- •1.2.Общие вопросы теории химического строения и реакционной способности органических соединений
- •1S22s22p2 или 1s22s22pх 2p y
- •2S 2Px 2Py 2Pz
- •2S 2Px 2Py 2Pz
- •Тема 2. Предельные углеводороды
- •2.3. Физические свойства предельных углеводородов
- •2.4. Химические свойства предельных углеводородов
- •2.5. Получение предельных углеводородов
- •Тема 3. Этиленовые углеводороды
- •3.1. Состояние углерода в этиленовых углеводородах, природа двойной связи
- •3.2. Изомерия, номенклатура углеводородов ряда этилена
- •3.4. Физические свойства
- •3.5. Химические свойства
- •Тема 4. Ацетиленовые углеводороды
- •4.1. Номенклатура углеводородов ряда ацетилена
- •4.2. Физические свойства ацетиленовых углеводородов
- •4.3. Способы получения
- •4.4. Химические свойства
- •Тема 5. Механизм реакций органических соединений
- •5.1. Гомолитическое и гетеролитическое расщепления
- •5.2. Факторы, определяющие реакционную способность молекулы
- •5.3. Классификация органических соединений
- •Тема 6. Ароматические углеводороды
- •6.1. Строение ароматических углеводородов
- •6.2. Номенклатура и изомерия
- •6.3. Способы получения
- •6.4. Химические свойства
- •6.5. Химические свойства гомологов бензола
- •Тема 7. Спирты
- •7.1. Номенклатура и изомерия спиртов
- •7.2. Физические свойства спиртов
- •7.3. Способы получения
- •7.4. Химические свойства
- •7.5. Многоатомные спирты
- •Тема 8. Фенолы
- •8.1. Номенклатура фенолов
- •8.2. Физические свойства
- •8.3. Способы получения
- •8.4. Химические свойства
- •Тема 9. Альдегиды. Кетоны
- •9.1. Номенклатура и изомерия
- •9.2. Способы получения
- •9.3. Физические свойства
- •9.4. Химические свойства
- •Тема 10. Органические кислоты. Амиды
- •10.1. Классификация карбоновых кислот
- •10.2. Номенклатура и изомерия
- •10.3. Способы получения
- •10.4. Физические свойства
- •10.5. Строение
- •10.6. Химические свойства
- •10.7. Амиды
- •Тема 11. Сложные эфиры
- •11.1. Номенклатура и изомерия
- •11.2. Физические свойства сложных эфиров
- •11.3. Химические свойства сложных эфиров
- •Тема 12. Жиры
- •12.1. Номенклатура и изомерия
- •12.2. Физические свойства
- •12.3. Химические свойства
- •Тема 13. Азотсодержащие органические соединения
- •13.1. Нитросоединения
- •13.2. Азотсодержащие гетероциклические соединения
- •13.3. Шестичленные гетероциклы
- •13.4. Соединения с пятичленным циклом
- •13.5. Нуклеиновые кислоты
- •13.6. Амины
- •13.7. Аминокислоты
- •13.8. Белки
- •Тема 14. Углеводы
- •14.1. Номенклатура
- •14.2. Моносахариды
- •14.3. Олигосахариды
- •14.4. Полисахариды
13.2. Азотсодержащие гетероциклические соединения
Гетероциклические соединения – это органические соединения, содержащие в своих молекулах кольца (циклы), в образовании которых кроме атома углерода принимают участие и атомы других элементов.
Атомы других элементов, входящие в состав гетероцикла, называются гетероатомами. Наиболее часто встречаются в составе гетероциклов гетероатомы азота, кислорода, серы, хотя могут существовать гетероциклические соединения с самыми различными элементами, имеющими валентность не менее двух.
Гетероциклические соединения могут иметь в цикле 3, 4, 5, 6 и более атомов. Однако наибольшее значение имеют пяти- и шестичленные гетероциклы. Эти циклы, как и в ряду карбоциклических соединений, образуются наиболее легко и отличаются наибольшей прочностью. В гетероцикле может содержаться один, два и более гетероатомов.
Во многих гетероциклических соединениях электронное строение связей в кольце такое же, как и в ароматических соединениях. Поэтому типичные гетероциклические соединения условно обозначают не только формулами, содержащими чередующиеся двойные и одинарные связи, но и формулами, в которых сопряжение p -электронов обозначается кружком, вписанным в формулу.
Для гетероциклов обычно пользуются эмпирическими названиями.
Пятичленные гетероциклы
Шестичленные гетероциклы
Большое значение имеют гетероциклы, конденсированные с бензольным кольцом или с другим гетероциклом, например пурин:
13.3. Шестичленные гетероциклы
Пиридин C5H5N – простейший шестичленный ароматический гетероцикл с одним атомом азота. Его можно рассматривать как аналог бензола, в котором одна группа СН заменена на атом азота:
Пиридин представляет собой бесцветную жидкость, немного легче воды, с характерным неприятным запахом; с водой смешивается в любых отношениях. Пиридин и его гомологи выделяют из каменноугольной смолы. В лабораторных условиях пиридин можно синтезировать из синильной кислоты и ацетилена:
Химические свойства пиридина определяются наличием ароматической системы, содержащей шесть p -электронов, и атома азота с неподеленной электронной парой.
1. Основные свойства. Пиридин – более слабое основание, чем алифатические амины. Его водный раствор окрашивает лакмус в синий цвет:
При взаимодействии пиридина с сильными кислотами образуются соли пиридиния:
2. Ароматические свойства. Подобно бензолу, пиридин вступает в реакции электрофильного замещения, однако, его активность в этих реакциях ниже, чем бензола, из-за большой электроотрицательности атома азота. Пиридин нитруется при 300 °С с низким выходом:
В отличие от бензола пиридин способен вступать в реакции нуклеофильного замещения, поскольку атом азота оттягивает на себя электронную плотность из ароматической системы и орто-пара-положения по отношению к атому азота обеднены электронами. Так, пиридин может реагировать с амидом натрия, образуя смесь орто- и пара-аминопиридинов (реакция Чичибабина):
При гидрировании пиридина ароматическая система разрушается и образуется пиперидин, который представляет собой циклический вторичный амин и является гораздо более сильным основанием, чем пиридин:
Пиримидин C4H4N2 – шестичленный гетероцикл с двумя атомами азота. Его можно рассматривать как аналог бензола, в котором две группы СН заменены на атомы азота:
Пиримидиновые основания – производные пиримидина, остатки которых входят в состав нуклеиновых кислот: урацил, тимин, цитозин.
Каждое из этих оснований может существовать в двух формах. В свободном состоянии основания существуют в ароматической форме, а в состав нуклеиновых кислот они входят в NH-форме.