Związki heterocykliczne Są to związki, których cykle oprócz atomów węgla obejmują atomy innych pierwiastków (N, O, S itp.), zwane heteroatomami.
Związki heterocykliczne dzielą się na grupy: 1) ze względu na liczbę atomów w pierścieniu, 2) ze względu na liczbę heteroatomów w pierścieniu; 3) związki o cyklach skondensowanych.
Pięcioczłonowe związki heterocykliczne z jednym heteroatomem:
furan 
pirol 
tiofen
Sześcioczłonowe związki heterocykliczne z jednym heteroatomem:
pirydyna 
α-piran 
γ-piran
Związki heterocykliczne z dwoma heteroatomami:
pirazol imidazol tiazol pirymidyna
Heterocykle ze skondensowanymi jądrami:
chromon indolowo-chinolinowy
puryna
Związki heterocykliczne są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, wchodzą w skład witamin, alkaloidów, pigmentów, niektórych aminokwasów, barwników, antybiotyków itp. Zasady purynowe i pirymidynowe wchodzą w skład kwasów nukleinowych.
Właściwości niektórych związków heterocyklicznych. Pięcioczłonowe heterocykle.
Pirol (C 4 H 5 N), którego rdzeń jest częścią wielu ważnych naturalnych związków: hemoglobiny, chlorofilu, tryptofanu (niezbędnego aminokwasu) itp., jest oleistą cieczą o zapachu chloroformu. W powietrzu pirol brązowieje w wyniku utleniania; dobrze rozpuszcza się w alkoholu i eterze, ale słabo w wodzie. Otrzymuje się go poprzez suchą destylację odtłuszczonych kości lub syntetycznie, np. z kwasu bursztynowego.
Ze stężonym roztworem KOH pirol tworzy pirol-potas, wykazujący właściwości kwasowe.
+H2O
Pod wpływem kwasów mineralnych pirol ulega polimeryzacji.
Kiedy pirol ulega redukcji, powstaje pirolidyna.
+2H 2 
Pirolidyna zawiera aminokwasy:
prolina 
hydroksyprolina 
Biologicznie aktywnymi pochodnymi pirolu są hemoglobina i chlorofil.
Hemoglobina – jest to białko złożone składające się ze składnika białkowego i części niebiałkowej – hemu, w skład którego wchodzą jądra pirolu – układ policykliczny zawierający cztery jądra pirolu – porfina.
Porfin, mający jon Fe 2+ w środku, zabarwiony na czerwono, po obróbce cieplnej tworzy jon Fe 3+ i zmienia kolor na szary.
Chlorofil – zielony pigment roślinny zawierający rdzeń porfinowy związany z Mg2+. Chlorofil bierze udział w tworzeniu związków organicznych z CO 2 i H 2 O.
Związki heterocykliczne zawierające tlen.
Furan – - bezbarwna ciecz, rozpuszczalna w wodzie. Rdzeń furanowy występuje w furanozowych postaciach węglowodanów (np. rybozie). Najważniejszą pochodną furanu jest furfural.
furfural rybozy
Furfural – oleista ciecz o ostrym zapachu, w małych stężeniach pachnie chlebem żytnim. Stosowany do produkcji włókna nylonowego, rozpuszczalników, substancji antyseptycznych, grzybobójczych.
Związki skondensowane z innymi cyklami.
Benzopirol (indol) jest substancją krystaliczną, w małych stężeniach ma zapach jaśminu, w olejku eterycznym, w którym jest zawarty, w dużych stężeniach ma obrzydliwy zapach. Właściwości chemiczne indolu są podobne do pirolu. Rdzeń indolowy występuje w heteroauksynie (roślinnym hormonie wzrostu), tryptofanie (niezbędnym aminokwasie), indygo (barwniku) i innych związkach.
Sześcioczłonowe związki heterocykliczne(związki heterocykliczne zawierające tlen).
Piran (α- i γ-) to substancja niestabilna, jej pochodne są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, γ-Pyran i benzopiran (chromon) stanowią podstawę cząsteczek barwników roślinnych oraz garbników – flawonów, antocyjanów i katechin.
Flawony są żółtymi barwnikami roślinnymi (w kwiatach, owocach) i występują w roślinach w postaci glikozydów.
flawon
Antocyjany i katechiny budową są bardzo podobne do flawonów. Antocyjany Są to również pigmenty roślinne, ich kolor zmienia się od niebieskiego do fioletowego. Barwa roztworu antocyjanów zmienia się w zależności od pH środowiska (czerwony w środowisku kwaśnym, szary w środowisku zasadowym).
Flawony i antocyjany są ze sobą genetycznie powiązane i mogą się wzajemnie przekształcać.
flawon, kwercetyna, antocyjanina, cyjanidyna
(żółty) chlorek (czerwony)
Katechiny mają właściwości garbujące (herbata, chmiel, czeremcha itp.), zapobiegają rozwojowi pleśni, będąc polifenolami.
Flawony, antocyjany i katechiny rozkładają się, tracąc kolor i aktywność witaminy P, pod wpływem temperatury i w obecności jonów metali (Fe 3+, Ag +, Cu 2+ itp.). CFeCl 3 daje ciemny kolor (jakościowa reakcja na fenol hydroksylowy).
Pirydyna – bezbarwna ciecz o nieprzyjemnym zapachu, rozpuszczalna w wodzie. Otrzymywany jest ze smoły węglowej oraz syntetycznie.
W reakcjach pirydyna wykazuje następujące podstawowe właściwości:
C 5H 5 N + HOH → OH – (wodorotlenek pirydyniowy);
C 5 H 5 N + HCl → Cl – (chlorek pirydyniowy).
Wodny roztwór pirydyny reaguje z FeCl3, tworząc wodorotlenek żelaza i chlorek pirydyniowy
OH – + FeCl 3 → Fe(OH) 3 + 3Cl –
Kiedy pirydyna ulega redukcji, powstaje piperydyna:
Pirydyna jest odporna na środki utleniające, ale podczas utleniania homologów pirydyny utleniają się łańcuchy boczne.
Kwas nikotynowy β-pikolina
Amid kwasu nikotynowego to witamina PP, która występuje w mięsie, ziemniakach, kaszy gryczanej itp.
I 
jądra pirydyny i pirolidyny tworzą nikotynę, która zawarta jest w tytoniu w postaci soli kwasu cytrynowego i jabłkowego; jest trucizną serca.
Pochodne pirymidyny i puryn.
Sześcioczłonowe heterocykle z dwoma heteroatomami - pochodne pirymidyny:
uracyl (U) tymina (G) cytozyna (C)
Skondensowane heterocykle –pochodne puryn.
adenina(A) guanina(G)
Wszystkie te heterocykliczne zasady azotowe wchodzą w skład kwasów nukleinowych, które odgrywają niezwykle ważną rolę w procesach życiowych organizmów.
Kwasy nukleinowe to polimery powstałe w wyniku kondensacji nukleotydów – związków chemicznych składających się z reszt kwasu fosforowego, składnika węglowodanowego i jednej z zasad purynowych lub pirymidynowych. Istnieją dwa rodzaje kwasów nukleinowych. Kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) zawiera deoksyrybozę jako składnik węglowodanowy, a zasadami heterocyklicznymi są adenina, guanina, cytozyna i tymina:
dezoksyryboza
R 
kwas ibonukleinowy (RNA) składa się z rybozy węglowodanowej i zasad heterocyklicznych - adeniny, guaniny, cytozyny, uracylu.
RNA i DNA różnią się od siebie nie tylko węglowodanami, ale także zasadami heterocyklicznymi: kwas rybonukleinowy zawiera uracyl, a kwas dezoksyrybonukleinowy zawiera tyminę.
Polimeryzacja nukleotydów zachodzi w wyniku utworzenia wiązania estrowego między H 3 PO 4 jednego nukleotydu a trzecim hydroksylem pentozy:
zasada azotowa – cukier
reszta H3PO4
zasada azotowa – cukier
reszta H3PO4
Polinukleotyd(DNA lub RNA). Dziedziczna informacja komórki jest kodowana przez pewną sekwencję zasad w cząsteczce DNA, zbudowaną w postaci podwójnej helisy RNA, a sekwencja nukleotydów jednej helisy jest niejako odzwierciedlona w drugiej. RNA powstaje w postaci pojedynczej helisy.
WĘGLOWODANY 8
Węglowodory acykliczne 9
Węglowodory alicykliczne 15
Węglowodory aromatyczne 17
HALOGENOWE POCHODNE WĘGLOWODORÓW 21
ZWIĄZKI ELEMENTÓW NARZĄDOWYCH 22
KWASY ORGANICZNE 33
KWASY TLENOWE (KWASY HYDROKSY) 39
Fosfatydy 51
Stearyny 54
WĘGLOWODANY 57
Monosacharydy 57
Disacharydy 62
Polisacharydy 67
Aminokwasy 79
BARWNIKI 90
Barwniki azowe 90
Barwniki trifenylometanowe 91
Barwniki indygoidowe 93
Barwniki antrachinonowe 94
Klasyfikacja techniczna barwników 95
ZWIĄZKI HETEROCYKLICZNE 96
Mol. m. 79,1; bezbarwny ciecz o określonych właściwościach zapach; t.t. -42,7 0 C, bp. 115,4°C/760 mm Hg. Art., 13,2°C/10mmHg; 0,9819: 1,5095; m 7,30 x x 10 -30 C m; g 3,7 10 -2 N/m (25 0 C); h 0,885 mPa·s (25 0 C); ze str 135,62 kJ/mol K) (17 0 C), - 2783 kJ/mol. Mieszalny pod każdym względem z wodą i większością substancji organicznych. r-detaliści; tworzy z wodą mieszaninę azeotropową (temperatura wrzenia 94°C, 58% wag. P.).
P.-baza (
R Ka 5.20). Z inorg. który tworzy trwałe sole z halogenkami alkilu -sole pirydyniowe ,
z halogenkami metali, SO 2, SO 3, Br 2, H 2 O-związkami kompleksowymi. Charakterystyczne pochodne: (C 5H 5N HCl) 2 PtCl 2 (t.t. 262-264 0 C, z rozkładem), C 5H 5 N HCl 2HgCl 2 (t.t. 177-178 0 C ).
Jest aromatyczny. święty ty; zawiera 6p-elektronów, tworząc jeden zamknięty układ, w którym ze względu na ujemność wprowadzenie pod wpływem atomu N gęstość elektronów atomów C, zwłaszcza w pozycjach 2, 4 i 6, ulega zmniejszeniu (heterocykl z niedoborem p).
Elektrof. podstawienie przebiega z dużą trudnością (P. jest zbliżony do nitrobenzenu pod względem zdolności do podstawienia elektrof.) i przechodzi do pozycji 3. Większość tych reakcji zachodzi w środowisku kwaśnym, w którym powstaje związek wyjściowy. To już nie sam P., ale jego sól. P. ulega nitrowaniu dopiero pod wpływem NaNO 3 lub KNO 3 w dymiącym H 2 SO 4 w temperaturze 300 0 C, tworząc 3-nitropirydynę z małą wydajnością; sulfonowany oleum w obecności siarczanu Hg w temperaturze 220-270 0 C do kwasu pirydyno-3-sulfonowego. Gdy P. jest wystawiony na działanie octanu rtęci w temperaturze 155 0 C, powstaje octan 3-pirydylortęci; w wyższych temperaturach pochodne di- i polipodstawione. Działanie Br2 w oleum w temperaturze 300 0 C prowadzi do mieszaniny 3-bromo- i 3,5-dibromo-pirydyn. W wyższej temperaturze (ok. 500 0 C) reakcja przebiega w sposób radykalny; produktami roztworu są 2-bromo- i 2,6-dibromopirydyny. Do reakcji radykalnych zalicza się także oddziaływanie P. z hydratem fenylodiazoniowym (reakcja Gomberga-Bachmanna-Heya), w wyniku którego powstaje mieszanina zawierająca 55% 2-fenylo-, 30% 3-fenylo- i 15% 4-fenylopirydyny .
podstawienie nukleofilowe w P. występuje w pozycjach 2 i 4 i jest łatwiejsze niż w benzenie, na przykład synteza 2-aminopirydyny, gdy P. oddziałuje z amidkiem sodu (patrz. Reakcja Chichibabiny
).
P. z reguły jest odporny na środki utleniające, ale pod wpływem nadkwasów łatwo tworzy N-tlenek pirydyny (patrz. N-tlenki amin)
w którym gęstość elektronów na atomach C-2 i C-4 jest zwiększona w porównaniu do P. W temperaturze 300 0 C pod wpływem FeCl 3 P. utlenia się do mieszaniny izomerycznych dipirydyli o wzorze ogólnym C 5 H 4 N-C 5H4N. Katalityczny uwodornienie w obecności Pt lub Ni, redukcja Na w alkoholu, a także elektrochemiczna. redukcja prowadzi do piperydyny (ta druga metoda jest stosowana w przemyśle). Bardziej poważnej redukcji P. towarzyszy rozszczepienie cyklu i deaminacja.
Dodanie karbenów do P. lub deprotonowanie jonów N-alkilopirydyniowych prowadzi do ylidów pirydyniowych ogólnego typu I, oddziaływanie P. z nitrenami lub deprotonowanie soli N-aminopirydyniowych prowadzi do imin pirydyniowych ogólnego typu II.
połączenie Obydwa typy łatwo wchodzą w reakcje cykloaddycji charakterystyczne dla układów 1,3-dipolarnych. P. izolowany jest głównie z Kam.-Ug. żywica (zawartość ok. 0,08%), produkty suchej destylacji drewna, torfu lub kości. Syntetycznie mogłoby tak być otrzymany ślad reakcje:
P. i jego pochodne - zasada alkaloidy pirydynowe ,
a także wiele innych. lecznicza śr. P. stosuje się także w syntezie barwników i środków owadobójczych oraz stosuje się do denaturacji alkoholu. kompleks P. z SO 3 - sulfotritlenkiem pirydyny - miękkim środkiem sulfonującym; C 5H 5NBr 2 ·HBr-środek bromujący; C 5 H 5 N HCl to odczynnik do odwadniania epoksydów i N-dealkilacji, C 5 H 5 N H 2 Cr 2 O 7 to środek utleniający. P. jest dobrym rozpuszczalnikiem m.in. dla liczby mnogiej inorg. sole (AgBr, Hg 2 Cl 2 itp.). MPC par P. w powietrzu ~ 0,005 mg/l, temperatura zapłonu. 23,3 0 C.
P. został po raz pierwszy wyizolowany przez T. Andersena w 1849 r. z oleju kostnego; Strukturę P. założyli J. Dewar i P. Kerner w 1869 roku.
W przypadku pochodnych P. zob
Pirydyna jest przedstawicielem sześcioczłonowych heterocykli z jednym heteroatomem, którym jest atom azotu
Monometylopirydyny nazywane są pikolinami, dimetylopirydyny nazywane są lutydynami, a trimetylopirydyny nazywane są kolidynami. Nasycony pierścień pirydynowy nazywany jest piperydyną.
Pirydyna stała się znana w 1851 roku, kiedy została wyizolowana z oleju kostnego, a nieco później ze smoły węglowej (1854)
Metody odbioru. Jak już wspomniano, pirydyna jest uwalniana ze smoły węglowej. Niestety jego zawartość w tym źródle nie przekracza 0,1%.
Spośród syntetycznych metod wytwarzania pirydyny najważniejsze są te, które opierają się na przemianach akroleiny oraz aldehydów nasyconych i nienasyconych.
Według metody Chichibabina (1937) podstawione pirydyny otrzymuje się z aldehydów i amoniaku (lepiej zastosować aldehyd amoniakowy) poprzez ogrzewanie w temperaturze 250 o C w obecności octanu amonu
Nienasycone aldehydy mogą również reagować z amoniakiem
Praktycznie istotna synteza podstawionych pirydyn polega na ogrzewaniu mieszaniny węglowodoru dienowego i nitrylu w temperaturze 400 o C
Opracowano metodę wytwarzania pirydyny z acetylenu i amoniaku Rep. Reakcja zachodzi w obecności złożonych katalizatorów niklowych lub kobaltowych
Związek z nasyconym pierścieniem pirydynowym, piperydynę, można wytworzyć przez ogrzewanie chlorowodorku pentametylenodiaminy
Spośród bardziej złożonych syntez przedstawiamy syntezę kolidyny wg Ganczu. W tej syntezie ester etylowy kwasu 2,4,6-trimetylo-1,4-dihydropirydyno-3,5-dikarboksylowego otrzymuje się z estru acetylooctowego i aldehydu (w postaci aldehydu amonowego). W powstałym produkcie dwa wodory utlenia się kwasem azotawym, tworząc w ten sposób podstawiony pierścień pirydynowy. Następnie następuje etap hydrolizy i dekarboksylacji
Właściwości chemiczne. Pirydyna jest prawie regularnym sześciokątem, którego wszystkie atomy leżą w tej samej płaszczyźnie. Parametry geometryczne pierścienia pirydynowego są podobne do pierścienia benzenowego
Atomy węgla w pirydynie są obecne sp 2 -stan hybrydowy. Do utworzenia sekstetu aromatycznego pięć węgli dostarcza po jednym p-elektron każdy, a szósty elektron jest dostarczany przez atom azotu, który nie uczestniczy w hybrydyzacji. Oś tego orbitalu jest prostopadła do płaszczyzny położenia wszystkich atomów i wiązań pierścienia pirydynowego. Z trzech hybrydowych orbitali azotu do utworzenia wykorzystywane są dwa σ - wiąże się z dwoma sąsiednimi atomami węgla, a trzeci orbital zawiera samotną parę elektronów
Zgodnie z podaną strukturą pirydyna jest cykliczną, płaską formacją o liczbie Hückela R-elektronów (4n+2=6 przy n=1) i ma charakter aromatyczny. Ponadto ze względu na samotną parę elektronów azotowych - zasadowość.
Obraz struktury pirydyny uzupełnia znaczny moment dipolowy (2,26 D) pirydyna, ze względu na wysoką elektroujemność atomu azotu, a także nierównomierny rozkład gęstości π -chmura elektronów na atomach heterocykli. Poniższy rozkład otrzymano stosując metodę orbitali molekularnych Hückela π -ładunki na atomach pierścienia pirydynowego
Związki cykliczne, w których cykle tworzą nie tylko atomy węgla, ale także atomy innych pierwiastków - heteroatomy (O, S, N) - nazywane są heterocyklicznymi. Związki heterocykliczne dzielą się ze względu na wielkość pierścienia i liczbę heteroatomów w pierścieniu.
Wśród tych związków największe znaczenie mają pięcio- i sześcioczłonowe związki heterocykliczne. Typowe związki heterocykliczne mają charakter aromatyczny. Jednakże obecność heteroatomu wpływa na rozkład gęstości elektronów. Na przykład w pięcioczłonowych heterocyklach (furan, tiofen, pirol) gęstość elektronów jest przesunięta z heteroatomu w kierunku pierścienia i jest maksymalna w pozycjach a. Dlatego w pozycjach a reakcja podstawienia elektrofilowego (SE) zachodzi najłatwiej.
W pierścieniach sześcioczłonowych (na przykład pirydynie) heteroatom połączony z węglem wiązaniem podwójnym czerpie z gęstości p-elektronów pierścienia, dlatego gęstość elektronów w cząsteczce pirydyny jest zmniejszona w pozycjach a i g. Jest to zgodne z preferowaną orientacją reagentów w tych pozycjach po podstawieniu nukleofilowym (SN). Ponieważ w pirydynie gęstość elektronów jest większa w pozycji b, odczynnik elektrofilowy jest zorientowany w pozycji b.
Badając heterocykle z dwoma heteroatomami, należy zwrócić szczególną uwagę na pirymidynę i jej pochodne: uracyl, tyminę, cytozynę. Jądro pirymidynowe występuje w wielu produktach naturalnych: witaminach, koenzymach i kwasach nukleinowych:
Podstawienie elektrofilowe pirymidyny występuje w pozycji 5; nukleofilowy (jak w przypadku pirydyny) jest hamowany, a atom węgla w pozycjach 4 i 6 jest atakowany.
Złożony układ heterocykliczny składający się z dwóch skondensowanych heterocykli, pirymidyny i imidazolu, nazywany jest rdzeniem purynowym.
Grupa purynowa leży u podstaw wielu związków, przede wszystkim kwasów nukleinowych, w których wchodzi w postaci zasad purynowych: adeniny (6-aminopuryny) i guaniny (2-amino-6-hydroksypuryny).
Interesująca jest tlenowa pochodna puryn – kwas moczowy (2,6,8 – trioksypuryna).
Praca laboratoryjna nr 8
Cel pracy: badanie właściwości chemicznych związków heterocyklicznych
Odczynniki i sprzęt:
1) Antypiryna,
2) FeCl 3 – 0,1 N,
3) amidopiryna,
4) H2SO4 – 2n,
5) NaNO 2 – 0,5n,
6) pirydyna, NaOH – 2n,
7) kwas moczowy, HCl – 2n,
8) Nasycony roztwór NH 4 Cl,
9) kwas pikrynowy nas. rozwiązanie,
10) papierek lakmusowy,
11) błękit bromotymolowy,
12) mikroskop,
13) probówki.
Doświadczenie 8.1 Reakcje antypiryny i amidopiryny (piramidon)
Z chlorkiem żelaza(III).
Umieść w probówce kilka kryształów antypiryny, dodaj dwie krople wody i kroplę 0,1 N. FeCl3. Intensywny i długotrwały pomarańczowo-czerwony kolor pojawia się natychmiast i nie blaknie podczas stania. Dla porównania w innej probówce umieść kilka kryształków amidopiryny (piramidonu). Dodaj dwie krople wody i jedną kroplę 0,1N. FeCl3. Pojawia się fioletowy kolor, który szybko znika. Dodaj jednocześnie trzy kolejne krople chlorku żelaza (III). Kolor powróci, będzie się utrzymywał trochę dłużej, ale stopniowo zaniknie. Zabarwienie antypiryny z chlorku żelaza (III) wynika z utworzenia złożonego związku - ferropiryny.
Amidopiryna jest pochodną antypiryny. Ruchomy atom wodoru w pozycji 4 zastępuje się w tym przypadku grupą dimetyloaminową.
Pojawienie się koloru wynika z utlenienia amidopiryny chlorkiem żelaza (III). Dlatego kolor jest niestabilny, a nadmiar chlorku żelaza (III) szkodzi reakcji.
Powyższe reakcje stosowane są w praktyce farmaceutycznej do rozpoznawania antypiryny i amidopiryny oraz rozróżniania ich od siebie. W związku z tym reakcje te należy przeprowadzić równolegle w dwóch probówkach dla porównania.
Doświadczenie 8.2 Reakcje antypiryny i amidopiryny z kwasem azotawym
Umieść kilka kryształów antypiryny w probówce, dodaj dwie krople wody, jedną kroplę 2N. H2SO4 i jedną kroplę 0,5 N. NaNO2. Pojawi się szmaragdowo zielony kolor, który stopniowo zaniknie, szczególnie szybko przy względnym nadmiarze azotynu sodu. Dla porównania w drugiej probówce umieść kilka kryształków amidopiryny, dodaj dwie krople wody, jedną kroplę 2N. H2SO4 i jedną kroplę 0,5 N. NaNO2. Pojawia się bardzo niestabilny fioletowy kolor. Jeśli kolor zniknie zbyt szybko, dodaj trochę więcej amidopiryny. Reakcja z antypiryną przebiega według równania:
Z amidopiryną tworzą się kolorowe produkty utleniania.
Podobnie jak powyższe reakcje z chlorkiem żelaza (III), obie reakcje są stosowane w praktyce farmaceutycznej do rozpoznawania antypiryny i amidopiryny i odróżniania ich od siebie. Dlatego należy je wykonywać równolegle w dwóch probówkach.
Doświadczenie 8.3 Wytrącanie wodorotlenku żelaza (III) roztworem wodnym
Pirydyna
Umieścić dwie krople wodnego roztworu pirydyny w probówce i dodać kroplę 0,1 N FeCl3. Brązowe płatki wodorotlenku żelaza Fe(OH) 3 natychmiast wytrącają się, tworząc chlorowodorek pirydyny (chlorowodorek pirydyny), który jest łatwo rozpuszczalny w wodzie.
Powstawanie wodorotlenku żelaza(III) potwierdza podstawowe właściwości pirydyny.
Napisz schemat powstawania chlorowodorku pirydyny (chlorku pirydyniowego) podczas oddziaływania hydratu tlenku pirydyny z chlorkiem żelaza (III).
Doświadczenie 8.4 Tworzenie pirydyny-pikryny
Za pomocą pipety umieść w probówce jedną kroplę wodnego roztworu pirydyny i dodaj trzy krople nasyconego wodnego roztworu kwasu pikrynowego. Po wstrząśnięciu stopniowo uwalniają się wyraźnie zarysowane igłowe kryształy pikrynianu pirydyny. W nadmiarze pirydyny kryształy rozpuszczają się.
Część kryształów umieść na szkiełku, obejrzyj je pod mikroskopem i w zeszycie naszkicuj kształt kryształów powstałego preparatu.
Tworzenie się stosunkowo słabo rozpuszczalnego pikrynianu pirydyny również potwierdza zasadowy charakter pirydyny. Reakcja ta służy do identyfikacji pirydyny (pikrynian pirydyny topi się w temperaturze 167 0 C).
Napisz schemat powstawania pikrynianu pirydyny.
Doświadczenie 8.5Rozpuszczalność kwasu moczowego i jego średniej soli sodowej w wodzie
Umieść niewielką ilość (na czubku szpatułki) kwasu moczowego w probówce. Dodawaj kropla po kropli wodę, każdorazowo potrząsając probówką.
Zwróć uwagę na słabą rozpuszczalność kwasu moczowego w wodzie. W zimnej wodzie kwas moczowy jest prawie nierozpuszczalny: 1 jego część rozpuszcza się w 39 000 części wody.
Po dodaniu 8 kropli wody rozpuszczenie nadal nie jest zauważalne. Warto jednak dodać tylko 1 kroplę 2N. NaOH, jako mętny roztwór, natychmiast się klaruje, tworząc stosunkowo łatwo rozpuszczalną, średnio dwupodstawioną sól sodową. Otrzymany roztwór zachowaj do kolejnych eksperymentów.
Kwas moczowy występuje w dwóch postaciach tautomerycznych:
Z postaci laktymenolowej z alkaliami powstają tzw. sole kwasu moczowego, czyli moczany. Tak naprawdę nie są to sole, a enolany.
Bardzo słabo wyrażony kwasowy charakter kwasu moczowego powoduje, że z trzech atomów wodoru teoretycznie możliwej formy enolowej tylko dwa można zastąpić sodem. Trójpodstawione sole kwasu moczowego nie są znane.
Doświadczenie 8.6 Tworzenie się trudno rozpuszczalnego moczanu amonu
Do czterech kropli klarownego roztworu przeciętnej dwupodstawionej soli sodowej kwasu moczowego (doświadczenie 8.5) dodać dwie krople nasyconego roztworu chlorku amonu. Natychmiast wytrąca się biały osad moczanu amonu. Zachowaj ten osad do kolejnego doświadczenia izolacji wolnego kwasu moczowego (doświadczenie 8.7).
Napisz schemat reakcji uwzględniający zastąpienie obu jonów sodu w moczanie sodu jonami amonowymi.
Doświadczenie 8.7 Rozkład moczanów pod wpływem kwasu mineralnego (uwolnienie krystalicznego kwasu moczowego)
Za pomocą pipety nanieść na szkiełko jedną kroplę mętnego roztworu zawierającego moczan amonu (doświadczenie 8.6). Dodaj jedną kroplę 2N do środka kropli. HCl. Obserwuje się częściowe rozpuszczenie osadu.
Przy badaniu pod mikroskopem widoczne są żółtawe grudki jeszcze nie rozłożonego moczanu amonu oraz nowo utworzone charakterystyczne kryształy kwasu moczowego w postaci wydłużonych pryzmatów, przypominających osełki. Narysuj kształt kryształów powstałego leku w dzienniku pracy.
Odkładanie się kryształów kwasu moczowego w organizmie (kamienie moczowe, węzły dnawe itp.) następuje pod wpływem zmiany reakcji środowiska na rosnącą kwasowość.
Napisz diagram izolacji kwasu moczowego z jego soli.
Praca laboratoryjna nr 9.
Uwalnianie kofeiny z herbaty
Cel pracy: wyizolować i zbadać niektóre właściwości chemiczne związku heterocyklicznego – kofeiny
Odczynniki i sprzęt:
1) czarna herbata
2) sproszkowany tlenek magnezu
4) kubek porcelanowy
5) stężony roztwór HNO 3
6) stężony roztwór amoniaku
Eksperyment 9.1.Sublimacja kofeiny.
W moździerzu umieścić 1 łyżeczkę zmielonej czarnej herbaty i 2 g tlenku magnezu w porcelanowym lub metalowym tyglu. Wymieszaj obie substancje i umieść tygiel na płytce. Ogrzewanie powinno być umiarkowane. Na tyglu umieszcza się porcelanowy kubek z zimną wodą. W obecności tlenku magnezu kofeina sublimuje. Po wystygnięciu na zimną powierzchnię kofeina osadza się na dnie filiżanki w postaci bezbarwnych kryształków. Zatrzymaj ogrzewanie, ostrożnie wyjmij tygiel z tygla i zeskrob kryształy do czystej kolby.
Doświadczenie 9.2Jakościowa reakcja na kofeinę.
Na porcelanowym talerzu umieszcza się kilka kryształków kofeiny i dodaje jedną kroplę stężonego kwasu azotowego. Podgrzewaj płytkę, aż mieszanina wyschnie na niej. Jednocześnie kofeina utlenia się i zamienia w kwas amalinowy o pomarańczowym kolorze. Dodaj do niego dziesięć kropli stężonego amoniaku, powstanie czerwona sól zmieniająca się w fioletową. Sól ta nazywa się mureksydem, a reakcja nazywa się mureksydem.
Zapisz równanie reakcji.
Pytania do kontroli
1. Jakie związki nazywane są heterocyklicznymi?
2. Klasyfikacja związków heterocyklicznych?
3. Jak wyraża się aromatyczność związków heterocyklicznych?
4. Napisz wzory heterocykli tworzących aminokwasy.
5. Biologiczna rola puryn i pirymidyny.
Wykład nr 9
Związek pomiędzy strukturą a działaniem biologicznym
Pirydyna: substancja silnie toksyczna. Ma samotną parę elektronów, trzeciorzędowy atom azotu, ma silne właściwości zasadowe
Dihydropirydyna: rozszerzacz naczyń wieńcowych
Kwas pirydyno-3-karboksylowy: środek przeciwpelagriowy
Kwas pirydyno-4-karboksylowy: ma działanie przeciwgruźlicze
Pochodne pirydynometanolu wykazują działanie witaminy B6.
Substancje lecznicze pochodzące z metanolu pirydyny
Chlorowodorek pirydoksyny
Chlorowodorek 3-hydroksy-4,5-dioksymetylopirydyny metylu
Witamina B 6 to biały, bezwonny, drobnokrystaliczny proszek o gorzko-kwaśnym smaku. T pl. - 204 - 206 °C (z rozkładem). Łatwo rozpuszczalny w wodzie, trudno - w alkoholu i acetonie.
pirydoksalofosforan
Ester fosforowy 2-metylo-3-hydroksy-4-fornylo-5-hydroksymetylopirydyny.
Właściwości fizyczne: Jasnożółty krystaliczny proszek. Słabo rozpuszczalny w wodzie, niestabilny pod wpływem światła.
Emoksуpina
Chlorowodorek 3-hydroksy-6-metylopirydyny etylu
Właściwości fizyczne: biały, bezwonny, drobnokrystaliczny proszek. Łatwo rozpuszczalny w wodzie.
Autentyczność:
Ogólne reakcje
Reakcja z chlorimidem 2,6-dichlorochinonu - powstaje niebieski barwnik indofenolowy
3. Reakcja tworzenia barwnika azowego (wszystkie leki). Reakcja na fenol hydroksylowy.
4. Reakcja z FeCl 3 do fenolu hydroksylowego
Reakcja z ogólnymi odczynnikami alkaloidowymi (kwas krzemowolframowy i fosforowolframowy tworzą białe osady).
Reakcje różnicowania
1. Chlorowodorek pirydoksyny i emoksypina dają reakcję do Cl -.
HCl + AgNO 3 AgCl + HNO 3
2. Fosforan pirydoksalu zawiera grupę aldehydową, która występuje:
A- reakcja z odczynnikiem Fellinga 1 i 2
B- reakcja z amoniakalnym roztworem azotanu srebra
Fosforan pirydoksalu po hydrolizie reaguje z kwasem fosforowym. Tworzy się żółty osad fosforanu srebra.
H3PO4 + 3AgNO3 Ag3PO4 + 3HPO4
Chlorowodorek pirydoksyny wykazuje niebieską fluorescencję w świetle UV
5. Metoda spektrofotometryczna (dla wszystkich leków). Weź widmo UV substancji testowej. Weź widmo UV substancji wzorcowej. Muszą być identyczne.
Ujęcie ilościowe
Do chlorowodorku pirydoksyny i emoksypiny
Niewodna metoda miareczkowania
Metoda: miareczkowanie bezpośrednie
Metoda opiera się na reakcji kwasowo-zasadowej w środowisku niewodnym
Medium: lodowaty kwas octowy, dodać Hg(CH 3 COO) 2 - w celu związania kwasu solnego uwolnionego podczas miareczkowania
Chemia
R3N HCl + HClO4 R3NHClO4 + HCl
HCl+ Hg(CH 3 COO) 2 →HgCl 2 + CH 3 COOH
Fosforan pirydoksalu
Spektrofotometryczne w obszarze UV, za pomocą roztworu wzorcowego.
Metoda alkaliczna
Metoda bezpośredniego miareczkowania pozostałości kwasu fosforowego. Metoda opiera się na reakcji kwasowo-zasadowej.
Argentometria
Rtęć i rtęć
Aplikacja
Pirydoksyna 0,02 i 0,1 g
Fosforan pirydoksalu 0,01-0,02 g na zatrucie u kobiet w ciąży, różne rodzaje parkinsonizmu, pelagrę i przewlekłe zapalenie wątroby
Emoksypina jest przeciwutleniaczem i ma działanie angioprotekcyjne.
Dostępny w postaci 3% roztworu po 5 ml w ampułkach.
Pirykarbinian (prodektyna) 2,6-pirydynidetanolabismetylokarbaminian
Właściwości fizyczne: biały krystaliczny proszek, bezwonny. Słabo rozpuszczalny w wodzie.
T stopu = 137 – 140 o C
Autentyczność
1. Z anhydryną octową w obecności kwasu cytrynowego, gdy nie jest podgrzewany → kolor żółty przechodzący w wiśniowo-czerwony.
Reakcja pierścienia pirydynowego z 2,4-dinitrochlorobenzenem. Tworzy się barwnik pirydynowy.
Przeprowadza się hydrolizę alkaliczną. Uwalnia się metyloamina. Czerwony papierek lakmusowy zmienia kolor na niebieski.
| parmidyna |
Metody spektroskopii UV i IR
A. Metoda spektroskopii UV.
Pobiera się widmo UV substancji testowej.
Bierze się pod uwagę widmo UV substancji wzorcowej. Muszą być identyczne.
W spektroskopii UV promieniowanie elektromagnetyczne jest pochłaniane przez elektrony całej cząsteczki, a na spektrogramie obserwujemy jedno maksimum absorpcji światła.
λ, nm
B. Metoda spektroskopii IR.
Ujęcie ilościowe
Niewodna metoda miareczkowania
Metoda: miareczkowanie bezpośrednie
Pochodne dihydropirydyny
Nifedypina (Corinfar)
Ester dimetylowy kwasu 2,6-dimetylo-4-(2/-nitrofenylo)-1,4-dihydropirydyno-3,5-dikarboksylowego
Właściwości fizyczne: zielonkawo-żółty krystaliczny proszek. Praktycznie nierozpuszczalny w wodzie, trudny w alkoholu. Rozkłada się pod wpływem światła. T stopu = 169-174 o C.
Autentyczność
Metoda spektroskopii UV
Metoda spektroskopii IR
Ujęcie ilościowe
Otrzymuje się chromatogramy.
Wys., mm godz., mm
t, min t, min
Autentyczność
Ujęcie ilościowe
Autentyczność
Spektroskopia UV i IR
2. reakcja na alifatyczną grupę NH2 - z ninhydryną. Powstaje niebiesko-fioletowy kolor.
Ujęcie ilościowe
Wykład nr 9
Substancje lecznicze pochodzące z pirydyny
