Природных соединений входят гетероциклические соединения

Биологически активные гетероциклические соединения

1. Классификация Гетероциклы классифицируют по следующим основным признакам:

2. Пятичленные азотсодержащие гетероциклы с одним гетероатомом

Пиррол Пиррол – 5-членный ароматический гетероцикл с одним атомом азота. Ароматическая система пиррола включает 6 p -электронов: четыре p -электрона от двойных связей и два – от гетероатома. Атом азота с неподеленной парой электронов действует как донор, повышая электронную плотность на атомах углерода цикла. Поэтому пиррол относят к p-избыточным гетероциклам. Химические свойства Химические свойства пиррола определяются наличием ароматической системы и полярной связи N-H. Кислотно-основные свойства Неподеленная пара электронов азота является частью ароматического секстета электронов, поэтому пиррол практически лишен основных свойств ( ). Сила пиррола как основания не может быть точно определена, так как он является ацидофобным соединением и полимеризуется под действием кислот. В то же время, наличие полярной связи N-H обуславливает слабые кислотные свойства пиррола (pK_a=16,5). Реакции электрофильного замещения Пиррол, как p -избыточный гетероцикл, легко вступает в реакции электрофильного замещения. Активность пиррола по отношению к электрофилам выше, чем у бензола, и близка к активности анилина и фенола. Электрофильное замещение направляется преимущественно в положение 2. Из-за ацидофобности пиррола S_E-реакции проводятся в отсутствии кислот. Биологически активные производные пиррола. Тетрапиррольные соединения содержат ароматический макроциклпорфин, включающий четыре пиррольных кольца. Замещенные порфины называют порфиринами. В виде комплексов с металлами порфирины и частично гидрированные порфирины входят в состав важных природных соединений – гема(простетической группы гемоглобина – содержащегося в эритроцитах основного белка дыхательного цикла, переносчика кислорода от органов дыхания к тканям), зеленого пигмента растений хлорофилла, витамина В₁₂. Индол Индол – ароматическое гетероциклическое соединение, содержащее конденсированные бензольный и пиррольный циклы. Химические свойства Химические свойства индола аналогичны свойствам пиррола. Он практически не обладает основными свойствами, ацидофобен, является слабой NH-кислотой. Активно вступает в реакции электрофильного замещения, при этом заместитель вступает в положение 3 пиррольного кольца. Биологически активные производные индола. Триптофан – незаменимая (не синтезируется в организме человека) аминокислота, входящая в состав животных и растительных белков. Серотонин – биогенный амин, продукт метаболизма триптофана. Обладает высокой биологической активностью, является нейромедиатором головного мозга. Триптамин – токсичный биогенный амин, продукт декарбоксилирования триптофана. Индольные алкалоиды. Алкалоиды – гетероциклические азотсодержащие основания растительного происхождения, обладающие ярко выраженным физиологическим действием. Индольное кольцо входит в состав многих алкалоидов – резерпина (содержится в растениях рода раувольфия; используется как успокаивающее и понижающее кровяное давление средство), стрихнина (содержится в семенах растения чилибухи; используется как тонизирующее средство), лизергиновой кислоты (алкалоид спорыньи; диэтиламид лизергиновой кислоты — ЛСД — сильное галлюциногенное средство).

Источник

Природных соединений входят гетероциклические соединения

Гетероциклические соединения — это органические соединения, молекулы которых содержат циклы, в образовании которых кроме атома углерода принимают участие и атомы других элементов (гетероатомы).

К гетероатомам относят атомы азота, кислорода, серы, кремния, фосфора, селена, бора и некоторых других элементов.

Гетероциклические соединения широко распространены как в животном, так и в растительном мире. Очень многие биологически важные вещества содержат в своем составе гетероциклические фрагменты.

Гетероциклические соединения играют большую роль в жизнедеятельности организмов и имеют важное физиологическое значение (ДНК, РНК, хлорофилл, алкалоиды, ряд витаминов, антибиотиков).

Классификация гетероциклических соединений

Гетероциклические соединения классифицируют согласно следующим структурным признакам:

• размеру цикла (числу атомов в цикле);
• по природе гетероатома;
• по числу гетероатомов в цикле;
• по степени ненасыщенности (насыщенные и ненасыщенные).

1. В зависимости от числа атомов в цикле гетероциклические соединения подразделяют на трех- , четырех- , пяти- , шести- и семичленные.

2. По природе гетероатома наиболее распространены гетероциклы, в состав которых входят атомы азота, кислорода или серы.

Простейшие пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом – фуран, тиофен и пиррол:

3. По числу гетероатомов, входящих в цикл, наиболее распространены гетероциклы с

4. По степени насыщенности гетероциклы могут быть насыщенными, ненасыщенными и ароматическими.

Ненасыщенные

Ароматические

Особый интерес представляют непредельные гетероциклические соединения, которые удовлетворяют условиям ароматичности. Они имеют плоское строение и замкнутую систему π-электронов.

Наиболее разнообразны и хорошо изучены ароматические азотсодержащие гетероциклические соединения.

По некоторым свойствам гетероциклы сходны с соответствующими алифатическими и карбоциклическими соединениями.

Аналогично карбоциклическим соединениям, наиболее устойчивыми являются пяти- и шестичленные гетероциклы.

Пятичленные гетероциклы

Эти гетероциклы имеют плоское строение и единую π-систему из шести электронов (по одному от четырех атомов углерода и пара электронов – от атома кислорода, серы или азота).

В этом проявляется сходство данных соединений с бензолом: пятичленные гетероциклы обладают ароматическим характером и склонны к реакциям замещения.

Шестичленные гетероциклы

а) с одним атомом азота (пиридин и его производные)

б) с двумя атомами азота (пиримидин и его производные)

Конденсированные (бициклические) гетероциклы (пурин и его производные)

Большое значение имеют гетероциклы, конденсированные с бензольным кольцом или с другим гетероциклом.

При названии гетероциклов широко используются тривиальные названия:

Гетероциклические соединения, как и бензол, более склонны к реакциям замещения, чем к реакциям присоединения. Они вступают в типичные для бензола реакции электрофильного замещения, устойчивы по отношению к восстановителям и окислителям.

Эти особенности в химическом поведении определяются наличием в их кольцах электронного секстета. Благодаря сопряжению, связи выравниваются, и кольцо становится плоским. Однако стабильность секстетов π-электронов в молекуле бензола и в молекулах гетероциклов различна.

Рубрики: Гетероциклические соединения

Источник

М.И. Антонова, а.С. Берлянд

Рекомендуется Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 060105(040400) — «Стоматология»

зав. кафедрой органической химии ММА им. И.В. Сеченова, д. х. н., профессор Н.А. Тюкавкина,

зав. кафедрой фармакологии МГМСУ,

М.И. Антонова, А.С. Берлянд. Биоорганическая химия, часть VI. Учебное пособие. М., МГМСУ, 2010, 63с.

Под редакцией профессора А.С. Берлянда

Настоящее учебно-методическое пособие посвящено соединениям, объединенным под общим названием «Гетероциклические соединения». В пособии изложен теоретический материал, разобран ряд эталонных задач, а также приведены вопросы и задачи для самостоятельной работы студентов. Пособие рекомендуется использовать студентам стоматологических, лечебных и педиатрических факультетов медицинских вузов Российской Федерации для подготовки к занятиям по биоорганической химии.

© М.И. Антонова, А.С. Берлянд. 2010.

Гетероциклические соединения

1. Общая характеристика.

Гетероциклическими называют соединения циклического строения, содержащие в цикле не только атомы углерода, но и атомы других элементов (гетероатомы).

Гетероциклические соединения – самая распространенная группа органических соединений. Они входят в состав многих веществ природного происхождения, таких как нуклеиновые кислоты, хлорофилл, гем крови, алкалоиды, пенициллины, многие витамины. Гетероциклические соединения играют важную роль в процессах метаболизма, обладают высокой биологической активностью. Значительная часть современных лекарственных веществ содержит в своей структуре гетероциклы.

2. Классификация и номенклатура гетероциклических соединений.

2.1. Классификация.

Для классификации гетероциклических соединений используют следующие признаки.

• по размеру цикла гетероциклические соединения бывают чаще всего трех-, четырех-, пяти-, шести- и семичленными:

• по типу элемента, входящего в состав цикла, это главным образом соединения с атомами азота, кислорода или серы:

• по числу гетероатомов, входящих в цикл, наиболее распространены гетероциклы с одним и двумя гетероатомами, но известны соединения и с четырьмя атомами в одном цикле:

• по природе и взаимному расположению нескольких гетероатомов возможны разнообразные комбинации (например, N и S, N и O и т.д.), причем гетероатомы могут занимать различные положения относительно друг друга:

• по степени насыщенности гетероциклы могут быть ароматическими, ненасыщенными и насыщенными:

Химия ароматических гетероциклов изучена наиболее подробно. Полностью или частично насыщенные гетероциклы в силу особенностей их химических свойств рассматриваются, как правило, не как гетероциклические соединения, а как циклические аналоги тех или иных алифатических соединений (простые эфиры, сульфиды, вторичные амины).

• по числу циклов различают моноциклические, полициклические (главным образом, конденсированные) системы. Число циклов и их типы могут быть самыми различными:

Источник