blog

Il-biċċa l-kbira ta 'l-eteroċikli influwenti fid-dinja

Il-biċċa l-kbira ta 'l-eteroċikli influwenti fid-dinja

Komposti eteroċikliċi

Kompost eteroċikliku, magħruf ukoll bħala struttura ta 'ċirku huwa bażikament kompost li fih atomi ta' żewġ elementi distinti bħala membri taċ-ċrieki / anelli tiegħu. Il-komposti eteroċikliċi probabbilment jikkostitwixxu l-aktar numru varjat u l-iktar numru sostanzjali tal-familja ta 'komposti organiċi.

Irrispettivament mill-funzjonalità u l-istruttura, kull kompost carbocyclic jista 'jiġi kkonvertit f'ħafna analogi eteroċikliċi billi sempliċement ibiddel wieħed jew aktar atomi taċ-ċirku tal-karbonju b'element differenti. Bħala riżultat, l-eteroċikli offrew pjattaforma għall-iskambju ta 'riċerka f'diversi oqsma inklużi iżda mhux limitati għal kimika farmaċewtika, mediċinali, analitika u organika ta' komposti eteroċikliċi.

L-eżempji ewlenin ta 'komposti eteroċikliċi huma ħafna drogi, aċidi nukleiċi, il-biċċa l-kbira taż-żebgħa sintetiċi u naturali, u maġġoranza tal-bijomassa bħal ċelluloża u materjali relatati.

Klassifikazzjoni

Anke jekk il-komposti eteroċikliċi jistgħu jkunu komposti organiċi jew inorganiċi, l-aktar ikollhom mill-inqas karbonju wieħed. Dawn il-komposti jistgħu jiġu kklassifikati skont l-istruttura elettronika tagħhom. Komposti eteroċikliċi saturati jġibu ruħhom bl-istess mod bħal derivattivi acyclic. Bħala riżultat, tetrahydrofuran u piperidine huma eteri u amini konvenzjonali bi profili sterili modifikati.

L-istudju tal-kimika eteroċiklika, għalhekk, jiffoka prinċipalment fuq derivattivi u applikazzjonijiet mhux saturati jinvolvu ħamrija mhux imqaxxra kif ukoll ċrieki ta 'sitt membri. Dan jinkludi furan, pirrol, thiophene, u pyridine. Il-klassi l-kbira li jmiss ta 'komposti eteroċikliċi hija mwaħħla ma' ċrieki tal-benżin, li għal furan, pirrol, thiophene u pyridine huma benzofuran, indole, benzothiophene u quinoline rispettivament. Jekk żewġ ċrieki tal-benżina huma mdewba, dan jirriżulta f'fibri kbar oħra ta 'komposti, li huma dibenzofuran, carbazole, dibenzothiophene u aridine. Ċrieki mhux saturati jistgħu jiġu kklassifikati abbażi tal-parteċipazzjoni ta 'heteroatom fis-sistema pi, sistema konjugata.

Tħejjija u reazzjonijiet

Ċrieki b'3-membri

Komposti eteroċikliċi bi tliet atomi f'ċirku huma korteżija aktar reattiva tal-pressjoni taċ-ċirku. L-eteroċikli li fihom heteroatom wieħed ġeneralment huma stabbli. Dawk li fihom żewġ heteroatomi jseħħu, b'mod ġenerali bħala intermedji reattivi.

Oxiranes, magħrufa wkoll bħala epoxides, huma l-eteroċikli l-aktar komuni ta '3. L-oxiranes jitħejjew billi tirreaġixxi l-peracids bl-alkenes, bi stereospecificity tajba. Oxiranes huma iktar reattivi minn korteżija mhux saturata tal-etere tar-razza ta 'angolu għoli taċ-ċirku b'3. Reazzjonijiet ta 'żieda li jipproċedu minn ftuħ nuklefiliku u elettrofiliku taċ-ċirku huma l-aktar klassi ta' reazzjoni ġenerali.

Reazzjoni ta 'dan it-tip hija involuta fl-azzjoni farmakoloġika tal-mustarda tan-nitroġenu li kienet fost l-ewwel mediċini kontra l-kanċer żviluppati. Għeluq ta 'ċirku intramolekulari bħal fil-każ ta' aġent ta 'kontra l-kanċer mechlorethamine jifforma aziridium ion intermedju. L-aġent bijoloġikament attiv iffurmat jipprojbixxi ċelloli li jinkludu ċelluli tal-kanċer permezz ta 'inibizzjoni tar-replikazzjoni tad-DNA tagħhom. Il-mostarda tan-nitroġenu intużat ukoll bħala aġenti kontra l-kanċer.

Kummerjalment aziridine u oxirane huma kemikali industrijali kbar bil-kwantità. Fuq il-produzzjoni fuq skala massiva ta 'oxirane, l-etilene jiġi reaġixxi direttament bl-ossiġnu. Ir-reazzjoni kimika, li hija l-aktar karatteristika ta 'dawn iċ-ċrieki b'3, hija li huma suxxettibbli għal attakk minn reaġenti nucleofiliċi biex tiftaħ iċ-ċirku kif muri hawn taħt:

L-iktar tliet membri komuni komposti eteroċikliċi ma 'heteroatom wieħed jinkludu:

Saturati Mhux saturati
Thiirane (episodulidi) Thiirene
Phosphirane Phosphirene
Epoxides (oxirane, ossidu ta 'l-etilin) Oxirene
Aziridine Azirine
Borirane Borirene

L-aktar komposti eteroċikliċi ta 'tliet membri komuni b'żewġ eżetonati jinkludu Diaziridine bħala derivat saturat u Diazirine bħala derivat mhux saturat kif ukoll Dioxirane u Oxaziridine.

Ċrieki ta 'erba' Stati Membri

Diversi metodi ta 'tħejjija ta' ċelluli ta 'ċrieki b'4 huma murija fid-dijagramma t'hawn taħt. Il-proċess ta 'reazzjoni ta' amine, thiol jew 3-halo b'bażi ​​huwa tipikament effettiv iżda b'rendimenti medjokri. Dimerizzazzjoni u eliminazzjoni huma reazzjonijiet sekondarji tipiċi. Funzjonijiet oħra jistgħu wkoll jikkompetu fir-reazzjoni.

Fl-ewwel eżempju, iċ-ċikloloġija għal oxyrane dejjem tikkompeti mal-formazzjoni ta 'thietane, iżda l-ogħla nuklefiliċità tiddomina speċjalment jekk wieħed juża bażi dgħajfa.

Fit-tieni eżempju, il-formazzjoni kemm ta 'azetidine kif ukoll ta' aziridine huma possibbli, iżda dan ta 'l-aħħar biss jidher. Eżempju numru erbgħa juri li dan l-approċċ għall-formazzjoni ta 'azetidine jiffunzjona tajjeb jekk m'hemmx kompetizzjoni.

Fit-tielet eżempju, il-konfigurazzjoni riġida tas-sottostrat tiffavorixxi l-formazzjoni ta 'oxetane u tipprevjeni ċ-ċiklizzazzjoni ta' oxirane. Fl-eżempji 5 u 6, il-fotokklassi Paterno-Buchi huma adattati b'mod speċjali għall-formazzjoni ta 'oxetane.

Metodi ta 'tħejjija ta' ċelloli ta 'ċrieki b'4

Reazzjonijiet

Reazzjonijiet ta 'membri ta' 4 komposti eteroċikliċi juru wkoll l-influwenza tat-tensjoni taċ-ċirku. Id-dijagramma li ġejja turi xi eżempji. L-kataliżi aċida hija karatteristika tipika ta 'diversi reazzjonijiet tal-ftuħ taċ-ċirku murija fl-eżempji 1,2, u 3a. Fir-reazzjoni 2 ta 'thietane, il-kubrit jgħaddi minn klorinazzjoni elettrofilika li twassal għall-formazzjoni ta' chlorosulfonium intermedju u s-sostituzzjoni tal-jone tal-klorur li jiftaħ iċ-ċirku. Fir-reazzjoni 3b, in-nucleophiles qawwija huma wkoll meqjusa li jiftħu l-etere msaffi. Ir-reazzjonijiet tal-qsim tal-beta-lactones jistgħu jseħħu jew permezz ta 'skambju ta' acyl katalizzata bl-aċidu kif jidher f'4a. Jista 'jsir ukoll permezz ta' qsim ta 'l-alkil-O permezz ta' nucleophiles bħal f'4b.

Numru ta 'eżempji 6 juri fenomenu interessanti ta' arranġament mill-ġdid intramolekulari ta 'l-orto-ester. Reazzjoni 6 turi taħbit tal-beta-lactam tal-peniċillina G li jispjega r-reazzjoni mtejba tal-akkilazzjoni tas-sistema taċ-ċirku mdewweb.

Eżempji ta 'reazzjonijiet ta' komposti eteroċikliċi b'4-membered

L-aktar utli komposti eteroċikliċi bl-anelli membri ta '4 hemm żewġ serje ta' antibijotiċi, cephalosporins, u peniċillini. Iż-żewġ serje fihom ċirku azetidinone li huwa magħruf ukoll bħala ring Beta-lactam.
Ħafna oxetanes huma taħt investigazzjoni bħala aġenti antivirali, kontra l-kanċer, kontra l-infjammazzjoni, u antifungali. L-Oxetanone, min-naħa l-oħra, huma l-aktar applikati fl-agrikoltura bħala batteriċidi, funġiċidi, u erbiċidi u fil-manifattura tal-polimeru.
It-thietane tal-ġenitur instab fiż-żejt tax-shale filwaqt li d-derivattivi odoriferi tiegħu jaħdmu bħala markers ta 'riħa għal polecats, inmsa u minks Ewropej. Thietanes huma applikati bħala funġiċidi u batteriċidi fiż-żebgħa, bħala inibituri tal-korrużjoni tal-ħadid, u fil-manifattura ta 'polimeri.

Komposti ta 'ċrieki ta' erba 'membri b'heteroatom wieħed

Heteroatom Saturat mhux saturat

Heteroatom Saturati Mhux saturati
Kubrit Thietane Azete
Ossiġnu Oxetane Oxete
Nitroġenu Azetidine Azete

Komposti ta 'ċrieki ta' erba 'membri b'żewġ eteroatomi

Heteroatom Saturati Mhux saturati
Kubrit Dithietane Dietiete
Ossiġnu Dioxetane Dioxete
Nitroġenu Diazetidine Diazete

Ċrieki b'5 b'heteroatom wieħed

Thiophene, furan, u pyrrole huma l-komposti aromatiċi prinċipali ta 'heterocycles ta' ċrieki b'5. Hawn huma l-istrutturi tagħhom:

Id-derivati ​​saturati ta 'thiophene, furan, u pyrrole huma thiophane, tetrahydrofuran, u pyrrolidine rispettivament. Komposti bicyclic magħmulin minn thiophene, furan, jew ċirku ta 'pyrrole mdewwba ma' ħolqa tal-benżin huma magħrufa bħala benzothiophene, benzofuran, isoindole (jew indole) rispettivament.
Eterocycle pyrrole tan-nitroġenu tipikament iseħħ f'żejt tal-għadam li huwa ffurmat minn dekompożizzjoni ta 'proteini permezz ta' tisħin qawwi. L-anelli pyrrole jinstabu fl-amino acids bħal hydroxyproline u proline li huma komponenti ta 'diversi proteini preżenti f'konċentrazzjonijiet għoljin fil-proteina strutturali ta' ligamenti, għeruq, ġilda, u għadam u collagen.
Derivattivi ta 'Pyrrol jinstabu fl-alkaloidi. In-nikotina hija l-pirrol l-iktar magħruf li fih l-alkalojdi. L-emoglobina, il-mijoglobina, il-Vitamina B12 u l-klorofilli huma kollha ffurmati billi jingħaqdu erba 'unitajiet ta' pirrol f'sistema kbira ta 'ring imsejħa porfirina, bħal dik tal-klorofilla B murija hawn taħt.

Il-pigmenti tal-bili huma ffurmati permezz tad-dekompożizzjoni taċ-ċirku tal-porfirrina u għandhom katina ta 'ċrieki tal-pirrol 4.
Tħejjija ta 'ċelloli ta' ċirku b'5
Il-preparazzjoni industrijali tal-furan tipproċedi kif muri hawn taħt bil-mod ta 'aldehyde, furfural, li huwa ġġenerat minn pentose li fih materja prima bħall-corncobs. Preparazzjonijiet simili ta 'thiophene u pyrrole jidhru fit-tieni ringiela ta' ekwazzjonijiet.
It-tielet ringiela ta 'ekwazzjoni wriet il-preparazzjoni ġenerali ta' thiophenes sostituti, pirroli, furani minn komposti 1,4-dicarbonyl. Ħafna reazzjonijiet oħra li wasslu għall-formazzjoni ta 'eteroċikli sostitwiti ta' dan it-tip inbdew. Tnejn minn dawn il-proċeduri ntwerew fit-tieni u fit-tielet reazzjoni. Furan jitnaqqas bl-idroġenazzjoni katalizzata bil-palladju għal tetrahydrofuran. Dan l-eter ċikliku huwa solvent siewi li mhux biss jista 'jiġi konvertit għal 4-haloalkylsulfonates iżda wkoll 1,4-dihalobutanes li jistgħu jintużaw biex jippreparaw thiolane u pirrolidin.

Komposti ta 'ċrieki ta' ħames membri b'heteroatom wieħed

Heteroatom Mhux saturati Saturati
antimonju Stibole Stibolane
arseniku Arsole Arsolane
Bismut Bismole Bismolane
Boron Borole Borolane
Nitroġenu Pyrrole Pyrrolidine
Ossiġnu Furan Tetrahydrofuran

Ċrieki b'5 b'elettoni 2

Il-komposti tal-anelli ta 'ħames membri li fihom eteroatożi 2 u mill-inqas wieħed mill-eteroatomi huma Nitroġenu, huma magħrufa bħala azoles. Isothiazoles u thiazoles għandhom atomu tan-nitroġenu u tal-kubrit fiċ-ċirku. Komposti b'żewġ atomi tal-kubrit huma magħrufa bħala Dithiolanes.

Heteroatom Mhux saturati (u parzjalment mhux saturati) Saturati
Nitroġenu

/ nitroġenu

Pyrazole (Pyrazoline)

Imidazole (Imidazolina)

Pyrazolidine

Imidazolidine

Nitroġenu / ossiġnu Isoxazole

Oxazoline (oxazole)

Isoxazolidine

oxazolidine

Nitroġenu / kubrit Isothiazole

Thiazolin (Thiazole)

Isothiazolidine

Thiazolidine

Ossiġnu / ossiġnu Dioxolane
Kubrit / kubrit Dithiolane

Xi pirazoli jseħħu b'mod naturali. Komposti ta 'din il-klassi huma ppreparati billi jirreaġixxu 1,3-diketones b'idrazini. Ħafna mill-komposti sintetiċi ta 'pyrazole jintużaw bħala mediċina u żebgħa. Dawn jinkludu aminopirina analġesika li tnaqqas id-deni, phenybutazone użat fit-trattament ta 'l-artrite, żebgħa tal-fibra u tartrazina bil-kulur ta' l-ikel isfar, u l-maġġoranza tal-kuluri użati fil-fotografija bil-kulur bħala aġenti sensitizzanti.

Ċrieki b'5 b'elettoni 3

Teżisti wkoll grupp kbir ta 'komposti ta' ċirku ta 'ħames membri b'anqas eżonatomi 3. Eżempju wieħed ta 'dawn il-komposti huwa dithiazoles li fihom atomu tan-nitroġenu u żewġ kubrit.

Ċrieki b'6 b'elementi 1 heteroatom

In-nomenklatura użata f'komposti ta 'ċrieki b'6 li fihom in-nitroġenu monokliku hawn hawn taħt. Pożizzjonijiet fuq iċ-ċirku għall-piridina jintwerew, numri Għarab huma aktar preferuti għall-ittri Griegi, anke jekk iż-żewġ sistemi huma wżati. Pyridones huma kompożizzjonijiet aromatiċi permezz tal-korteżija tal-kontribuzzjonijiet għar-reżonanza ibrida minn forom ta 'reżonanza mitluba kif muri għall-4-pyridone.

Żewġ koenzimi maġġuri involuti f'ħafna reazzjonijiet metaboliċi kruċjali fiċ-ċelloli, NAD (magħrufa wkoll bħala coenzyme1) u NADP (magħrufa wkoll bħala coenyme II), huma derivati ​​minn nicotinamide.
Il-maġġoranza tal-alkalojdi fihom struttura ta 'piperidina jew piridina, fosthom il-piperine (tikkostitwixxi wieħed mill-kontenuti b'togħma qawwija tal-bżar iswed u abjad) u n-nikotina. L-istrutturi tagħhom huma murija hawn taħt.

Pyridine li darba kien estratt mill-qatran tal-faħam iżda issa huwa ppreparat b'mod katalitiku mill-ammonja u mill-alkoħol tetrahydrofurfuryl huwa intermedju kruċjali u solvent użat għall-manifattura ta 'komposti oħra. Il-vinylpyridines huma blokki kruċjali tal-bini tal-monomeri tal-plastiks, u piperidina kompletament saturata, piridina tintuża bħala materja prima kimika u l-ipproċessar tal-gomma.

Pyridines farmaċewtiċi utli

Pyridines farmaċewtiċi utli jinkludu l-idrażidu isonicotinic acid (tuberculostat isoniazid), il-mediċina kontra l-virus tal-AIDS magħrufa bħala nevirapine, nicorandil-avasodilator użata biex tikkontrolla l-anġina, phenazopyridine - l-analġesiku tal-apparat urinarju kif ukoll il-mediċina anti-infjammatorja sulfa. Diflufenican, clopyralid, paraquat u dequat huma derivattivi popidi piridini li jintużaw bħala erbiċidi.

Ċrieki b'6 b'2 jew aktar heteroatomi

Iċ-ċikli ta 'ċirku monocyclic ta' sitt membri 3 b'eteroatomi 2 nitroġenu (diazines) huma numerati u msemmijin kif muri hawn taħt.

Idrażida maleika hija derivattiva ta 'pyridazine użata bħala erbiċida. Xi pirazini bħal aċidu aspergilliku jseħħu b'mod naturali. Hawn huma l-istrutturi tal-komposti msemmija hawn fuq:

Pyrazine ring huwa komponent ta 'diversi komposti poliċikliċi ta' importanza industrijali u bijoloġika. Membri importanti tal-familja ta 'pyrazine huma phenazines, alloxazines u pteridines. Farmakoloġikament u bijoloġikament, id-diazines l-aktar kruċjali huma pyrimidines. Cytosine, thymine u uracil huma 3 tan-Nucleotide 5 bażijiet li jikkostitwixxu l-kodiċi ġenetiku fl-RNA u d-DNA. Hawn taħt jinsabu l-istrutturi tagħhom:

It-tiamina ta 'vitamini għandha ċirku pyrimidine u flimkien ma' barbiturati sintetiċi li jinkludu amobarbital huma mediċini użati b'mod komuni. Morpholine (parent tetrahydro-1,4-oxazine) huwa prodott fuq skala kbira għall-użu bħala funġiċida, inibitur tal-korrużjoni, u solvent. Ċint tal-morfolina jinstab ukoll fit-trimetozine tad-drogi sedattivi-ipnotiċi u xi funġiċidi bħal fenpropimorph u tridemorph. Hawn il-formula strutturali għall-morfolina:

Ċrieki b'7-membri

Peress li d-daqs taċ-ċirku jiżdied, il-varjetà tal-komposti li jistgħu jinkisbu billi tvarja l-post, it-tip u n-numru ta 'eteroatomi tiżdied b'mod enormi. Madankollu, il-kimika ta 'heteroċikli b'ċriek b'7-membered jew aktar hija anqas żviluppata minn dik ta' komposti eteroċikliċi ta 'ċelluli 6 u 5.
L-anelli Oxepine u Azepine huma kostitwenti kruċjali ta 'diversi prodotti metaboliċi li jseħħu b'mod naturali ta' organiżmi tal-baħar u alkalojdi. Id-derivattiv ta 'azepine magħruf bħala caprolactam huwa prodott kummerċjalment bl-ingrossa għall-użu fil-manifattura tan-najlon-6 bħala intermedjarju u fil-produzzjoni ta' ġilda sintetika, kisi u films.
Komposti eteroċikliċi b'7 b'żewġ atomi ta 'nitroġenu wieħed fiċ-ċirku tagħhom huma unitajiet strutturali ta' psikofarmaċewtiċi li jintużaw b'mod wiesa 'Prazepine (antidepressant triċikliċi) u tranquilizer diazepam magħruf ukoll bħala valium.

Ċrieki b'8-membri

Eżempji ta 'komposti eteroċikliċi f'din il-klassi jinkludu azocane, oxocane, u thiocane bin-Nitroġenu, l-ossiġnu u l-kubrit bħala l-eteroatomi rispettivi. Id-derivattivi mhux saturati rispettivi tagħhom huma azocine, oxocine, u thiocine rispettivament.

Ċrieki b'9-membri

Eżempji ta 'komposti eteroċikliċi f'din il-klassi jinkludu azonane, oxonane, u thionane bin-Nitroġenu, l-ossiġenu u l-kubrit li huma l-eteroatomi rispettivi. Id-derivattivi mhux saturati rispettivi tagħhom huma azonine, oxonine, u thionine rispettivament.

Użi ta 'komposti eteroċikliċi

L-eteroċikli huma utli f'diversi oqsma tax-xjenzi tal-ħajja u tat-teknoloġija. Kif diġà rajna fid-diskussjoni tagħna, ħafna drogi huma komposti eteroċikliċi.

Referenzi

IUPAC Gold Book, komposti eteroċikliċi. Rabta:

WH Powell: Reviżjoni tas-Sistema estiża ta 'Hantzsch-Widman tan-Nomenklatura għall-Heteromonokliċi, fi: Pura Appl. Chem.1983, 55, 409-416;

A. Hantzsch, JH Weber: Ueber Verbindungen des Thiazols (Pyridins der Thiophenreihe), fi: Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1887, 20, 3118-3132

O. Widman: Zur Nomenclatur der Verbindungen, Welche Stickstoffkerne enthalten, fi: J. Prakt. Chem. 1888, 38, 185-201;