Соединения с пятичленным циклом
19-02-2010, 19:03. Разместил: admin
Пиррол. Общая характеристика
Пиррол C4H4NH — пятичленный гетероцикл с одним атомом азота.
Строение. Атомы углерода и атом азота находятся в состоянии sp2-гибридизации. 4 электрона, находящиеся на негибридных орбиталях атомов углерода, и 2 электрона на негибридной орбитали атома азота образуют p-электронную ароматическую систему .
В отличие от пиридина, электронная пара атома азота в пирроле входит в состав ароматической системы, поэтому пиррол практически лишен основных свойств.
Физические свойства. Пиррол — бесцветная жидкость с запахом, напоминающим запах хлороформа. Пиррол слабо растворим в воде ( 6%), но растворим в органических растворителях. На воздухе быстро окисляется и темнеет.
Получение. Пиррол получают конденсацией ацетилена с аммиаком
2НС≡СН + NH3 
C4H4NH + Н2
или аммонолизом пятичленных циклов с другими гетероатомами — фурана и тиофена (реакция Юрьева):
Пиррол. Химические свойства
1. Сильные минеральные кислоты моут вытягивать электронную пару атома азота из ароматической системы, при этом ароматичность нарушается, и пиррол превращается в неустойчивое соединение, которое сразу полимеризуется. Неустойчивость пиррола в кислой среде называется «ацилофобностью».
2. Пиррол проявляет свойства очень слабой кислоты. Он реагирует с калием, образуя пирролкалий:
3. Пиррол как ароматическое соединение склонен к реакциям электрофильного замещения, которые протекают преимущественно у α-атома углерода (соседнего с атомом азота). Поскольку пиррол под действием кислот полимеризуется, то для проведения замещения используют реагенты, не содержащие протонов.
Так, для нитрования пиррола используют ацетилнитрат:
а для сульфирования — комплекс пиридина с оксидом серы (VI):
4. При гидрировании пиррола образуется пирролидин — циклический вторичный амин, проявляющий значительные основные свойства.
Интересными свойствами обладают пятичленные ароматические гетероциклы, содержащие два атома азота, — имидазол и пиразол C3H4N2:
Эти соединения амфотерны. Один атом азота (пиридинового типа) в них проявляет слабые основные свойства и способен принимать протон, а другой атом азота (пиррольного типа) входит в состав группы NH, которая проявляет слабые кислотные свойства и способна отдавать протон. Благодаря этому появляется возможность переноса протона между двумя атомами азота, и некоторые производные имидазола и пиразола могут существовать в виде быстро переходящих друг в друга таутомерных форм:
Пурин
Пурин - гетероцикл, включающий два сочлененных цикла: пиримидиновый и имидазольный.
Ароматическая система пурина включает 10 p-электронов (8 электронов двойных связей и два неподеленных электрона пиррольного атома азота). Пурин — амфотерное соединение. Слабые основные свойства пурина связаны с атомами азота шестичленного цикла, а слабые кислотные свойства - с группой NH пятичленного цикла.
Основное значение пурина состоит в том, что он является родоначальником класса пуриновых оснований.
Пуриновые основания
Пуриновые основания — производные пурина, остатки которых входят в состав нуклеиновых кислот: аденин, гуанин.
Вернуться назад