Гетероциклические соединения (стр. 1 из 5)
Введение
«Гетерос» - по-гречески разный. Это циклические соединения, в кольца которых, кроме углеродных атомов входят атомы других элементов, например, азота, серы, кислорода (N,S,O) и др. они называются гетероатомами.
Эти соединения имеют большое биологическое значение, они распространены в природе в виде витаминов, алкалоидов, пигментов и других составных частей животных и растительных клеток, участвуют в построении аминокислот, входящих в состав белков; они входят в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот.
Классификация
В основу классификации положены фора ядра и число гетероатомов.
1) Пятичленные гетероциклы:
а) с одним гетероатомом;
б) с двумя гетероатомами и тд.
2) Шестичленные гетероциклы:
а) с одним гетероатомом;
б) с двумя гетероатомами и тд.
3) Гетероциклы с конденсированной системой ядер.
Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом
Важнейшими представителями являются следующие:
НС СН НС СН HCCH 
НС СН НС СН HCCHО SNH
фуран Тиофен Пиррол
Все эти соединения в своем составе имеют по четыре углеродных атома и один гетероатом. У этих соединений имеются две двойные связи, между которыми имеется одинарная связь (это напоминает диеновые углеводороды с сопряженной системой двойных связей). Однако, в химическом отношении ионии больше напоминают ароматические соединения. Каждый углеродный атом у них затрагивает 3 электрона на образование обычных σ-свзей, то есть связей, образованных гибридизированными электронными облаками, а один электрон образует Р - электронное облако (в виде правильной восьмерки).
У гетероатома на образование σ-связей израсходовано два электрона, а еще два электрона образуют Р-электронные облака. В результате видим, то в ядре имеется 6 Р - электронных облаков, которые взаимно перекрываясь, образуют сплошное Р – электронное облако, как и в бензоле. Поэтому они и напоминают по свойствам ароматические соединения, особенно ярко они выражены у тиофена. Как и у ароматических соединений, у них прочное ядро – при обычных химических реакциях не разрывается. И более характерными для них являются реакции замещения атомов водорода.
Более подвижен водород в α-положении, то есть при углероде, который расположен рядом с гетероциклом.
Приведенные гетероциклы легко переходят друг в друга, по реакции Ю.К.Юрьева, которая протекает при катализаторе Al2O3 и при t=4500C.
НС СН +H2SНС СН 
НС СН +H2O НС СН 
О+NH3 +NH3S+H2O +H2S
HC CH HCCHNH
При реакциях гидрогенизации этих гетероциклов образуются их гидрированные производные, у которых уже нет двойных связей.
Н2C СН2 Н2C СН2H2CCH2 
Н2C СН2 Н2C СН2H2CCH2О SNH
тетрагидрофуран тетрагидротиофен тетрагидропиррол
Фуран- это бесцветная жидкость, со слабым запахом хлороформа. Температура кипения 31.90С. это вещество нейтрального характера. Не растворим в воде. Фуран и его гомологи содержатся в древесном дегте. В промышленности фуран получают из фурфурола путем отщепления окиси углерода (СО).
НССН HC CH 
Ni, 2000C + CO 
НС С – С = О HCCHО Н О
фурфурол фуран
В природе широко встречаются производные тетрагидрофурана - это фурановые формы сахаров.
Тиофен – это бесцветная жидкость, с запахом бензола, температура кипения 840С, не растворим в воде. Содержится в каменноугольной смоле, которая образуется при коксовании каменного угля. Выделяется с фракцией бензола.