История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Топ:
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Генеалогическое древо Султанов Османской империи: Османские правители, вначале, будучи еще бейлербеями Анатолии, женились на дочерях византийских императоров...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Интересное:
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Дисциплины:
2018-01-13 | 570 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Представителями шестичленных гетероциклов с одним гетероатомом азота являются пиридин и хинолин (бензопиридин).
Пиридин и хинолин являются ароматическими соединениями. Это замкнутые π,π-сопряженные системы. Неподеленная электронная пара атома азота в сопряжении не участвует. В ароматическом облаке пиридина делокализовано 6 электронов, в хинолине – 10 электронов.
Пиридин и хинолин относят к π-недостаточным системам: электронная плотность ароматических колец понижена в сравнении с бензолом. Это связано с электроноакцепторным влиянием пиридинового атома азота. В результате пиридин труднее, чем бензол, вступает в реакции электрофильного замещения. Замещение протекает по β-положению цикла, т.к. в нем электронная плотность выше, чем в α- и γ-положениях:
Как и бензол, пиридин вступает в реакции нитрования, бромирования, сульфирования, но в гораздо более жестких условиях:
Реакции электрофильного замещения в хинолине протекают по положениям 5 и 8 бензольного кольца, на которое электроноакцепторный гетероатом азота влияет в меньшей степени, чем на собственное – пиридиновое. Реакции идут труднее, чем в бензоле, но легче, чем в пиридине:
Из-за пониженной электронной плотности в ароматическом кольце для пиридина и хинолина характерны реакции нуклеофильного замешения. Они протекают по 2 (α-) положению в пиридине и положению 2 в хинолине. Примерами нуклеофильного замещения являются реакции аминирования и гидроксилирования.
Реакцию аминирования (реакцию Чичибабина) проводят при действии амида натрия в жидком аммиаке. Вначале образуется натриевая соль α-аминопиридина, из которой действием аммиака выделяется свободный α-аминопиридин:
|
Гидроксилирование протекает при нагревании пиридина с твердым гидроксидом калия. Вначале также образуется соль (калиевая соль α-гидроксипиридина), из которой затем действием минеральной кислоты выделяют свободный α-гидроксипиридин:
Аналогичным образом в реакции нуклеофильного замещения вступает хинолин.
Неподеленная электронная пара атома азота, не участвующая в сопряжении, обусловливает основные свойства пиридина и хинолина. Например, пиридин образует соли с минеральными кислотами:
Пиридин является достаточно сильным основанием, чтобы взаимодействовать с водой:
Поэтому водные растворы пиридина имеют щелочную реакцию.
С кислотами Льюиса пиридин образует комплексы по донорно-акцепторному механизму. Например, при взаимодействии пиридина с триоксидом серы образуется пиридинсульфотриоксид, который применяют для сульфирования ацидофобных гетероциклов (см. стр. 134).
За счет неподеленной электронной пары азота пиридин проявляет также нуклеофильные свойства, например, в реакциях алкилирования галогеналканами:
Катион N-метилпиридиния является ароматической структурой, но еще более π-недостаточной, чем сам пиридин (из-за положительного заряда на атоме азота). Ароматическое кольцо становится еще более способным к взаимодействию с нуклеофилами. Например, при действии гидрид-аниона протекает реакция нуклеофильного присоединения и N-метилпиридиний-катион восстанавливается в 1,4-дигидро-N-метилпиридин.
1,4-дигидро-N-метилпиридин не ароматичен (атом углерода в 4 положении sp3-гибридизован и не принимает участия в сопряжении), его молекула нестабильна и стремится за счет обратной реакции окисления вернуться в ароматическое состояние. Эти реакции окисления-восстановления моделируют действие важного кофермента НАД+, в структуру которого входит замещенный катион пиридиния.
|
В ходе реакции дегидрирования in vivo, которая может рассматриваться как особый случай окисления, субстрат теряет два атома водорода, т.е. протон и гидрид-анион (H+ и H-). Кофермент НАД+ принимает гидрид-анион, и пиридиниевое кольцо переходит в восстановленную форму – 1,4-дигидропиридиновый фрагмент. Этот процесс обратим.
Типичный пример биохимических реакций с участием НАД+ – окисление спиртовых групп в альдегидные (превращение ретинола в ретиналь). НАДН, наоборот, участвует в восстановлении карбонильных групп в спиртовые (например, при превращении пировиноградной кислоты в молочную).
Многие производные пиридина являются биологически важными соединениями, используются в медицине. Например, витамин B6 – пиридоксаль. В виде сложного эфира с фосфорной кислотой (пиридоксальфосфата) он участвует в реакции переаминирования, ведущей к получению α-аминокислот.
Никотиновая (β-пиридинкарбоновая) кислота и никотинамид являются формами витамина PP, при недостатке которого развивается пеллагра. Никотинамид является также структурным фрагментом кофермента НАДH. Диэтиламид никотиновой кислоты – кордиамин – применяется как стимулятор центральной нервной системы. Все эти соединения могут быть получены из β-метилпиридина (β-пиколина):
Изоникотиновая (γ-пиридинкарбоновая) кислота образуется при окислении γ-пиколина. Гидразид изоникотиновой кислоты – тубазид – используется при лечении туберкулеза. Для снижения токсичности был получен гидразон тубазида с ароматическим альдегидом ванилином – препарат фтивазид:
Некоторые производные хинолина также используются в медицине. Например, 8-гидроксихинолин (оксин) и его производные применяются как антисептические средства.
Антибактериальное действие оксина связывают с его способностью образовывать токсичные для микроорганизмов хелатные комплексы с ионами металлов (Fe2+, Cu2+). Причем доказано, что антибактериальным действием обладают только комплексы оксина с металлами (1:1), при повышении концентрации оксина его биологический эффект снижается.
Бактерицидным действием обладает продукт нитрования
8-гидроксихинолина – 8-гидрокси-5-нитрохинолин (5-НОК, нитроксолин):
|
Нитроксолин применяется для лечения инфекций мочевыводящих путей.
При кишечных инфекциях применяется другое производное 8-гидроксихино-
лина – 8-гидрокси-7-иод-5-хлорхинолин (энтеросептол).
|
|
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!