7. Охарактеризуйте механизм реакций электрофильного замещения на примере реакций алкилирования и ацилирования пиррола. Ориентация замещения. Сравните реакционные способности пиррола и бензола в реакциях Se

Поскольку пиррол неустойчив в кислых средах, реакции электрофильного замещения для него проводят в существенно более мягких условиях, чем обычно используются для бензола. Электрофильное замещение для пиррола протекает преимущественно в положение 2, поскольку возникающий при этом пи-комплекс обладает более низкой энергией вследствие более эффективной резонансной стабилизации, чем сигма-комплекс, образующийся в результате электрофильной атаки по положению 3.

Алкилирование пиррола по Фриделю-Крафтсу невозможно, поскольку кислоты Льюиса, подобно протонным кислотам, разрушают гетероцикл, вызывая осмоление реакционной смеси. Ацильные же производные этого гетероцикла могут быть получены, однако, в условиях более мягких, чем используют при ацилирования производных бензола.

Ацилирование пиррола уксусным ангидридом при 100⁰C приводит к смеси 2-ацетил- и 2,5-диацетилпирролов. Наличие в положении 1 электроноакцепторной фенилсуль-фонильной группы изменяет ориентацию электрофильного замещения: ацилирование 1-фенилсульфонилпиррола по Фриде-лю-Крафтсу селективно идет по положению 3. Под действием CHCl₃ в щелочной среде пиррол форматируется с образованием 2-формил-пиррола. При использовании CHCl₃ из-за образования дихлоркарбена идет побочная р-ция с образованием 3-хлорпиридина:

Пиррол значительно активнее бензола в реакциях электрофильного замещения, т.к. атом азота, предоставляя в систему сопряжения два электрона (+М-эффект), повышает электронную плотность в цикле.

Устойчивость пиррола как ароматической структуры значительно меньше, чем бензола. Под действием сильных минеральных кислот электронная пара азота все же используется для солеобразования, и свойства пиррола резко меняются: ароматичность исчезает (в системе сопряжения остается всего 4 электрона). При этом проявляются свойства диена, например, способность к полимеризации.

Имидазол – более сильное основание, чем пиррол. Амфотерность приводит к тому, что его участие в той или иной реакции зависит от среды: в кислой среде кольцо заряжается положительно, в щелочной – отрицательно.

3

1. нитроантипирин

3. бензилиденаминоантипирин

Диазины - шестичленные гетероциклические соединения с двумя гетероатомами, оба из которых являются атомами азота. К диазинам относятся производные пиридазина, пиразина, пиримидина.

1. Реакции электрофильного замещения.

Электрофильное замещение для пиримидина (как и для пиридина) затруднено и проходит в положении 5; нуклеофильной атаке подвергается обычно атом углерода в положениях 4 и 6.

Электрофильное замещение в самом пиримидине затруднено в еще большей степени, чем в пиридине. При введении донорных заместителей процесс электрофильного замещения становится возможным.

При одном донорном заместителе успешно идет нитрование и галогенирование в основном по положению 5.

Никотиновая кислота (1)

Или

+ 3О =
C ₅H₄ N-CООН + РСL₅ = C ₅H₄ N-COCl + POCl₃ + HCl

Галогенангидрид никотиновой кислоты (2)

C ₅H₄ N-COCl + (CH₃)₂NH = C ₅H₄ N-CONHCH₃ + CH₃Cl

метилпиридидметиламид (3)

Флавон

Требование наличия циклического фрагмента в структуре молекулы исключает из списка алкалоидов простые низкомолекулярные производные аммония, а также циклические полиамины, такие, как путресцин H2N(CH2)4NH2, спермидин H2N(CH2)4NH(CH2)3NH2 и спермин H2N(CH2)3NH(CH2)4NH(CH2)3NH2. В то же время требование наличия азота в отрицательной степени окисления (с.о.) обусловливает включение в список алкалоидов аминов (с.о. -3), аминоксидов (-1), амидов (-3) и четвертичных аммониевых солей (-3), но исключает нитро- (+3) и нитрозо- (+1) соединения. При этом важно, чтобы соблюдалось условие ограниченной распространенности в живой природе, иначе почти все природные азотистые соединения пришлось бы причислить к алкалоидам. Определение алкалоидов, предложенное Пельтье, удобно в том отношении, что подтверждает отнесение к алкалоидам большинства тех соединений, которые, хотя традиционно считаются алкалоидами, должны были бы исключаться из их числа согласно классическому определению Винтерштейна - Трира. Это, например, колхицин, пиперин, фенилэтиламины, рицинин, генцианин, буфотоксин. Поскольку структурой соединения определяется его принадлежность к алкалоидам, антибиотики соответствующей структуры (например, циклосерин, глиотоксин, митомицин С, пенициллин, стрептомицин и стрептонигрин) тоже могут быть отнесены к алкалоидам.

В течение последних десятилетий химики предложили много биогенетических схем синтеза различных алкалоидов. Большая часть этих схем основана на мысли, что алкалоиды образуются из относительно простых предшественников, например, фенилаланина, тирозина, триптофана, гистидина, ацетатных и терпеновых остатков, метионина и других аминокислот, таких, как антраниловая кислота, лизин и орнитин. Структуры большинства алкалоидов можно вывести теоретически из таких простых предшественников, используя немногие хорошо известные химические реакции. Несколько простых алкалоидов были синтезированы из производных аминокислот в физиологических условиях с применением таких биогенетических концепций. С помощью радиоактивных меток эти теории были подвергнуты экспериментальной проверке.

Биосинтетические исследования алкалоидов включают введение меченых предшественников в растения с последующим (после надлежащего периода роста) выделением алкалоидов. Полученные алкалоиды подвергают последовательным реакциям расщепления, чтобы определить положение меченых атомов. Этот метод продемонстрировал, что тебаин, кодеин и морфин последовательно образуются в растении из тирозина:

Сходные эксперименты продемонстрировали, что многие другие алкалоиды (никотин, гиосциамин, пеллотин, папаверин, колхицин, грамин) синтезируются из аминокислот. В настоящее время произошел качественный скачок в исследованиях биогенеза алкалоидов: в растительную систему биосинтеза успешно вводят не только аминокислоты, ацетаты и мевалонолактон, но и в некоторых случаях большие промежуточные соединения

Теофиллин и теобромин являются амфотерными соединениями. Их центры кислотности представлены NH-группами, причем в теобромине это может быть и гидроксигруппа лактимной формы. Центром основности является пириди­новый атом азота N9. Основные свойства у препаратов выражены слабо. У теофиллина кислотные свойства более выражены, чем у теобромина: теобромин имеет рК_а = 9,9; теофиллин рК = 8,8.

В медицине чистый алкалоид (теобромин) не употребляется, назначается, главным образом, двойная соль его с салициловокислым натрием, известная под названием диуретин.

Экспериментальные исследования показали, что теобромин, столь близкий по химическому составу к кофеину, имеет с последним аналогичное действие, вызывая в терапевтических дозах возбуждение сердечной мышцы и увеличивая путем раздражения почечного эпителия количество мочи.

Теофилин обладает ограниченным терапевтическим индексом, поэтому должен контролироваться во избежание токсического эффекта.

Основные эффекты: расслабление бронхиальной гладкой мускулатуры, положительный инотропный эффект (увеличивает сокращаемость и эффективность сердечной мышцы), положительный хронотропный эффект (увеличивает сердечный ритм), увеличивает кровяное давление, увеличивает почечный кровяной поток, некоторый противовоспалительный эффект.

Пентозы - органические соединения из группы моносахаридов, у которых углеродный скелет состоит из 5 атомов. Классифицируют на альдозы и кетозы.

СЕМЕЙСТВО альдоз

СЕМЕЙСТВО кетоз

Альдоза + Ag(NH₃)₂^{+   =}     гликоновая кислота + Ag + продукты деструктивного окисления

СH2OH-CHOH-CHOH - CHOH CHOH- C=O (H) + Ag(NH₃)₂^{+             =}

СH2OH-CHOH-CHOH - CHOH CHOH- C=O (OH)

+ C₂H₅OH =

+ HNO_{3 =}


+H₂0 =

=

61. Дайте определение понятию полисахариды. Перечислите известные Вам гомополисахариды. Напишите структурные формулы сложных эфиров клетчатки, применяющихся в медицине. Осуществите превращения мальтоза H₂O/ H⁺ 1 CH₃J 2 CH₃COCl 3
Полисахариды, высокомолекулярные соединения из класса углеводов; состоят из остатков моносахаридов (М), связанных гликозидными связями

Гомополисахариды - длинные разветвленные цепи, состоящие из одних и тех же моносахаридов:

1. 
   1) крахмал - полимер глюкозы, соединенной a-1,4 и a-1,6-гликозидными связями. При этом неразветвленные цепи образуют амилозу (20%), а разветвленные амилопектин (80%);
   
2. 
   2) гликоген - животный крахмал, состоящий из остатков глюкозы. Это более разветвленный полимер, чем крахмал. При частичном гидролизе крахмала или гликогена образуются декстрины (более короткие разветвленные цепи);
   
3. 
   3) целлюлоза - главный компонент структурной основы растительных клеток. Это линейный полимер глюкозы, соединенной b-1,4-гликозидными связями.
   

Метилцеллюлоза применяется в фармацевтической и промышленности используется для капсулирования таблеток и пилюль, как безжировая основа мазей.

Моно- и динитраты целлюлозы (коллоксилин) применяются в медицине (коллодийная вата, коллодийный клей для перевязок).
+ H₂O == 2

СH3I –––– NaOH

пентаметил- , D- глюкопираноза

ФОСФОЛИПИДЫ, природные липиды, содержащие в молекуле остаток фосфорной к-ты, связанной эфирной связью с производным многоатомного спирта.

Фосфатидилэтаноламины (кефалины) сложные эфиры этаноламина (коламина) и фосфатидовых кислот. Их многообразие связано с остатками различных ЖК: пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, полиеновых С₂₀-С_22. Содержатся в организме (нервная ткань).

H₂C – O – CO –C₁₇H₂₉

│ +H₂O ===

С₁₅Н₃₁ –СO – O – CH

│

H₂C – O – PO –O - CH₂ - CH₂ – NH₃⁺ │

==== C₁₅H₃₁COOH + C₁₇H₂₉COOH +-O-CH₂-CH₂-NH₃⁺ +

Все терпены обычно рассматривают как продукты полимеризации изопрена, лимонен и ретинол содержат одно и три изопреновых звеньев.

Камфора

изоборнилацетат

Все стероиды в своей структуре имеют ядро, образованное гидрированным фенантреном (кольца А, В и С) и циклопентаном (кольцо D).

- COСН₃

кортизолацетат

+ C₆H₅NHNH_{2 ==========}

фенилгидразон