Heterociclii

73
COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

description

Curs Heterociclii

Transcript of Heterociclii

Page 1: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

Page 2: Heterociclii

• compuşii în care toţi atomii din ciclu sunt identici = aliciclici sau homociclici

• cei în al căror ciclu sunt cel puţin două specii de atomi = heterociclici.

Page 3: Heterociclii

• Compuşii heterociclici aromatici se pot clasifica după:

– mărimea ciclului; cei mai stabili fiind cei cu inele de cinci şi de şase atomi, datorită faptului că unghiul de valenţă al heteroatomului nu diferă de cel al carbonului.

– numărul de heteroatomi din moleculă.

– natura heteroatomului; cei mai importanţi fiind compuşii heterociclici cu N, O, S.

Page 4: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

• Numerotarea poziţiilor din ciclu se face pornind de la heteroatom. Poziţiile 2 şi 5 se numesc poziţii , iar 3 şi 4 poziţii

O1

2

34

5

Furan

S

Tiofen

N

Pirol

H

Page 5: Heterociclii

CARACTER AROMATIC

• conţin un sistem de şase electroni, respectând astfel regula aromaticităţii a lui Hückel (4n + 2) electroni

• sextetul aromatic se realizează prin conjugarea electronilor p ai heteroatomului cu electronii din ciclu

• sistemul este format din patru atomi de carbon hibridizaţi sp2, uniţi prin legături sp2 - sp2 între ei şi sp2 - s cu câte un atom de hidrogen

.N

. .

.

H

H

H

HH

Page 6: Heterociclii

PROPRIETĂŢI • Cei trei termeni reprezentativi ai heterociclurilor aromatice

pentaatomice cu un singur heteroatom, pirolul, furanul şi tiofenul sunt lichide insolubile în apă, solubile în solvenţi organici (alcool, eter), cu mirosuri caracteristice.

• Tiofenul are caracter aromatic pronunţat, asemănător cu al benzenului. El este stabil termic, stabil faţă de acizi şi dă reacţii de substituţie electrofilă. Nu dă reacţii de adiţie.

• Furanul are caracter nesaturat pronunţat; este instabil faţă de acizi, dă reacţii de adiţie urmate de deschidere de ciclu. Dă reacţii de substituţie electrofilă, dar numai în condiţii experimentale deosebite.

• Pirolul are un caracter chimic asemănător cu cel al furanului; este instabil faţă de acizi dând polimeri nedefiniţi.

Page 7: Heterociclii

PROPRIETĂŢI

• Substituţia electrofilă – Se produce în poziţiile , datorită stabilităţii mai

pronunţate a intermediarului format comparativ cu intermediarul format în urma unui atac în poziţia .

– Reactivitatea furanului şi a pirolului este comparabilă cu a anilinei sau fenolului, tiofenul este asemănător cu benzenul.

– Reactivitatea faţă de reactanţii electrofili a heterociclurilor pentaatomice, scade în ordinea pirol > furan > tiofen.

Page 8: Heterociclii

PRODUŞI NATURALI CU INELE PIROLICE

N

CO

N

C - H

OC

O

NH

C

N

H

H

O

H

N N

NHN

C2H5OH

- 4 H2O

N N

NN

H

HCOOH

- CO2

Porfina

H

H

Page 9: Heterociclii

PRODUŞI NATURALI CU INELE PIROLICE

N N

NN

Protoporfirin`

CH

CH2

H3C

H3C

HOOC(CH2)2

Fe

CH = CH2

CH3

(CH2)2COOH

NH N

HNN

Hemina

CH

CH2

H3C

H3C

HOOC(CH2)2

CH = CH2

CH3

(CH2)2COOH

CH3CH3

Cl -

Page 10: Heterociclii

PRODUŞI NATURALI CU INELE PIROLICE

N N

NN

CH

CH2

H3C

H3C

Mg

CH = CH2

CH3

COOR

CH3

H

COOCH3

HHCH2

CH2

Clorofila a

O

*

**

Page 11: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE • Benzofuranul sau cumarona este un heterociclu format

prin condensarea unui inel benzenic cu unul furanic în poziţiile ,.

3

2

17

6

5

4

O

Page 12: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE • Dibenzofuranul (difenilenoxidul) conţine un sistem

ciclic compus din două nuclee benzenice condensate cu unul furanic

O t0C O

Page 13: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

• Benzotiofenul (tionaftenul) are sistemul biciclic compus dintr-un inel benzenic condensat cu un inel tiofenic.

3

S2

17

6

5

4

Page 14: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

• 3-Hidroxinaftenul se numeşte şi tioindoxil datorită marii asemănări cu indoxilul.

I IIS

O

S

OH

Page 15: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

• Indolul este un heterociclu format prin condensarea unui inel benzenic cu un inel pirolic în poziţiile ,.

N

H

..

Page 16: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

• Compuşi oxigenaţi ai indolului

NH

O

NH

NH

O

O O

Indoxil Oxindol Isatin

Page 17: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

• PRODUŞI NATURALI CU INEL INDOLIC

H

CH2 - CH - COOH

NH2

Triptofan

CH3 CH2 - CH2 - NH2

Triptamin`

N

H

N

H

N

Scatol

Page 18: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

• PRODUŞI NATURALI CU INEL INDOLIC

H

CH2 - CH - COOH

NH2

Triptofan

H

HOCH2 - CH - COOH

NH2

5-Hidroxitriptofan

- CO2

Serotonin

N N

H

HOCH2 - CH2 - NH2

N

Page 19: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

• PRODUŞI NATURALI CU INEL INDOLIC

H

HOCH2 - CH2 - N(CH3)2

BufoteninaH

CH2 - CH2 - N(CH3)2

Psilocina

OH

N N

Page 20: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

• PRODUŞI NATURALI CU INEL INDOLIC Acidul indolilacetic se formează în natură din triptofan.

NH

CH2 CN

+ 2 H2O - NH3 N

H

CH2 COOH

Page 21: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

• PRODUŞI NATURALI CU INEL INDOLIC

Alcaloizi policiclici cu inel indolic

N

NH

HOOCCH3

Acid lisergic

N

O

N

O

Stricnin

N

O

N

O

Brucin

H3CO

H3CO

Page 22: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

• PRODUŞI NATURALI CU INEL INDOLIC

H

O

Indigo

H

O

N

N

Purpura antic`

Br

Br

H

O H

ON

N

Page 23: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

NNH

Carbazol

H3PO4

1500C

H2N NH2H

N

N

H

KMnO4

Ac2ON

9,9'-Dicarbazil

Page 24: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

Izoindolul, este un izomer al indolului cu structură orto-chinoidă.

N H

Ftalocianinele sunt coloranţi ale căror molecule sunt compuse din patru resturi de izoindol legate în acelaşi mod ca resturile de pirol în porfirine

Page 25: Heterociclii

DERIVAŢI AI COMPUŞILOR HETEROCICLICI AROMATICI

PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

CU INELE CONDENSATE

Ftalocianinele sunt coloranţi ale căror molecule sunt compuse din patru resturi de izoindol legate în acelaşi mod ca resturile de pirol în porfirine

C NC

N CN

CN

CN

CN

CN

C

N

Cu2+N N

N

NNN Cu

N

N

Page 26: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI PENTAATOMICI POLIHETEROATOMICI.

AZOLII

Compuşi heterociclici aromatici care conţin doi heteroatomi, dintre care unul este azotul. Ei pot fi derivaţi formal de la sistemele heterociclice monoheteroatomice fundamentale, prin înlocuirea unei grupe CH cu azot. Asfel, de la furan derivă oxazoli, de la pirol derivă diazolii, şi de la tiofen tiazolii.

Oxazol Tiazol Imidazol

Izoxazol Izotiazol Pirazol

3N

O2

1

5

4 N

S

N

NH

NO

NS

NNH

Page 27: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI PENTAATOMICI POLIHETEROATOMICI.

AZOLII Aminofenazona, medicament cu efect analgezic şi antitermic utilizat sub numele de piramidon se obţine prin nitrozarea antipirinei cu acid azotos, urmată de reducerea 4-nitrozofenazonei la aminofenazona si metilarea ulterioara a acesteia

Antipirin`

+ HNO2

- H2O

+ LiH

H2O

+ 2 CH3Cl

4-Nitrozofenazon` 4-Aminofenazon`

Aminofenazon`

N

H3C

H3C

C6H5

O NN

CH3ON

CH3O

C6H5

NN

CH3H2N

CH3O

C6H5

NN

CH3(H3C)2N

CH3O

C6H5

(Piramidon)

- 2HCl

Page 28: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI PENTAATOMICI POLIHETEROATOMICI.

AZOLII Fenilbutazona, 1,2-difenil-4-butil-3,5-pirazolidinodiona, se obţine prin condensarea hidrazobenzenului cu butilmalonatul de etil, în prezenţa sodiului şi se foloseşte în tratarea reumatismului.

CHH9C4 C

O

OC2H5

C

OOC2H5

HN

HN

C6H5

C6H5

+

Fenilbutazon`

NN

O

O

HC4H9

C6H5

C6H5

Page 29: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI PENTAATOMICI POLIHETEROATOMICI.

AZOLII

Sulfatiazolul este un derivat al 2-amino-tiazolului folosit ca agent bacteriostatic

N

SNH SO2 NH2

Page 30: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI PENTAATOMICI POLIHETEROATOMICI.

AZOLII Penicilinile conţin în structura lor inele tetrahidrotiazolice condensate cu inele -lactamice. Existenţa unui inel -lactamic a fost dovedită prin proprietăţile chimice ale penicilinei şi confirmată de sinteza unor peniciline

Penicilin`

S

NHOOC

H3CH3C

*O

NH - COR**

Page 31: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI PENTAATOMICI POLIHETEROATOMICI.

AZOLII

Tiamina, vitamina B1 sau aneurina, a fost izolată de Jansen (1926) şi este una din componentele complexului vitaminei B

+

HOCH2 - H2CCl -N

S

H3C

N

N

CH3H2N

H2C

Page 32: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI HEXAATOMICI CU

UN HETEROATOM

PIRIDINA ŞI COMPUŞI CU INEL PIRIDINIC 4

12

35

N6

N

- Picolin`

N

2,4 - Lutidin`

N

Colidin`

CH3 CH3 CH3

CH3CH3 H3C

Page 33: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI HEXAATOMICI CU

UN HETEROATOM

COMPUŞI PIRIDINICI CU GRUPE FUNCŢIONALE - şi Hidroxipiridinele se obţin uşor prin reacţia piridinei cu hidroxid de potasiu. Prezintă tautomerie cu formele lactamice

N OH NH

O N

OH

N

H

O

Page 34: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI HEXAATOMICI CU

UN HETEROATOMAminopiridinele - se comportă ca aminele aromatice obişnuite, prin tratare cu azotit de sodiu în mediu acid, formează sare de diazoniu stabilă la temperaturi joase

N

NH2 NaNO2

HClN

N N Cl -+

Page 35: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI HEXAATOMICI CU

UN HETEROATOM

Acizii piridincarboxilici

N COOH N N

COOH

COOH

Acid picolinic Acid nicotinic Acid izonicotinic

Prin oxidarea -picolinei se formează acid izonicotinic, utilizat la fabricarea hidrazidei sale, medicament antituberculos

N

CH3

KMnO4

N

COOH

C2H5OH

N

COOC2H5

NH2 - NH2

N

CONHNH2

Hidrazida acidului izonicotinic

Page 36: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI HEXAATOMICI CU

UN HETEROATOMPiridoxina Piridoxina, 2-metil-3-hidroxi-4,5-di-(hidroximetil)piridina (vitamina B6 sau adermina) este un derivat al metil-piridinelor, care intră în complexul de vitamine B, ce se găseşte în natură în tărâţa orezului, drojdie de bere etc. Vitamina B6 este folosită în tratamentul asteniilor, distrofiilor musculare etc.

N

CH2OH

CH2OHHO

CH3

Piridoxin`

CH2N2

N

CH2OH

CH2OH

CH3

CH3O

1. - 2CO2

2. H2O N

HO

CH3

3-Hidroxi-2-picolina

oxidare

NCH3

CH3OCOOH

COOH

Page 37: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI HEXAATOMICI CU

UN HETEROATOM

Dipiridilii 2,2'-Dipiridilul formează complecşi coloraţi cu unele metale. Unele săruri cuaternare ale dipiridililor se utilizează ca ierbicide

+

+

Diquat

2 Br - N NCH3 - + - CH3+ 2 CH3OSO3 -

Paraquat

NN

Page 38: Heterociclii

DERIVAŢI AI PIRIDINEI CU NUCLEE CONDENSATE

Compuşii heterociclici rezultaţi prin condensarea inelului piridinic cu unul sau două inele benzenice se numesc: chinolină, izochinolină şi acridină.

NN

N1

2

345

6

78

Chinolin Izochinolin` Acridin`

1 12 2

3 3

4 45 56 6

7 78 8

9

10

Page 39: Heterociclii

DERIVAŢI AI PIRIDINEI CU NUCLEE CONDENSATE

Chinolina -se întâlneşte în gudroanele cărbunilor de pământ şi intră în structura unor

alcaloizi. Are o structură electronică asemănătoare piridinei. -este un lichid cu miros caracteristic, nemiscibil cu apa, solubil în dizolvanţi organici. În stare pură se păstrează incoloră multă vreme, impură se colorează galben şi apoi brun.

a.Reacţiile de substituţie electrofilă

+ H2SO4 2200C- H2O

SO3H

Acid 8-chinolin sulfonic

3000CHO3S

Acid 6-chinolin sulfonic

N N N

Page 40: Heterociclii

DERIVAŢI AI PIRIDINEI CU NUCLEE CONDENSATE

Chinolina

Reacţiile de substituţie nucleofilă

NH2

OH

1. NaNH2 , NH3

2. H2O , H+

KOH

80 %

N

N

N

Page 41: Heterociclii

DERIVAŢI AI PIRIDINEI CU NUCLEE CONDENSATE

Chinolina

Prin oxidarea cu permanganat de potasiu

KMnO4

Acid chinolinic

N N

COOH

COOH

Page 42: Heterociclii

DERIVAŢI AI PIRIDINEI CU NUCLEE CONDENSATE

Compuşi benzopiridinici cu grupe funcţionale 8 – Hidroxichinolina, oxina

HO -

OH

OH

+ CH

CH2

OHC

N

N

NH2

SO3H

Cu

N

N

OO

Page 43: Heterociclii

DERIVAŢI AI PIRIDINEI CU NUCLEE CONDENSATE

Compuşi benzopiridinici cu grupe funcţionale Acizii chinolin carboxilici

N

Acid chinaldinic

N N

R = H , Acid cinconinicR = OCH3, Acid chininic

Acid acridinic

COOH

COOH

COOH

COOH

R

N

t0C- CO2 N

COOH

COOH

COOH

Page 44: Heterociclii

DERIVAŢI AI PIRIDINEI CU NUCLEE CONDENSATE

Izochinolina

N

12

345

6

78

•se găseşte în gudroanele de la distilarea uscată a cărbunilor şi intră în structura unui număr mare de alcaloizi (landanosina, papaverina, berberina etc).•este o bază mult mai puternică decât chinolina, formând cu acizii săruri.

N + HClNHCl -+

Page 45: Heterociclii

DERIVAŢI AI PIRIDINEI CU NUCLEE

CONDENSATE Izochinolina

•substituţie electrofilă

N+ HONO2

H2SO4

- H2O N

NO2

+N

O2N72 % 8 %5-Nitroizo-chinolina 7-Nitroizo-

chinolina

•substitutie nucleofilă N

N

N

NaNH2

KOH

OH

NH2

Page 46: Heterociclii

DERIVAŢI AI PIRIDINEI CU NUCLEE

CONDENSATE Acridina

•se găseşte în cantitate mică în gudroanele cărbunilor de pământ, în fracţia care conţine antracen şi fenantren.

•compus cristalin (T.t.1100C), sublimabil, uşor solubil în majoritatea solvenţilor organici, greu solubilă în eter şi eter de petrol.

N

12

345

6

78 9

10

N

[O]KMnO4 N

Ca(OH)2

N

COOH

COOH-2 CO2

N

2 [H]

Acridan

NH

Page 47: Heterociclii

DERIVAŢI AI PIRIDINEI CU NUCLEE

CONDENSATE Acridina

•3-cloro, 9-(4'-dietilamino,1'-metilbutil amino), 7-metoxiacridina sub formă de clorhidrat este un medicament sintetic, cunoscut sub numele de atebrină, utilizat pentru combaterea malariei, fiind mai eficient decât chinina.

N

Atebrina

H3CONH

H3C - CH - (CH2)3 - N(C2H5)2

Cl

Page 48: Heterociclii

GRUPA SĂRURILOR DE PIRILIU ŞI BENZOPIRILIU

•Cationul de piriliu îndeplineşte condiţia aromaticităţii de ciclu cu conjugare neîntreruptă cu (4n+2) electroni . La formarea sextetului aromatic participă patru electroni aflaţi în orbitali p nehibridizaţi ai atomilor de carbon sp2. Deficitul de electroni din orbitalul vacant p al celui de-al cincilea atom de carbon este completat de o pereche de electroni de la atomul de oxigen.

O

- 2e -

- H+O+ 2

- 2e -

- H+O

-Piran-Piran Ion de piriliu1

6

5

43

O

H

H

H

HH

..

.

. +

Page 49: Heterociclii

GRUPA SĂRURILOR DE PIRILIU ŞI BENZOPIRILIU

•Sărurile de piriliu sunt substanţe cristalizate, uşor solubile în apă cu excepţia percloraţilor, cloroferaţilor şi picraţilor, care sunt insolubili.•Reacţia sărurilor de piriliu cu amoniac duce la obţinerea derivaţilor de piridină iar cu aminele primare la săruri de N-alchil-piridiniu.

O RR

R

+

+ NH3 RR

R

NH2

X - O

RR

R

C

NH2

C- H2O

N RR

R

O

Page 50: Heterociclii

GRUPA SĂRURILOR DE PIRILIU ŞI BENZOPIRILIU

•Pirone

O O O

O

-Piron` -Piron`

-Pironele nu reacţionează cu reactivii caracteristici grupei carbonil, cum ar fi hidroxilamina şi fenilhidrazina şi nici nu adiţionează bromul la dublele legături, sugerând astfel o structură de tipul II

O

O

+ CH3I

O

O - CH3

I - N

O - CH3

+ NH3 + H2O + HI+

Page 51: Heterociclii

GRUPA SĂRURILOR DE PIRILIU ŞI BENZOPIRILIU

•Grupa benzopiranului •Benzo--piranul (-cromena) şi benzo--piranul (-cromena) sunt compuşi instabili. Sărurile de benzopiriliu corespunzătoare sunt stabile.

O

Benzo--piran -Cromen`

O

Benzo--piran -Cromen`

O+

Sare de benzopiriliu

Page 52: Heterociclii

GRUPA SĂRURILOR DE PIRILIU ŞI BENZOPIRILIU

•Grupa benzopiranului •Dihidrobenzopiranul se numeşte croman iar 2-fenil derivatul său se numeşte flavan. De la flavan derivă importante taninuri catechinice.

O

Croman

O OC6H5

Flavan

C6H5

+

Sare de flaviniu

Page 53: Heterociclii

GRUPA SĂRURILOR DE PIRILIU ŞI BENZOPIRILIU

•Grupa benzopiranului •Produşii de oxidare corespunzători cromenolilor sunt cumarina şi cromona

O O

Cumarina

O

O

Cromona

O C6H5

Flavona

O

•Cumarina dă reacţii de substituţie pe nucleul benzenic, reacţii de adiţie la dubla legătură şi reacţii datorate grupei lactonice

O OCumarina

+ NaOH

COONaONa

Page 54: Heterociclii

GRUPA SĂRURILOR DE PIRILIU ŞI BENZOPIRILIU

•Grupa benzopiranului •Antociani şi antocianide •Coloranţii roşii şi albaştri din flori şi fructe au o structură glicozidică şi se numesc antociani. Agliconii antocianilor se numesc antocianidine. În natură se întâlnesc trei tipuri fundamentale de antocianidine, ce diferă prin numărul grupelor -OH din restul fenolic.

OHO

OH

OH

OH

Pelargonidin`

+ Cl -OH

OH

OH

OH

OH

Cianidin Delfinidin`

Page 55: Heterociclii

GRUPA SĂRURILOR DE PIRILIU ŞI BENZOPIRILIU

• GRUPA XANTENEIPrincipalii compuşi din această clasă sunt dibenzo--piranul sau

xantena, dibenzo--pirona sau xantona şi produsul de reducere al acesteia xanthidrolul.

12

34

9

105

6

78

O

Xanten`

O

O

Xanton

O

Xanthidrol

OHH

O+

Sare de xantiliu

Page 56: Heterociclii

GRUPA SĂRURILOR DE PIRILIU ŞI BENZOPIRILIU

• GRUPA XANTENEIXantona intră în constituţia multor compuşi naturali de culoare galbenă, cum sunt

cei extraşi din rădăcină de genţiană formează cristale incolore, greu solubile. Inelul xantonic se deschide în

topitură alcalină, în condiţii energice, obţinându-se fenoli şi acid salicilic

dă reacţie de substituţie electrofilă la nucleele benzenice laterale, ca şi antrachinona, fiind mai reactivă decât aceasta. Asfel, prin nitrarea xantonei se formează 2,7-dinitroxantonă

O

O

+ 2 HNO3

O

O

O2N NO2

-2H2O

Page 57: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI

• Azinele sunt compuşi heterociclici hexaatomici având doi sau mai mulţi heteroatomi dintre care unul este azotul

• cu doi atomi de azot se numesc diazine, cele cu trei atomi triazine etc. • trei diazine monociclice se numesc: piridazină, pirimidină, pirazină.• Pirimidina este cea mai importantă dintre diazine, inelul pirimidinic intră

în constituţia unor compuşi naturali ca: vitamina B, acizi nucleici, etc şi a unor medicamente de sinteză: hipnotice, barbiturice şi unele sulfamide.

NN

1,2-Diazina Piridazin`

N

N

1,3-Diazina Pirimidin`

N

N

1,4-Diazina Pirazina

Page 58: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI • GRUPA PIRIDAZINEI • Piridazina (1,2-diazina) poate fi considerată ca o dihidrazonă internă a

aldehidei maleice, necunoscută în stare pură datorită instabilităţii ei.

O

OCH3H

OCH3H

+ H2O, H+ CHO

CHO

+ NH2 - NH2

NN

• Hidrazida acidului maleic (3,6-piridazindiolul) se utilizează ca erbicid. Piridazina este un lichid (T.f. 2050C) cu miros de piridină, uşor solubil în apă. Are caracter aromatic şi este o bază slabă.

Page 59: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI • GRUPA PIRIDAZINEI • Benzopiridazinele, cinolina şi

ftalazina, nu s-au identificat în produşii naturali, ele sunt însă importante datorită derivaţilor lor cu activitate chimioterapeutică.

Cinolina este un compus solid (T.t. 390C), cu miros de chinolină şi caracter slab bazic.

1

23

456

78 N

N

Cinolin` Benzo [c] piridazin`

1

2

345

6

78

NN

Ftalazin` Benzo [d] piridazin`

NN

OH

NN

Cl

PCl5 [H]

(Fe + H2SO4)N

NH

[O]

HgON

N

H

Page 60: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI • GRUPA PIRAZINEI • Pirazina (cristale uşor sublimabile, T.t. 57oC) are un caracter aromatic

pronunţat, marcat de bazicitatea ei redusă şi de rezistenţa la oxidare.

• Chinoxalina (benzopirazina) (cristale T.t. 27oC) se poate obţine prin condensarea glioxalului (sub forma combinaţiei bisulfitice) cu o-fenilendiamina.

N

N[H]

N

NH

H

NH2

NH2

+CHO

CHO N

N

Chinoxalina

Page 61: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI • GRUPA PIRAZINEI • Fenazina (Dibenzopirazina) este combinaţia de bază a coloranţilor

fenazinici şi a multor produşi naturali cu acţiune antibiotică.

12

34

9

105

6

78

N

N

Fenazin

O

O+

H2N

H2N+ 2 H2O

OH

OH+

H2N

H2N N

N

H

HN

N

Page 62: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI • GRUPA PIRIMIDINEI • Pirimidina este un compus solid (T.t. 22,50C) uşor solubil în apă, cu

reacţie neutră. Constanta de bazicitate este foarte mică (Kb=2x10-3), formează săruri cu acizii tari.

N

N+ NaNH2

N

N NH2

• Uracilul şi derivaţii săi • trei derivaţi pirimidinici prezintă interes deosebit, datorită faptului că

provin în urma degradării acizilor nucleici

HN

NH

O

O

HN

NH

O

O

N

NH

O

NH2

Uracil Timina Citosina

CH3

Page 63: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI • GRUPA PIRIMIDINEI

Uracilul formează cristale incolore, cu T.t. 3380C, solubile în apă.Uracilul este mai reactiv decât pirimidina în reacţiile de substituţie

electrofilă. Astfel, prin nitrare se obţine 5-nitrouracilul, care prin reducere trece în 5-aminouracil.

N

N

OH

HO

HNO3 N

N

OH

HO

redNO2 N

N

OH

HO

NH2

Page 64: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI • Acidul barbituric şi derivaţii săi • poate fi considerat ca ureida ciclică a acidului malonic. • caracterul său acid este datorat grupei CH2 din poziţia 5 (forma

lactamică) care se bucură de o reactivitate comparabilă cu cea din esterul malonic. Prin acţiunea acidului azotos această grupă se nitrozează formând acidul izonitrozobarbituric sau acidul violuric.

HN

N

O

OOH

HN

N

O

OOH

HONO

Acid violuric

red HN

N

O

OOH

NH2

Uramil

NOH

Page 65: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI • Aloxanul şi compuşii înrudiţi • Aloxanul, tetraceto-hexahidroxipirimidina,

N

NO

O

HN

NO

H

HH

Acid uric

oxid HN

N

O

OOH

Aloxan

+ C = O

H2N

H2N

Uree

O

• se dizolvă uşor în apă şi cristalizează cu 4 molecule de apă, din care trei se pot îndepărta uşor la încălzire. A patra moleculă de apă părăseşte molecula aloxanului doar în vid (la 2000C) sugerând că este legată chimic la fel ca în acidul mesoxalic

Page 66: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI

• GRUPA PURINEI

• Deaminarea şi oxidarea biologică a adeninei şi guaninei duc la obţinerea următoarelor hidroxipurine

N

N N

N1

2

34 9

56 7

8

H

N

N N

N

H

N

N N

N

H

Purina Adenina Guanina

NH2 OH

N

N N

N

H

Acid uric

OH

HOOH

N

N N

N

H

Xantina

OH

HO

N

N N

N

H

Hipoxantina

OH

Page 67: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI

• GRUPA PURINEI

• Purina se găseşte în natură sub forma unei glicozide, nebularina (-D-ribofuranozida-9-purinei) în ciuperca Agaricus nebularis.

Purina formează cristale incolore, neutre, solubile în apă, rezistente la oxidare.

• Acidul uric (2,6,8-trihidroxipurina sau 2,6,8-tricetohexahidro-purina) se găseşte în cantităţi mici în corpul omenesc şi a altor mamifere ca produs al metabolismului azotat. Se prezintă ca o pulbere cristalizată, incoloră şi inodoră, stabilă faţă de agenţii fizici şi chimici.

• Hipoxantina (6-hidroxipurina) este un component al acizilor nucleici de unde se poate separa prin hidroliză. Hipoxantina se poate obţine din adenină pe cale enzimatică sau pe cale chimică în urma reacţiei cu acidul azotos.

Page 68: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI

• GRUPA PURINEI

• Adenina (6-aminopurina) şi guanina (2-amino-6-hidroxipurina) sunt prezente în toate celulele vii, fiind componente ale acizilor nucleici responsabili de sinteza unor proteine specifice determinante în mecanismul ereditar, al organismelor. În stare liberă adenina şi guanina se găsesc în cantităţi mici în ceai, sfeclă de zahăr, hamei, drojdie de bere, iar în organismele animale în muşchi, ficat, urină, etc.

Page 69: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI

• GRUPA PTERIDINEI

• Pteridina, (1,3,5,8-tetraazonaftalen) şi derivaţii săi numiţi pterine (pteridine) sunt compuşi biciclici formaţi dintr-un ciclu pirimidinic condensat cu unul pirazinic.

N

N1

2

34 5

6

7

8

Pteridin`

N

NN

N

Leucopterin`

N

N N

N

Xantopterin`

N

NOH

OH

H2N

OHOH

OH

Page 70: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI

• GRUPA PTERIDINEI

Acidul pteroilglutamic (acidul folic) are molecula constituită dintr-un nucleu pteridinic, un rest de acid p-aminobenzoic şi un rest de acid (S)-glutamic. Se găseşte în frunzele de spanac, sparanghel, lăptuci şi în diferite organe ale mamiferelor, în special în ficat şi rinichi.

N

N

OH

NH2

NH2H2N+

BrCH - CH2Br

CHO+ CO - NH - CH - CH2 - CH2H2N

- H2O

- 2HBr- 2 H

N

N N

N

OH

H2N

CO - NH - CH - CH2 - CH2CH2 - NH

COOHCOOH

COOHCOOH

Acid folic

Page 71: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI

• GRUPA PTERIDINEI

Dacă în poziţia 4 a inelului pteridinic se află o grupă -NH2 în locul grupei -OH, substanţa se numeşte aminopteridină şi are o acţiune opusă acidului folic.

N

N N

N

NH2

H2N

CO - NH - CH - CH2 - CH2CH2 - NH

COOHCOOH

Aminopteridin`

Page 72: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI

• GRUPA PTERIDINEI

Aloxazina şi izoaloxazina au la bază sistemul ciclic al benzo[g]pteridinei. Aloxazina se obţine sintetic prin condensarea o-fenilendiaminei cu aloxan.

NH2

NH2+ NH

N O

O

O

O

H

o-Fenilendiaminei Aloxan

- 2H2O

1

2

3

4

567

8

N

N

NH

N

O

OH9 10

Aloxazin`

N

N

N

N OH

OHH

Izoaloxazin`

Page 73: Heterociclii

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI

• GRUPA PTERIDINEI

Importanţa aloxazinei constă în faptul că intră în structura vitaminei B2.Vitamina B2 (riboflavina) se găseşte în concentraţii mici în toate celulele vii şi în

cantităţi mai mari în drojdia de bere, lapte, ouă, în plantele verzi.

N

N

NH

N O

O

CH2 - CHOH - CHOH - CH2OH

VitaminaB2

H3C

H3C