Презентация Гетероциклічні ароматичні сполуки онлайн

Содержание слайда: ГЕТЕРОЦИКЛІЧНІ АРОМАТИЧНІ СПОЛУКИ Гетероциклічні сполуки - речовини, що містять у молекулах цикли, у яких один або більше атомів є елементами, відмінними від вуглецю, (O, S, N, P тощо). Гетероциклічні сполуки, як правило, мають ароматичний характер. Їх класифікують: 1. За загальним числом атомів у циклі (три-, чотири-, п’ятичленні, тощо); 2. За кількістю гетероатомів (1, 2, 3 тощо); 3. За природою гетероатомів

Содержание слайда: П'ятичленні гетероцикли з одним гетероатомом Пірол Фуран Тіофен П'ятичленні гетероцикли можна розглядати, як продукт заміщення в бензеновому ядрі фтагмента —СН=СН— на гетероатом з неподіленою парою електронів.

Содержание слайда: ρ-Обіталь гетероатома, на якій розташована неподілена пара електронів вступає в спряження з π-орбіталями двох π-зв’язків, утворюючи циклічну спряжену π-електронну систему, у якій на 5-ти спряжених орбіталях знаходяться 6 електронів (4 р-електрони від двох подвійних зв'язків і два від гетероатома). Така циклічна спряжена система відповідає правилу Хюккеля, а значить має ароматичний характер.

Содержание слайда:   Цікаво відмітити, що в результаті спряження електронної пари азоту пірол втрачає основні властивості, притаманні іншим амінам. З тієї ж причини фуран не проявляє властивостей етерів, а тіофен – сульфідів. Так, останній не окиснюється за атомом сірки, що характерно для аліфатитчних сульфідів. Вказані гетероцикли мають досить високу енергію резонансної стабілізації, хоч і меншу, ніж у бензену. Так, енергія спряження для тіофону складає приблизно 120 кДж/моль, піролу 110, а для фурану – 80 кДж/моль. Нагадаємо, що енергія спряження бензену становить 152 кДж/моль.

Содержание слайда: Фуран та його похідні   Фуран - безбарвна рідина із запахом хлороформу. 1. Одержання Основний промисловий метод добування фурану - декарбонілування фурфуролу Декарбоксилювання2-фуранкарбонової (пірослизової) кислоти

Содержание слайда: Фурфурол і пірослизову кислоту одержують, відповідно, з альдопентоз і цукрової кислоти. Альдопентоза Фурфурол Цукрова 2-Фуранкарбонова кислота (пірослизова) кислота

Содержание слайда: Хімічні властивості Фуран під дією кислот легко протонується за α-вуглецевим атомом, втрачаючи при цьому ароматичні властивості. Утворений спряжений катіон далі обсмолюється або полімеризується з розривом циклу. Таке руйнування структури під дією кислот називається ацидофобністю. При введенні у фурановий цикл електроноакцепторних замісників стійкість гетероциклу до дії кислот підвищується.

Содержание слайда: Реакції електрофільного заміщення Незважаючи на низьку стабільність фуран здатний до реакцій електрофільного заміщення (сульфування, нітрування, ацилювання, галогенування), хоча умови цих реакцій сильно відрізняються від тих, в яких реагує бензен. Це пов’язано, в першу чергу з високою ацидофобністю фурану. Як уже зазначалось, у α,α′-положеннях фурану спостерігається підвищена електронна густина. Тому в реакціях SE утворюються переважно α-похідні.

Содержание слайда: 1. Галогенування Безпосередня взаємодія з бромом може призвести до окиснення фурану, тому як бромуючий агент використовують комплекс піридину або діоксану з бромом. 2. Нітрування Фуран можна пронітрувати ацетилнітратом у присутності піридину.

Содержание слайда: 3. Сульфування Комплекс піридину з сірка(VI)оксидом є доволі активним сульфуючим агентом, здатним сульфувати фуран. 4. Ацилювання фурану здійснюють у присутності кислот Льюїса (ZnCI2 або SnCI4. Як ацилюючі агенти, використовують, переважно, ангідриди кислот.

Содержание слайда: Реакції приєднання При каталітичному гідруванні фуран перетворюється у тетрагідрофуран Тетрагідрофуран  Реакція окиснення При окисленні фурану отримують малеїновий ангідрид.

Содержание слайда: Тіофен та його похідні Тіофен є найстійкішим із п'ятичленних гетероциклів. Він не має ацидофобних властивостей (не боїться кислот). Підвищена стабільність тіофену пояснюється здатністю атома сірки надавати вакантні d-орбіталі для делокалізації π-електронів, а також великим атомним радіусом атома сірки, завдяки чому утворюється цикл з меншими викривленнями валентних кутів, а значить і з меншим напруженням циклу.

Содержание слайда: Одержання Тіофен виділяють з кам'яновугільної смоли або синтезують з бутану і сірки При взаємодії ацетилену з сірководнем також утворюється тіофен.

Содержание слайда: Хімічні властивості Реакції каталітичного гідрування Ця реакція називається реакцією десульфування і використовується для очищення нафти від сірковмісних домішок, які є отрутою для каталізаторів процесу крекінгу.

Содержание слайда: Реакції електрофільного заміщення

Содержание слайда: Реакції дієнового синтезу  Диціанацетилен о-Фталодинітрил

Содержание слайда: Пірол і його похідні Одержання Пірол одержують з фурану і аміаку (Ю.К.Юр'єв,1936)

Содержание слайда: Аналогічним шляхом вдається замінити один гетероатом на інший (взаємне перетворення циклів за Юр'євим)

Содержание слайда: Хімічні властивості Кислотно-основні властивості Завдяки участі неподіленої пари електронів атома азоту в спряженні, пірол є дуже слабкою основою і одночасно слабкою кислотою (за силою кислоти порівняний з етанолом). Як слаба кислота він утворює солі, які у воді повністю гідролізовані. Піролкалій

Содержание слайда: Ацидофобні властивості Пірол ацидофобний. Він легко протонується, що веде до руйнування його спряженого циклу, аналогічно до фурану. Реакції електрофільного заміщення

Содержание слайда:

Содержание слайда: Реакції приєднання Пірол приєднує водень у момент виділення з утворенням піроліну або каталітично збуджений водень, в результаті чого утворюється піролідин.

Содержание слайда: Реакції розщеплення пірольного кільця Гідроксиламін легко розщеплює пірольне кільце за схемою: Діоксим бурштинового альдегіду

Содержание слайда: З похідних піролідину велике значення має піролідон (лактам γ-амінобутиратної кислоти). При нагріванні він полімеризується з утворенням поліаміду, з якого виготовляють синтетичне волокно “найлон-4”.

Содержание слайда: При конденсації з ацетиленом утворюється вінілпіролідон. При температурі вищій 140о він полімеризується з утворенням полівініпіралідону, який застосовується як замінник плазми крові, для виготовлення ліків пролонгованої дії, біосумісних полімерних матеріалів тощо.

Содержание слайда: П'ятичленні гетероцикли з конденсованими ядрами Індол Тіонафтен (α ,β -бензопірол) (α,β -бензотіофен)

Содержание слайда: Індол Одержання Індол міститься у кам'яновугільній смолі. Синтетично його отримують реакцією циклізації фенілгідразонів

Содержание слайда: або конденсацією аніліну з ацетиленом за методом О.Чічібабіна.

Содержание слайда: Хімічні властивості За своєю будовою і властивостями він нагадує нафтален. Індол виявляє ацидофобні властивості, а під дією лугів утворює металічні похідні індолу

Содержание слайда: На відміну від піролу, в індолі реакції електрофільного заміщення протікають не біля другого, а біля третього атома вуглецю, що зумовлено впливом бензенового кільця. Індол та його похідні відіграють надзвичайно важливу роль у живій природі. Велике значення має β-індолілоцтова кислота (гетероауксин) – стимулятор росту рослин:

Содержание слайда: β-Індоліланін (триптофан) – одна з найважливіших незамінимих амінокислот.

Содержание слайда: Індоксил Найважливішим з кисневмісних похідних індолу є індоксил (3-оксоіндол), який отримують циклізацією феніламінооцтової кислоти (метод Геймана):

Содержание слайда: або з орто-амінобензоатної кислоти (другий метод Геймана):

Содержание слайда: Індоксил у розчинах здатний до кето-енольної таутомерії.

Содержание слайда: Індиго При окисненні індоксилу на повітрі утворюється барвник синього кольору - індиго:

Содержание слайда: Раніше індиго добували з тропічної рослини “indigofera”. Він здавна відомий, але не втратив і сьогодні свого значення. Ним традиційно фарбують джинсові тканини. Хоча тепер замість натурального індиго майже всюди використовують синтетичний барвник. Індиго не розчиняється у воді. Тому, щоб пофарбувати ним волокно, треба перевести його у водорозчинну форму. Для цього індиго відновлюють і одержують розчинну у воді безбарвну форму – “біле індиго”. Волокно просочують розчином “білого індиго” і потім сушать на повітрі. Під дією кисню повітря “біле індиго” окиснюється до “синього індиго” і волокно набуває забарвлення. Такий процес фарбування, при якому нерозчинний барвник переводять у розчинну форму, наносять у вигляді розчину на тканину або волокно і потім знову роблять нерозчинним – називають кубовим фарбуванням.

Содержание слайда: Кетонна форма Енольна форма “біле індиго”