Гетероциклды қосылыстардың номенклатурасы

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 25 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының білім жӘне ғылым министрлігі
М.Х. Дулати атындағы Тараз өңірлік университеті КЕ АҚ

___________________________________ ______________________факультетіин ституты

___________________________________ _______________________________кафе драсы

КУРСТЫҚ Жұмыс

___________________________________ __________________________
___________________________________ ___________________________пәні бойынша

Тақырыбы:__________________________ ___________________________
___________________________________ _______________________________

___________________________________ _____________________
___________________________________ ________________________________

Білімгер _______________________ Тобы___________ ___________________
аты-жөні қолы
Жетекші___________________________________ _____________________________
қызметі аты-жөні қолы

Қорғауға жіберілді ____________________20____ж. _______________________
қолы

Жұмыс қорғалды __________________20__ж. бағасы____________________
жазбаша

Комиссия мүшелері: ______________________________ ___________________
аты-жөні қолы

______________________________ ____________________
аты-жөні қолы

Тараз 2021

МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
І. ГЕТЕРОЦИКЛДЫ ҚОСЫЛЫСТАРДЫҢ ЖАЛПЫ МАЗМҰНЫ
1.1 Гетероциклды қосылыстар
1.2 Гетероциклды қосылыстардың номенклатурасы
1.3 Гетероциклды қосылыстардың құрылымы
1.4 Гетероциклды қосылыстардың химиялық қасеттері
ІІ. БЕС МҮШЕЛІ ГЕТЕРОЦИКЛДАРДЫ БІР ГЕТЕРОАТОММЕН СИНТЕЗДЕУ ӘДІСТЕРІ
2.1 C-Z байланысының пайда болуымен синтездеудің жалпы әдістері
2.2 C-Z байланысын түзумен синтездеудің ерекше әдістері
ҚОРТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

КІРІСПЕ

Гетероциклді қосылыстар, олардың аты айтып тұрғандай, бар бір немесе бірнеше гетероатом болатын циклдар - көміртек атомынан басқа элементтер атомдары. Қазіргі кезде атомдарының алуан түрлілігі бар гетероциклдер белгілі, бірақ азот, оттегі және күкірт бар зерттелгендер көп.
Гетероцикл химиясының маңызы өте зор. Органикалық химия бойынша жарияланған еңбектердің үштен екісінің осы салада жүргізілгендігі бұған дәлел.

Гетерос грекше әр түрлі. Бұл циклдік қосылыстар, олардың сақиналарында көміртек атомдарынан басқа, басқа элементтердің атомдары бар, мысалы, азот, күкірт, оттегі (N, S, O) және т.с.с., оларды гетероатомдар деп атайды.
Бұл қосылыстардың биологиялық маңызы зор, олар табиғатта дәрумендер, алкалоидтар, пигменттер түрінде және жануарлар мен өсімдіктер жасушаларының басқа құраушылары түрінде кең таралған, белоктарды құрайтын аминқышқылдарының құрылысына қатысады; олар нуклеотидтердің, нуклеин қышқылдарының бөлігі.

Жіктелуі
Жіктеу ядродағы фора мен гетероатомдар санына негізделген.
1) бес мүшелі гетероциклдар:
а) бір гетероатоммен;
б) екі гетероатомды және т.б.
2) алты мүшелі гетероциклдар:
а) бір гетероатоммен;
б) екі гетероатомды және т.б.
3) Ядролардың конденсацияланған жүйесі бар гетероциклдар.

Менің курстық жұмысымда 2 тарауды қарастырып өттім, олар теориялық және практикалық болып араласып келеді. Бірінші тарауда жалпы гетероциклды қосылыстар жүйесіне тоқталып өттім. Ал екінші тарауда гетероциклды қосылыстар жүйесінің синтезделуін сипаттап өттім. Соңында жалпы тақырыпты қортындылап, пайдаланылған әдебиеттер тізімін жазып кеттім.

І. ГЕТЕРОЦИКЛДЫ ҚОСЫЛЫСТАРДЫҢ ЖАЛПЫ МАЗМҰНЫ
1.1. Гетероциклды қосылыстар
Гетероциклді қосылыстар циклге көміртек атомдарынан басқа да элементтердің атомдары кіретін қосылыстар. Ондай атомдарға азот, күкірт, оттек және т.б. элементтердің атомдары жатады. Гетероциклді қосылыстар мейлінше көп және әр алуан.
Көміртекпен бірге цикл құруға қатысатын элемент атомдары гетероатомдар деп аталады. Олардың санына байланысты моно-, ди-, три-, және т.б. гетероатомды қосылыстар болады.
Гетероциклді қосылыстар табиғатта көп таралған (витаминдер, алкалоидтар, пигменттер және жануарлар мен өсімдіктер клеткаларының құрамды бөліктері). Азотты гетероциклді қосылыстардың биологиялық процестерде маңызы зор. Бес мүшелі, алты мүшелі қосылыстар тұрақты болады. Осы қосылыстарға тоқталамыз.[1]
Пиррол. C4H5N -- бес мүшелі азотты гетероциклді қосылыс:
1 - Сурет.

Пиррол тас көмір шайырының құрамында болады, сондықтан одан фракциялық айдау арқылы алынады. Өндірісте фуран мен аммиакты әрекеттестіріп алады. Пиррол -- түссіз сұйықтык, суда нашар ериді, ауада тез тотығып, қоңырайып кетеді. Пирролда екіншілік азот атомы (NH тобы) бар, екіншілік аминдерге ұқсас болғанымен, негіздік қасиеті әлсіз, қышқылдармен тұрақты түз түзбейді. Себебі, азот атомының жұп электроны ароматты-электронды жүйе құруға қатысады.
Пиримидин молекуласында екі азот атомы бар, алты мүшелі гетероцикл. Оның сақинасы көптеген биологиялық маңызды заттардың құрамына (нуклеин қышқылы, дәрі-дәрмектер, кейбір витаминдер) кіреді. Пиримидиннің оттекті туындылары -- урацил, тимин және цитозин:

2 - Сурет.

Бұларды жалпы атаумен пиримидин негіздері деп атайды.
Олар нуклеин қышқылдарының құрамына кіреді (РНҚ, ДНҚ) және олардың гидролизі кезінде түзіледі.
Пиримидин (1) және имидазол (2) сақиналарынан тұратын күрделі гетероциклді қосылысты пурин деп атайды:
3 - Сурет.
Пурин топтары көптеген қосылыстардың нуклеин қышқылы құрамына пурин негіздері -- аденин (А), гуанин (Г) түрінде кіреді:
4 - Сурет.
Гетероатомның сипатына байланысты оттегі, азот және күкірті бар қосылыстар ажыратылады. Бір уақытта бірнеше бірдей немесе әр түрлі гетероатомдар болатын қосылыстар бар. Сонымен қатар, олар қаныққан қосылыстарға бөлінеді және қанықпаған, яғни, құрамында бірнеше байланыстар бар. Молекуладағы циклдік фрагменттердің санына байланысты мононуклеарлы - моноциклді қосылыстар және құрамында көп ядролы бірнеше циклдар ажыратылады, және циклдар конденсациялануы мүмкін немесе байланысқан. қарапайым байланыс арқылы. Арнайы топқа құрамында төрт гетероатомнан және цикл құрылымында оннан астам бірліктен тұратын макроциклді қосылыстар (тәж эфирлері деп аталады тәжі ағылшынша - тәж, бірлікті химиялық байланысқан екі атомның фрагменті деп атайды.
5 - Сурет.

1.2. Гетероциклды қосылыстардың номенклатурасы

Гетероциклді қосылыстардың үлкен тобы үшін тарихи түрде қалыптасқан тривиальды атауларды қолдануға рұқсат етіледі, жалпы саны 60-қа жуық осындай атаулар бар.Басқа жағдайларда аттар (оларды жүйелік деп атайды) IUPAC арнайы ережелеріне сәйкес құрастырылады ( Халықаралық теориялық және қолданбалы химия одағы), бұл жағдайда олар ерекше және басқа класстардың органикалық қосылыстары үшін қабылданған жүйеден ерекшеленеді. Атауы келісілген тәртіпті сақтай отырып, осы мақсат үшін арнайы ұсынылған түбірлер мен префикстерден жасалады. Ол екі буыннан тұратын түбірге негізделген. Бірінші слог циклдегі сілтемелердің санын көрсетеді, мысалы, ир буыны (латынның tri түбірінен қайта екі әріп) үш мүшелі циклге, et буынына сәйкес келеді (үзіндісі Латын тетра) - төрт буынды цикл, ок буыны (лат. Октаның бөлігі) сегіз мерзімді цикл үшін қолданылады. Циклдің мөлшерін білдіретін кейбір басқа буындардың шығу тегі әрқашан логикалық тұрғыдан негізделген емес, мысалы, алты мүшелі циклдар үшін пиридин гетероциклінің атауынан алынған in буыны қолданылады.
Екінші слог гетероциклдің қаныққандығын көрсетеді - ан слогы, немесе қанықпаған - ен слогы (көмірсутектердің атауларымен ұқсастығы: этан - этен). Тамырдың алдына гетероатомның табиғатын көрсететін префикс қойылады: O - oxa, S - thia, N - aza. Түбір көбінесе дауыстыдан басталатын болғандықтан, соңғы а әрпі префикстен алынып тасталады. Нәтижесінде құрамында S болатын қаныққан үш мүшелі цикл тииран деп аталады (6А-сурет): ti - қысқартылған тио- префиксі, ir түбірінің бөлігі үш мүшелі циклды, ал ан түбірінің екінші бөлігі қаныққан қосылысқа сәйкес келеді. Сол сияқты құрамында үш мүшелі О бар қанықпаған сақина оксирен деп аталады (6В-сурет). Егер гетероциклде бірнеше гетероатомдар болса, онда олардың орналасуы сақинадағы атомдарды алдын-ала нөмірлеп, сандық индекстерді қолдану арқылы көрсетіледі, және мұндай атомдардың саны ди-, три- және т.б префикстерімен белгіленеді, мысалы. , 1,3,5-триазин (сурет 6В). Егер әр түрлі гетероатомдар болса, олар келесі ретпен айтылады: O S N (бұл белгіленген тәртіп шартты және химиялық қасиеттермен байланысты емес).
Гетероциклді қосылыстар (гетероциклдер) - құрамында циклдары бар органикалық қосылыстар, оларға көміртегімен бірге басқа элементтердің атомдары да кіреді. Сақинада гетеро орынбасарлары (гетероатомдар) бар карбоциклді қосылыстар деп санауға болады. Әр түрлі және жақсы зерттелгендер құрамында хош иісті азот бар гетероциклді қосылыстар. Гетероциклді қосылыстардың шектеулі жағдайлары құрамында сақиналы көміртек атомдары жоқ қосылыстар, мысалы, пентазол.

7 Бір гетероатомды бес мүшелі гетероциклдар тамырдың көмегімен циклдің мөлшері мен қанықпауын көрсетіңіз, мысалы, 1,2,6-оксадиазин (6-сурет). Құрамында N бар сақиналардың түбірлерін жазу тәсілі жоғарыда сипатталғандардан біршама өзгеше, олар да арнайы қарастырылған, мысалы 1,2,6-оксадиазин атауындағы ин түбірі (сур. 6Д) екеуін де білдіреді алты мүшелі және қанықпаған сақина бір уақытта ...
Жүйелік атауларды құрастыру ережелері кез-келген гетероциклді қосылыстарға, оның ішінде тривиальды атаулар бар, мысалы, хинолин тривиальды атауы бар бициклді қосылыс үшін қолданылады (6Е-сурет), жүйелік атауы - бензазин. Көбінесе химиктер жүйелі атаулардың күрделі жүйесінің орнына тривиальды атауларға негізделген қарапайымды қолданады: тривиальды атаудың фрагменті молекулада оқшауланған және орынбасарлардың орны сандық индекстердің көмегімен көрсетіледі. Осы схема бойынша 8-гидроксикинолин атауы құрастырылды.
6 - Сурет.
6-сурет Гетероциклді қосылыстардың жүйелік атаулары (A-D). Жүйелі және тривиальды атауларды салыстыру (Е). Ат қою кезінде тривиальды терминнің қолданылуы (Ғ). 8-гидроксинхинолинде (G) бір уақытта екі сақиналарға жататын екі көміртек атомы нөмірленбейді, өйткені. олардың орынбасарлары бола алмайды..

1.3 Гетероциклды қосылыстардың құрылымы

Бір гетероатомы бар бес мүшелі гетероциклдер әдетте хош иісті жүйелер болып табылады, өйткені оларда хош иістіктің барлық белгілері бар, өйткені N = 4n + 2 ережесіне сәйкес PI-электрондар саны бар тегіс тұйықталған жүйелер.
7 - Сурет.
мұндағы X = О, NH, S
Фуранда, пирролда, тиофен молекулаларында гетероатомдар (O, N, S) sp-гибридті күйде болады, ал әрқайсысының р-орбиталы циклдың көрші атомдарымен PI-байланысуға қатысып, иісті хош иісті секстет құрайды. үш бес центрлі молекулалық орбиталь: екі байланыстырушы және бір байланыспайтын.
Бұл гетероциклдердің хош иісті сипаты байланыс ұзындығымен расталады.
8 - Сурет.

Гетероциклдардағы С-С байланысының ұзындығы бензолдағы С-С байланысының ұзындығына жақын (1.39 А). Пирролдағы C - N байланыстары (1.38 A) алифатты аминдердегі C - N байланыстарына қарағанда қысқа (1.47 A); фурандағы (1,37 A) және тиофендегі (1,71 A) C-O байланысы спирттердегі, эфирлердегі (1,43 A) және тиоэфирлердегі C-S байланыстарынан (1,82) қысқа.
ЖӘНЕ). Сілтемелердің қысқаруы жұптасуға байланысты.
Фуранның, пирролдың, тиофеннің құрылымын шектейтін құрылымдар ұсынуы мүмкін:
9 - Сурет.

Мұндағы X = O, NH, S
Гетероатомдардың сақинаның PI-жүйелеріне бес мүшелі гетероциклдардағы әсерінің айырмашылығы айқын. Оларда гетероатом электрон тығыздығы донор болып табылады, оған дипольдің оң заряды шоғырланған, ал дипольдің теріс заряды сақинада орналасқан.
Хош иістілік дәрежесі резонанс (тұрақтану) энергиясымен сипатталады: неғұрлым жоғары болса, соғұрлым хош иісті (тұрақтылық) болады. MO-LCAO Hückel (MOX) әдісі бойынша кванттық-химиялық есептеулер өте жуық және олардың нәтижелері көбіне параметрлерді таңдауға байланысты гетероатомдар. Осы себепті әдебиетте гетероциклдар үшін басқа әдістермен есептелген резонанс энергиясының (ЭР) әр түрлі мәндері келтірілген. 9-кестеде эксперименттік және есептелген жану жылуларынан, гидрлеу жылуларынан алынған ЭР көрсетілген.
Пуррол мен тиофен үшін диполь моментінің үлкен мәндері фуранмен салыстырғанда (9-кесте) биполярлық шекті (резонанстық) құрылымдардың қосқан үлесіне, PI-электрондардың делокализациялануына және қатардағы хош иістіліктің жоғарылауына сәйкес келеді.
фуран пиррол тиофен бензол

1.4 Гетероциклды қосылыстардың химиялық қасеттері

Сақиналарда гетероатомдардың болуы, олардың электронды әсер етуінің әр түрлі сипаты және бензолмен салыстырғанда төменгі хош иістілігі гетероциклдердің ароматты көмірсутектермен салыстырғанда химиялық қасиеттерінің әртүрлілігін болжауға мүмкіндік береді.
Хош иісті жүйенің тұрақтылығы төмендейді:
Тиофен Пиррол Фуран.
Қышқыл-негіздік қасиеттері.
N, O, S атомдарындағы электрондар жұбының формальды болуына байланысты,
σ-байланыстыруға қатысқанда фуран, пиррол және тиофеннің негізгі қасиеттері туралы сұрақ туындайды.
10 - Сурет.
Пирролда жалғыз жұп көрші көміртек атомдарымен PI-байланысуға қатысатын және бес- түзілуіне қатысатын р-орбиталды алады. Орталық молекулалық орбиталь, яғни шын мәнінде жұп делокализацияланған және азот атомына толық жатпайды. Пирролдың протонациясы хош иісті секстетті бұзады, бұл қосымша энергия шығынын қажет етеді, бұл бейтарап пирролдың резонанс энергиясы мен нәтижесінде пайда болған пирролий катионының айырмашылығына тең.
11 - Сурет. Бір гетероатомды бес мүшелі гетероциклдар
Фуран мен тиофеннің негізі жоқ. Фуран мен тиофен көміртегі атомдарында протонды, оттегі мен күкірттегі протонды формалары белгісіз.
12 - Сурет.
Пирол азот атомында да (сұйылтылған ерітінділерде) және α- және β-көміртегі атомдарында (көп концентрацияланған қышқылдарда) протонданады.
Негіздердің әсеріне қатысты пиррол тұрақты болып табылады
Әлсіз қышқылдың қасиеттеріне байланысты (Ka ~ 10-15), бірақ аммиактан әлдеқайда күшті, алифатты аминдер (Ka ~ 10-35). Протонның анион түзілуімен бөлінуі Григнард реактиві, сұйық аммиактағы натрий амиді, 130 ° С температурада КОН сияқты күшті негіздердің әсерінен жүреді. NaOH әсерінен депротация деңгейі төмен болады.
13 - Сурет.
Қышқылдықтың бұл айырмашылығының себебі, біріншіден, депротоникалық аммиактағы реакция амид анионының түзілуіне әкеледі NH -, онда жұп 2 электрондар sp3-ке жақын атом орбитасында:
14 - Сурет.
ал пирролда - жұп электрон sp2-орбитальда болатын пирролат анионына:
15 - Сурет.
Бұл анион әрқашан sp-гибридті анионға қарағанда тұрақты. Екіншіден, PI-жүйеге кіретін электрондар жұбы үшін пирролдан оның анионына өткенде С = С байланыстарымен конъюгация күшейеді, яғни жүйенің хош иістілігі артады. Егер пиррол мен пирролат анионының құрылымдарын салыстыратын болсақ, онда соңғысында электрон тығыздығының делокализациясы жоғарырақ болады (биполярлық шектейтін құрылымдар жоқ).
16 - Сурет.
CH қышқылдары фуран мен тиофен пиролға қарағанда айтарлықтай әлсіз қышқылдар болып табылады. Протонның абстракциясымен олардағы C - H байланысының бөлінуі тек өте күшті негіздердің, мысалы C6H5Na және C4H9Na әсерінен жүзеге асады.

17 - Сурет.

Алынған тұздар өздерін метаметаллорганизмдер сияқты ұстайды
қосылыстар, мысалы, СО2-мен әрекеттескенде карбон қышқылдарын түзеді.

Электрофильді орынбасу реакциялары

Фуранның, пирролдың және тиофеннің хош иісті сипаты олардың электрофильді орынбасу реакцияларына түсу қабілетінде көрінеді. Фуран, пиррол және тиофен хош иісті аминдер мен фенолдар сияқты электрофильді орынбасу реакцияларына (дипольдің теріс ұшы сақинада орналасқан) өте оңай енеді. Электрофильді орынбасу реакцияларындағы белсенділік ауқымы келесідей
фуран пиррол тиофен бензол
Оңнан солға қарай электрофильді алмастыруға реактивтілік жоғарылайды.
Электрофильді алмастыруға бағытталған бағыт пен салыстырмалы белсенділік осы қосылыстардың әрқайсысы жағдайында электрофильді шабуылдың әртүрлі бағыттарына сәйкес келетін аралық қосылыстардың (σ-комплекстердің) құрылымдарын қарастырғанда айқын болады.
Пирролдың 2 жағдайындағы ауыстыру:
18 - Сурет.
Пирролдың 3 жағдайындағы ауыстыру:
19 - Сурет.

Мүмкін болатын σ-комплекстерге арналған шектеуші құрылымдар жиынтығын салыстыру, σ-комплекстері пиромолды 2-позицияға ауыстырғанда тұрақты (төменгі энергия) (изоляциялық құрылымдар) изомерлік σ-электрофильді басқа бағыттарға сәйкес келеді деген қорытынды жасауға мүмкіндік береді.
Фуранның, пирролдың және аз мөлшерде тиофеннің электрофильді орынбасу реакцияларын жүзеге асырудың тән ерекшелігі - пиррол мен фуран оңай полимерленетін, содан кейін тотықтырылатын және шайыр болатын қатты қышқылдық ортаны алып тастау қажеттілігі.
20 - Сурет.
Фуранды, пирролды және тиофенді нитрлеу тек сірке ангидридіндегі жұмсақ нитрлеуші ацетилнитраттың әсерінен ғана жүруі мүмкін, өйткені бүйірден түзілген сірке қышқылы әлсіз және гетероциклді қосылыстардың шайырлануын тудырмайды.
21 - Сурет.

Тиофен мен пиррол негізінен 2-нитро туындысын құрайды (тиісінше 70 және 83%) және аз мөлшерде 3-нитроизомер (~ 5%).
Бұл жағдайда фуран алдымен пиридиннің әсерінен сірке қышқылын жою нәтижесінде 2-нитрофуранға ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.