Реферат: Гетероциклические соединения
NH NH NH
пиррол пирролин пирролидин
Производными пирролидина являются две аминокислоты: пролин и оксипролин. Ядра пиррола и пирролина входят в ядро порфина, который образует различные производные, называемые порфиринами. К ним относятся красящее вещество крови – гемоглобин, и растений – хлорофилл.
Ядро порфирина:
1 2
CH
N NH
CH
CH
NH N
CH
4 3
Гем крови содержит железо, которое связывает четыре пиррольных ядра и у всех ядер имеются боковые ответвления.
Строение гемма крови:
CH3 CH=CH2 CH3 CH=CH2
1 2
CH
N
N
CH Fe
CH
N N
CH
4 3
CH3 CH2 – CH2
CH2 – CH2 CH3
O=C C
= O
OH
HO
Строение хлорофилла:
CH3 CH=CH2 CH3 CH2 CH3
1 2
CH
N
N
CH
Mg CH
N
N
C
4 3
H – C
CH3 CH2 C=O
C=O CH3
CH2 O – CH3
O=C – O – C20H39
Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами
К ним относятся:
Имидазол
HC
N
HC
CH .
NH
Ядро имидазола входит в состав аминокислоты гистидина, а также в состав более сложно построенного гетероциклического ядра – пурина, витамина В12, алкалоидов и других соединений.
Тиазол
HC
N
HC CH
S
Тиазол имеет большое биологическое значение. Ядро полностью гидрированного тиазола входит в состав пенициллина. Ядро тиазола входит в состав витамина В1 медицинского препарата сульфазола и др.
Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом
Представители:
СН2
СН
НС
СН НС СН
НС СН НС СН2
О О
γ-пиран α-пиран
В природе пиран не встречается, но широко известны его производные – тетрагидропиран
СН2
Н2С СН2
- тетрагидропиран
Н2С СН2
О
Это пирановые формы сахаров.
Пиридин
Это жидкость с неприятным запахом, температура кипения 1150С, смешивается с водой. В химическом отношении пиридин сильно напоминает ароматические соединения. Как и в бензольном ядре у него имеются 6 р-электронных облаков, по одному у атомов углерода и одно у азота. Перекрываясь взаимно, они обра- зуют сплошное р – электронное облако, как и в молекуле бензола.
СН +
НС – СН
НС
+ СН +
N –
Так же, как и бензол, пиридин сульфируется, нитруется, галогенируется. Сам пиридин не окисляется, а окисляются только его производные, у которых имеются боковые радикалы. Отличия пиридина от ароматических соединений следующие:
1. В молекуле пиридина происходит смещение электронной плотности, а именно: азот имеет большую электронную плотность. Углерод в α-положении – имеет меньшую электронную плотность. В бензоле же этого не наблюдается. У бензола смещение электронной плотности наблюдается в том случае, если вводится какой-либо заместитель.
В результате смещения электронной плотности молекула пиридина становится полярной. Дипольный момент ее составляет μ=2,2Д.
СН +
НС – СН
НС
+ СН +
N –
2. В молекуле пиридина происходит введение электрофильных заместителей с большими трудностями, чем в бензоле, а нуклеофильные заместители вводятся легче, чем в бензоле.
Производные пиридина
1.никотиновая кислота. 2.амид никотиновой кислоты
СН ОН
СН NH2
НС
С – С = О НС С – С =
О
НС
СН НС
СН
N N
Никотиновая кислота и ее амид представляют собой витамин РР. Недостаток этого витамина вызывает заболевание пеллагру, выражающуюся в своеобразной сухости кожи, поражении центральной нервной системы.
Производными пиридина является ряд алкалоидов. Это азотсодержащие органические соединения гетероциклического строения. Они содержатся и в растительных организмах и являются продуктами обмена веществ в растениях. Наиболее богаты алкалоидами двудольные растения(семейства маковых, пасленовых и др.)
Многие алкалоиды обладают сильным физиологически действием: в больших количествах они являются ядами, а в малых их часто применяют как ценные лекарственные средства. На вкус эти вещества горькие, железистого цвета.
К алкалоидам, производным пиридина относятся следующие:
1.Конин:
Это жидкость маслообразная, содержится в дурмане. Чрезвы- чайно ядовит, вызывает паралич двигательных нервных оконча ний.
СН2
Н2С СН2
Н2С
СН – CH2 – CH2
CH3
NH пропил
2.Никотин
H2C
CH2
СН
НС С – HC CH2
N
НС
СН CH3 гидрированное
ядро пиролла
N
ядро пиридина
Никотин это бесцветная маслянистая жидкость, смешивающаяся с водой, обладает запахом табака, на воздухе быстро буреет. Содержится в листьях табака (до 8%). Небольшие количества никотина возбуждают нервную систему, большие количества ядовиты, вызывают паралич дыхательных центров. Смертельная доза никотина для человека составляет около 40мг.
Водные суспензии никотина в больших количествах используются для борьбы с вредителями сельского хозяйства.
3. Анабазин
СН2
H2C CH2
СН
НС
С – HC CH2
NН
НС
СН гидрированное ядро пиридина
N
ядро пиридина
Это важнейший алкалоид ядовитого азиатского растения ежовника безлистного. Анабазин, подобно никотину, очень ядовит и обладает высоким инсектицидным действием.
Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами
Важнейшим представителем является пиримидин: Это кристаллическое вещество, обладающее слабоосновными свойствами Пиримидиновое ядро встречается в многочисленных природных соединениях витаминах, коферментах, нуклеиновых кислотах. В молекуле пиримидина два азота. В ядре наблюдается смещение электронной плотности. Наибольшая электронная плотность у атомов азота и у 5-го углеродного атома. В молекуле пиримидина образуется секстет из р- электронных облаков. Это придает соединению ароматический характер.
6 CH+ .
N – 1
5 CH – ,
HC+2 4СН +
3 N
В природе большое биологическое значение имеют окси и аминопроизводные пиримидина, так называемые пиримидиновые основания:
1. Урацил 2,6-диоксипиримидин
2. Тимин 2,6-диокси-5-метилпиримидин
3. Цитозин 2-окси-6-аминопиримидин
4. Барбитуровая кислота 2,4,6 – триоксипиримидин.
Эти соединения входят в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот. Они проявляют кето-енольную таутомерию, то есть могут находиться в енольной и кетонной формах.
Урацил:
С
ОН C = O
N CH
HN CH
HO – C CH O = C CH
N NH
енольная форма кетонная форма
Тимин:
С
ОН C = O
N C – СН3
HN C – СН3
HO – C CH O = C CH
N NH
енольная форма кетонная форма
Цитозин:
С – NH2
C – NH2
N CH
N CH
HO – C CH O = C CH
N NH
енольная форма кетонная форма
Барбитуровая кислота:
С
ОН C = O
N CH
HN CH2
HO – C C – ОH O = C C = О
N NH
енольная форма кетонная форма
Производными барбитуровой кислоты являются снотворные вещества: барбитол, люминал и др.
Производным пиримидина является витамин В1:
C – NH2 – HCL
N C – CH2
N C – CH3
CH3
C CH HC C – CH2
CH2 – OH
N S
Витамин В1 содержится большом количестве в оболочке рисовых зерен, отрубях, дрожжах, ростках пшеницы. При отсутствии или недостатке его в пище у человека развивается болезнь бери-бери, а у животных – полиневрит.
Список использованной литературы
1. Березов Т.Т. , Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. Под ред. Дебова С.С. / М., «Медицина», 1990.
2. Николаев А.Я. Биохимия. / М., «Высшая школа», 1989.
3. Строев Е.А. Биологическая химия. / М., «Высшая школа», 1986.
4. Бышевский А.Ш.. Терсенев О.А. Биохимия для врача. /Екатеринбург, 1994.
5. Кушманова О.Д., Ивченко Г.М. Руководство к лабораторным занятиям по биологической химии. / М., «Медицина», 1983.
