химия.Зыкова

Лактиды, являясь циклическими эфирами, могут быть названы как производные гетерокиклических соединений, например:

	CH3			O
	H3C CH					O
			6	1	2
			5
				4	3
	O					CH CH3
				O

CH3

3,6-диизопропил-1,4-диоксандион-2,5

Лактоны – это циклические сложные эфиры, которые образуются при нагревании гидроксикислот в результате внутримолекулярной этерификации. Лактоны образуют γ-, δ- и реже ε-гидроксикислоты.

По систематической номенклатуре ИЮПАК лактоны, образованные из алифатических кислот, называют, добавляя суффикс

–олид к названию углеводорода с тем же числом атомов углерода. Место замыкания цикла указывают цифрой, нумеруя от карбонильного атома углерода. Например, в результате внутримолекулярной этерификации 4-гидроксибутановая кислота образует устойчивый пятичленный лактон (а), который по систематической номенклатуре называется 4-бутанолид.

Однако часто используют для названия лактонов номенклатуру, в основе которой лежат тривиальные названия соответствующих негидроксилированных кислот, с указанием греческой буквой места замыкания цикла и добавлением слова лактон, а также соединительной буквой о. Тривиальное название негидроксилированной бутановой кислоты – масляная (butyric), радикал - бутирил. Место замыкания в цикл С-4, это γ-положение. По данному виду номенклатуры лактон имеет название (б):

		н
	та
	бу	2
а)	3
		1		O

4 4-бутанолид

O

место замыкания в цикл

б) O

-бутиролактон

O

место замыкания в цикл

41

H3C

5

Оба типа номенклатуры показаны ниже в примерах:

3 2

4 1 O

O 4-пентанолид, ( валеролактон)

		4	3	2
		5	O	1		O

5-пентанолид, ( -валеролактон)

4 3 2

1 O

5

6 O

6-гексанолид, ( -капролактон)

Дикетопиперазины – это циклические шестичленные диамиды, образованные при нагревании α-аминокислот в результате их межмолекулярного взаимодействия.

Свое название дикетопиперазины получили от названия шестичленного гетероцикла с двумя атомами азота – пиперазина. В связи с этим дикетопиперазины принято называть как замещенный гетероцикл.

Например, 2-аминопропановая (α-аминопропионовая) кислота при нагревании, реагируя межмолекулярно, образует шестичленный устойчивый цикл:

O

					NH
	2
H3C					1			CH3	3,6-диметил-2,5-дикетопиперазин,
		3			6
	4				5				дикетопиперазин аминопропионовой кислоты
	HN					O

Дикетопиперазины часто называют описательным способом.

Лактамы – циклические шестичленные амиды, образованные при нагревании γ– и δ–аминокислот в результате внутримолекулярного взаимодействия.

Для названия лактамов наиболее используемой является номенклатура (приведена в скобках), в основе которой лежат тривиальные названия соответствующих незамещенных кислот, с указанием греческой буквой места замыкания цикла и добавлением слова лактам, а также соединительной буквой о для удобства произношения.

По систематической номенклатуре ИЮПАК лактамы, образованные из алифатических кислот, называют, добавляя суффикс

–лактам к названию углеводорода с тем же числом атомов углерода. Место замыкания цикла указывают цифрой, нумеруя от карбонильного атома углерода:

42

HO C OH

O

место замыкания в цикл

																		3
5			3	2						3	2						4	2
										4	1			O			5	1
H3C		4		1				O												O
				N							N							N
				H							H							H
4-пентанолактам									4-бутанолактам						5-пентанолактам
( валеролактам)									( -бутиролактам)						( -валеролактам)

Кроме указанных номенклатур, часто лактамы называются как оксопроизводные пяти- и шестичленных азотсодержащих гетероциклических соединений с одним гетероатомом –

пирролидина и пиперидина соответственно (раздел 7).

	4			3					5	4			H3C		4 CH3
	H C		5	1 2			O				3			5		3
											2					2
	3			N					6	1		O		6	1		O
										N					N
				H
	5-метилпирролидинон-2									H					H
								пиперидинон-2					3,5-диметилпиперидинон-2
	(5-метилпирролидон-2)

4.3.УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА

ИЕЁ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ

Формально угольную кислоту можно

рассматривать как двухосновную карбоновую

кислоту, следовательно, угольная кислота образует два ряда функциональных

производных: кислые (неполные) и средние (полные) галогенангидриды, сложные эфиры, амиды, а также смешанные функциональные производные – эфиры хлоругольной кислоты, эфиры карбаминовой кислоты (уретаны) и др.

АМИДЫ УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ

Угольная кислота образует два ряда амидов – кислые

(карбаминовая кислота и её производные) и средние (мочевина и

её производные):

43

HO

C

NH2

H N

C

NH

2

2

O

O

моноамид угольной кислоты,

диамид угольной кислоты,

карбаминовая кислота

карбамид, мочевина

Сложные эфиры карбаминовой кислоты называют уретанами

(карбаматами):

H N

C

OCH3

H N

C

O-CH -CH

CH3-CH2-O

C

O-CH -CH

2

2

2

3

2

3

O

O

O

метиловый эфир

этиловый эфир

диэтиловый эфир

карбаминовой кислоты,

карбаминовой кислоты,

угольной кислоты,

метилкарбамат, метилуретан этилкарбамат, этилуретан диэтилкарбамат, диэтилуретан

O

1 2 3

4

O

C

O

CH2

CH2

CH

CH2

C

H N

NH2

CH2

SH

2

4-карбамоил-3-(меркаптометил)бутилкарбамат

Для названий некоторых лекарственных препаратов более предпочтительной является описательная номенклатура, например:

CH2 CH2 CH3

1 2 3

H2N C O CH2 C CH2 O C NH2

O CH3 O

дикарбамат 2-метил-2-пропилпропандиола-1,3 (мепротан, мепробамат)

В названиях алкильных и ацильных производных карбамида, а также их солей, за родоначальную структуру или функцию принимают мочевину:

CH3

C

NH

C

NH2

C

NH

C

NH

2

O

O

O

O

ацетилмочевина

бензоилмочевина

CH

NH

C

NH

CH3

CH

NH

C

NH

3

2

2

O

CH3

O

метилмочевина

изопропилмочевина

NH2

C

NH2

NO

NH

C

NH

3

HOOC COO

2

2

+OH

+ OH

нитрат мочевины

оксалат мочевины

44

N–ацильные производные мочевины называют также уреидами:

CH3

CH

CH

C

NH

C

NH

2

CH3

CH

C

NH

C

NH2

3

2

O

O

O

O

пропионилмочевина,

изобутирилмочевина,

уреид пропионовой кислоты

уреид 2-метилпропановой кислоты

CH3

O

уреид 2-бром-3-метилбутановой кислоты,

CH3

CH

CH

C

NH

C

NH2

уреид -бромизовалериановой кислоты,

N-( -бромизовалерил)-мочевина

Br

(бромизовал)

O

При наличии в структуре органического соединения более старшей функциональной группы, фрагмент мочевины обозначают приставкой уреидо-:

2 1 O

H2N

C

NH

O

H2N

C

NH

CH

C

CH2

C

OH

O

CH3

O

3 CH3

O

2-уреидопропановая кислота,

метил-уреидоэтаноат,

-уреидопропионовая кислота

метил-уреидоацетат

Продукт

конденсации

двух молекул мочевины называется

биурет:

H2N

C

NH

C

NH2

H2N

C

NH

C

OH

O

O

O

O

биурет,

аллофановая кислота,

амид аллофановой кислоты

карбоксиломочевина,

карбомоилкарбаминовая кислота

Дикарбоновые кислоты могут образовывать с мочевиной циклические уреиды. Например, циклический уреид малоновой кислоты - барбитуровая кислота (малонилмочевина), структура которой лежит в основе ряда лекарственных препаратов – барбитуратов (раздел 7, препарат Фенобарбитал):

							остаток малоновой
		H				O	(пропандиовой) кислоты
			N		C		малонилмочевина,
остаток	O		C			CH2	2,4,6-триоксопиримидин,
мочевины			N		C		пиримидинтрион-2,4,6
		H				O	(барбитуровая кислота)

45

Еще одним азотистым производным мочевины является

гуанидин:

H2N

C

NH2

+

H2N

C

NH

Cl

NH

NH2

гуанидин,

гуанидиний хлорид,

иминомочевина

хлороводородная

соль гуанидина

Остаток гуанидина является структурным фрагментом многих биологически важных соединений, например:

CH2

CH2

CH2

CH

COOH

H2N

S

O

NH

C

NH2

NH

C NH

NH2

2

O

NH

NH

пара-аминобензолсульфогуанидин,

2-амино-5-гуанидилпентановая

кислота (аргинин)

сульфониламидогуанидин

(сульгин)

	O			бигуанидин (дигуанидин)
Cl	S	NH C NH	C NH CH CH3
	O	NH	NH	CH3

изопропил-пара-хлорфенилбигуанидин, изопропил-пара-хлорфенилдигуанидин (бигумаль)

ХЛОРАНГИДРИДЫ УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ

Cl

C

OH

Cl

C

Cl

O

O

монохлорангидрид

дихлорангидрид

угольной кислоты,

угольной кислоты,

хлоругольная кислота

фосген

Фосген образует сложные эфиры двух типов – полные (карбонаты) и неполные (хлоругольные эфиры, или хлороформиаты

– являются одновременно и сложными эфирами, и хлорангидридами):

CH

O

C

O

CH

CH3

O

C

O

CH2

CH3

3

3

O

O

метилкарбонат,

метилэтилкарбонат,

диметиловый эфир угольной кислоты

метилэтиловый эфир угольной кислоты

46

Cl

C

O

CH2

CH3

Cl

C

O

CH2

O

O

этилхлорформиат,

бензилхлорформиат,

этиловый эфир

бензиловый эфир

хлоругольной кислоты

хлоругольной кислоты

1

OH

4

O

2

3

4-(хлорокарбонил)-3гидроксипентил-

CH2

CH2

CH

CH

C

Cl

хлорофориат

Cl

O

C

5 CH

3

O

При наличии в структуре органического соединения более старшей функциональной группы, радикал хлоругольной кислоты обозначают приставкой карбонохлоридоил-, например:

5

4

OH

2

1 O

3

5-карбонохлоридоил-3-гидрокси-2-метил-

CH2

CH2

CH

CH

C

OH

пентановая кислота

O

C

Cl

CH3

O

5.АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ

5.1.АМИНЫ

Амины – это производные аммиака (NH3), в которых один, два или три атома водорода заменены на углеводородные радикалы, функциональная группа называется амино-группа.

В зависимости от числа углеводородных радикалов, различают

первичные (R-NH2), вторичные (R-NH-R/) и третичные (R/-NR-R//)

амины. По природе радикала амины разделяются на алифатические и ароматические (анилины).

Если в органическом соединении амино-группа является старшей (Приложение: табл. 2), то по заместительной номенклатуре их называют следующим образом: в качестве основы для названия выбирают наиболее длинную цепь, в состав которой входит углеродный атом, связанный с амино-группой, и добавляют окончание –амин (для первичных аминов), для вторичных –N-

название радикала (R/)-амин, и для третичных – N,N-названия в алфавитном порядке радикалов (R/ и R//)-амин. После названия ставят цифру, обозначающую номер углеродного атома, у которого

47

находится амино-группа. Если амино-группа стоит у первичного атома углерода, то этот атом получает номер 1, если в середине цепи, то такой атом должен получить возможно наименьший номер:

первичные амины			вторичные амины				третичные амины
CH -CH-CH				1	2	3	CH3-CH-N-CH3
	3	CH -CH -CH -NH-CH -CH-CH
3		3	2	2	2	3	CH3CH3
NH2					CH3
пропанамин-2		2-метил-N-пропилпропанамин-1					N,N-диметилпропанамин-2

Если амино-группа связана с ароматическим кольцом, то соединение относится к классу анилинов (Ar-NH2). При нумерации ароматического кольца преимущество наименьшего номера получает амино-группа (за не имением более старшей функциональной группы, табл. 2). В названиях анилинов опускается локант «1», подразумевая, что именно с него начинается нумерация (как и в других родоначальных структурах), остальные (неглавные) функциональные группы обозначаются соответствующими цифрами:

3

2 Br

CH2-CH3

Br 4

1 NH2

NH-CH3

N

5

6

CH3

2,4-диброманилин

N-метиланилин

N-метил-N-этиланилин

Если амин является ненасыщенным, то в главную цепь включается и кратная связь. Амино-группа относится к функциональным группам, обозначение ее ставится в конце названия; она имеет преимущество перед кратной связью, галогенами, алкилами. В названии указываются в первую очередь галогены или алкилы (в алфавитном порядке), название углеводорода, кратная связь (сначала –ен, потом –ин), затем окончание –амин. При нумерации меньший номер получает старшая функциональная группа:

3	2	1	1	2	CH3		4		5	3				2 CH				CH2
						3					4
CH2=CH-CH2-NH2			CH C CH CH CH											1
										Cl						NH2
			3			2			3
пропен-2-амин-1				NH2			NO2			5					6
										2-винил-4-хлоранилин
			2-метил-4-нитропентанамин-2

Если амино-группу в соединении не является старшей или находится в боковой цепи, то обозначают приставкой амино–:

48

2		1		2		1
CH2			CH2 OH
					CH2		CH2 SO3H
NH2
					NH2
2-аминоэтанол				2-аминоэтан-1-сульфокислота
	(коламин)					(таурин)

H3C-H2C	4			3			NH		2 1 O
						2
H3C	N		CH2		CH2		CH				C
											H

2-амино-4-(N-метил-N-этиламино)бутаналь

2				3	H2N 3						2				3		2 OH
HO3S 1				4 NH2	4
											1	C		N	4	1
6				5	Cl															NH2
					5						6				5				6
4-аминобензолсульфокислота,
					3-амино-4-хлорбензонитрил										2-аминофенол,
пара-аминобензолсульфоновая															орто-аминофенол
(сульфаниловая) кислота

Амины в основном называют по радикало-функциональной номенклатуре путем присоединения к алкильному радикалу названия функции –амин:

бутил- -амин

CH3 CH2 CH2 CH2-NH2

бутиламин

Ниже приведены названия некоторых аминов по двум видам номенклатуры:

CH3

4

3

2

3

2

1

CH3-C-CH3

CH3-CH2-CH-NH-CH2-CH-CH3

CH3-CH2-CH2-N-CH3

NH

1CH3

CH3

CH2-CH3

2

N-изобутилбутанамин-2, N-метил-N-этилпропанамин-1,

2-метилпропанамин-2,

третбутиламин

вторбутилизобутиламин

метилпропилэтиламин

CH3

3

2

CH3

CH2-CH3

CH2

1

NH

CH2-CH3

N

CH CH3

N

CH2

CH2

CH3

4

6

N-бензил-N-метил-

5

CH3

2-метил-N-этиланилин,

N-изопропил-N-этиланилин,

пропанамин-1,

орто-метил-N-этиланилин,

бензилметилпропиламин

орто-толилэтиламин

изопропилфенилэтиламин

49

Для многих анилинов сохраняются также тривиальные названия (приведены в скобках):

3				CH3	H CO	3		2
			2		3
4				1 NH	4					1 NH2
			2
5				6		5				6
2-метиланилин,					3-метоксианилин,
орто-метиланилин					мета-метоксианилин
(орто-толуидин),					(мета-анизидин),
м.б. также м- и п- изомеры					м.б. также о- и п- изомеры

3					2
4						1
H3C-H2C-O						NH2

5 6

4-этоксианилин, пара-этоксианилин (пара-фенетидин),

м.б. также о- и м- изомеры

Первичные диамины и полиамины, в которых все амино-группы присоединены к алифатической цепи или циклическому ядру, называют путем присоединения окончания –диамин, –триамин и т.д. к названию родоначальной структуры:

			3			2 NH2
			4
	H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-NH2						1 NH2
		H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-NH2
	бутандиамин-1,4,	пентандиамин-1,5,	5				6
			1,2-диаминобензол,
	тетраметилендиамин	пентаметилендиамин
	(путресцин)	(кадаверин)	орто-фенилендиамин,
			орто-диаминобензол

5.2. НИТРОСОЕДИНЕНИЯ

Нитросоединения являются производными углеводородов, в молекуле которых один или несколько водородных атомов замещены

NO2-группой (нитро-группой).

В заместительной номенклатуре нитро-группа не имеет своего родового названия и указывается только в приставке нитро-. Для составления названий нитросоединений по заместительной номенклатуре выбирают наиболее длинную углеродную цепь, включающую NO2-группу и нумеруют с того конца, к которому ближе любой заместитель – углеводородный (алкильный) радикал или –NO2-группа. Заместители перечисляют в алфавитном порядке.

NO2

1 NO2

5

4

3

1

2

2

Cl

NO2

H2C CH2

C CH2

CH3

6

CH3

CH3

1-нитро-2-хлорбензол,

нитроциклопентан

3-метил-3-нитрогексан

2-хлорнитробензол,

орто-хлорнитробензол

50