирон

Кумарин

Хромон

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ПРИРОДНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ШЕСТИЧЛЕННЫХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ С ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ

ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

СТРОЕНИЕ

4. Источники информации

1. Органическая химия. Учебник для высших фармацевтических учебных заведений. В 3 кн. / В.П. Черных, Б.С., Зименковський И.С., Гриценко. - Харьков: Основа, 1997. - Кн. 3 - с. 78-94.

2. Лекции по органической химии В.П. Черных: Учеб. пособие для студ. вузов. - М.: Издательство НФаУ: Золотые страницы, 2005, с. 380-400.

3. Общий практикум по органической химии / В.П. Черных и др. - Харьков: Изд-во НФАУ; Золотые страницы, 2002. - с. 350-356.

4. Сборник тестов по органической химии / Под ред. В.П.Черных. - Харьков 2005, с. 266-282.

учебные ЗадаНИЯ

Задание 1

Напишите структурные формулы следующих соединений: на) бензо [с] пиридин, б) 8-гидроксихинолин, в) 6,9-диамино-2-етоксиакридин, г) 3-гидрокси--пирон -2,6-дикарбоновых кислота

Задание 2

Назовите приведенные соединения:

а) б) в)

Задание 3

Напишите возможные схемы взаимодействия хинолину приведенным реагентами: а)HCl, б) растворH₂SO₄, в)конц. H₂SO₄ , 220^oC, г)NaNH₂, t. Назовите продукты.

Задание 4

Заполнить схему химических превращений. Назовите продукты.

задания для проверки достижения конкретных целей обучения

1. Хинолин является структурным фрагментом многих лекарственных препаратов. Укажите правильный вариант нумерации атомов в молекуле хинолину:

А. В. С.

D. Е.

2. Для хинолину характерные реакции как электрофильного, так и нуклеофильного замещения. Укажите соединение, образующееся при взаимодействии хинолину с Амид натрия (по Чичибабину):

А В. С

D. Е.

3. Одним из критериев ароматичности является выполнение правила Хюккеля. Исходя из формулы данного соединения укажите число π - электронов, которые образуют ароматическую систему:

A. 12

B. 14

C. 8

D. 10

E. 18

4. Хинолиновый ядро является структурным фрагментом многих лекарственных средств. Укажите, какая соединение образуется при окислении хинолина перманганатом калия в щелочной среде:

А. В. С. D. Е.