blog

Paling Enom Heterocycle Ing Donya

Paling Enom Heterocycle Ing Donya

Senyawa heterosiklik

Senyawa heterosiklik, sing uga dikenal minangka struktur cincin, iku sejatine senyawa sing ngemot atom saka rong unsur sing béda minangka anggota ring / ring. Senyawa heterosiklik mbokmenawa minangka paling majemuk lan nomer paling gedhé saka kulawarga senyawa organik.

Preduli fungsionalitas lan struktur, saben senyawa carbocyclic bisa diowahi dadi macem-macem analog heterosiklik kanthi ngganti siji utawa luwih atom dering karbon kanthi unsur sing beda. Akibaté, heteroklik wis menehi platform kanggo ijol-ijolan riset ing maneka warna wilayah, nanging ora diwatesi karo senyawa heterosiklik kimia, obat-obatan, analitik, lan organik.

Conto utama senyawa heterosiklik yaiku obat sing paling akeh, asam nukleat, mayoritas pewarna sintetik lan alami, lan mayoritas biomassa kayata selulosa lan materi sing gegandhengan.

klasifikasi

Sanajan senyawa heterosiklik minangka senyawa organik utawa anorganik, paling akeh duwe paling ora siji karbon. Senyawa kasebut bisa diklasifikasikaké miturut struktur elektronik. Senyawa heterosiklik jenuh tumindak kanthi cara sing padha karo turunan aciklik. Akibaté, tetrahidrofuran lan piperidine minangka eter lan amina konvensional kanthi profil sterik sing dimodifikasi.

Mupangatipun ilmu kimia heterosiklik, utamanipun, fokus utamanipun wonten ing derivatif tak jenuh lan aplikasi ingkang mbentuk lima cincin utawi enam cincin. Iki kalebu furan, pirol, thiophene, lan piridine. Senyawa-senyawa heterosiklik sabanjuré sing gedhé digabung karo dénol benzena, sing kanggo furan, pirol, thiofen, lan piridine yaiku benzofuran, indole, benzothiophene, lan quinoline. Yen rong cincin benzena sing digabung, iki bakal nyebabake kaluwargane klompok liya, yaiku dibenzofuran, carbazole, dibenzothiophene, lan aridine. Dering unsaturated bisa diklasifikasikake adhedhasar partisipasi heteroatom ing sistem pi, sistem konjugasi.

Preparation and reactions

3-membered rings

Senyawa heterosiklik kanthi telung atom ing cincin minangka cara sing luwih reaktif saka strain cincin. Heterosik sing ngemot heteroatom sacara umum stabil. Wong sing ngandhut loro heteroatum, umumé minangka intermediet reaktif.

Oxiranes, uga dikenal minangka epoksida yaiku heteroklasik sing paling umum yaiku 3. Oksiran disusun kanthi reacting peracids karo alkenes, kanthi stereospecificity apik. Oxiranes luwih reaktif tinimbang ethers duweni unsaturated saka galur amba dhuwur saka ring 3-membered. Reaksi tambahan sing dilakoni kanthi bukaan nukleofilik lan elektrofilik saka cincin kasebut kelas reaksi paling umum.

Reaksi saka jenis iki melu ing tumindak pharmacological mustard nitrogen sing dadi obat anticancer sing kawitan. Penutupan ring intramolekul kaya ing kasus agen antikanker mechlorethamine mbentuk ion aziridium antara. Agen biologically aktif sing nyerang sel-sel proliferasi kalebu sel kanker liwat inhibisi replikasi DNA. Mustard Nitrogen uga wis digunakake minangka agen antikanker.

Aziridine lan oksirane sing larang regane minangka bahan kimia industri akeh. Ing prodhuksi skala ageng saka oksirane, etilena diresapi kanthi langsung karo oksigen. Reaksi kimia, sing paling khas saka cincin 3 iki, yaiku sing kerep diserang dening reagen nukleofilik kanggo mbukak dering kaya ing ngisor iki:

Paling umum telung anggota senyawa heterosiklik kanthi siji heteroatom kalebu:

Saturated Unsaturated
Thiirane (episulfides) Thiirene
Phosphirane Phosphirene
Epoksida (oxirane, etilena oksida) Oxirene
Aziridine Azirine
Borirane Borirene

Senyawa heterosiklik sing paling umum ing telu kanthi rong heteroatom kalebu Diaziridine minangka turunan sing jenuh lan Diazirine minangka turunan unsaturated uga Dioxirane lan Oxaziridine.

Ringgit Papat Empat

Macem-macem cara nyiapake heterokoda dering 4 dituduhake ing diagram ngisor. Proses reaksi amina, thiol utawa 3-halo kanthi basa biasane efektif nanging kanthi panambahan rata-rata. Dimerisasi lan eliminasi yaiku reaksi samping khas. Fungsi liyane uga bisa bersaing ing reaksi kasebut.

Ing conto kawitan, cyclization menyang oksirane tansah bersaing karo pembentukan thietane, nanging nukleofilisitas sing luwih dhuwur dominasi utamane yen wong nggunakake basa sing lemah.

Ing conto liyane, pembentukan azetidine lan aziridine bisa uga, nanging mung sing katon. Conto nomer papat nuduhake yen pendekatan iki kanggo ngasilake fungsi azetidine kanthi apik yen ora ana kompetisi.

Ing conto katelu, konfigurasi kaku saka substrat ndukung pembentukan oxetane lan nyegah cyclization oxirane. Ing conto 5 lan 6, photocyclizations Paterno-Buchi luwih cocok karo pembentukan oxetane.

Cara nyiapake heterocycles dawa 4

Reaksi

Reaksi saka anggota 4 senyawa heterosiklik uga nuduhaké pengaruh pengaruh cincin. Diagram ngisor iki nuduhake sawetara conto. Asam-katalisis minangka ciri khas macem-macem reaksi pembukaan cincin sing tampil ing conto 1,2, lan 3a. Ing reaksi 2 saka thietane, sulfur ngalami klorasi elektrofilik sing nyebabake pembentukan chlorosulfonium intermediat lan substitusi ion bukaan bukaan ring. Ing reaksi 3b, nukleofil kuat uga katon kanggo mbuka eter kasebut. Reaksi pembekuan Beta-lactone bisa uga dumadi saka ijol-ijolan asam catalyzed kaya sing katon ing 4a. Uga uga kena dening alkyl-O pecah dening nukleofil kaya ing 4b.

Conto nomer 6 nuduhake gejala menarik intramolecular rearrangement saka ortho-ester. Reaksi 6 nuduhake pemisahan Beta-lactam saka penicillin G sing nerangake reaksi acylation sing luwih gedhe saka sistem sambung.

Conto reaksi saka senyawa heterosiklik sing ana 4

Paling migunani senyawa heterosiklik karo dering 4 sing ana rong seri saka antibiotik, cephalosporin, lan penisilin. Seri loro duweni ring azetidinone sing uga dikenal minangka ring Beta-lactam.
Akeh oxetanes diselidiki minangka agen antivirus, antikanker, anti-inflamasi, lan antijamur. Oxetanones, ing tangan liyane, biasane digunakake ing tetanèn minangka bakterisida, fungisida, lan herbisida lan ing pabrik polimer.
Bangsawan thietane ditemokake ing lenga shale nalika turunan aroma gumantung minangka tandha pucuk kanggo polecats, ferret, lan minks Eropah. Thietanes ditrapake minangka fungisida lan bakterisida ing cat, minangka inhibitor korosi wesi, lan ing manufaktur polimer.

Siji-anggota cincin kasebut minangka senyawa heteroatom tunggal

Heteroatom Saturated Unsaturated

Heteroatom Saturated Unsaturated
Sulfur Thietane Azete
oksigen Oxetane Oxete
Nitrogen Azetidine Azete

Dering sing duwe papat dibagi karo rong heteroatoms

Heteroatom Saturated Unsaturated
Sulfur Dithietane Dithiete
oksigen Dioxetane Dioxete
Nitrogen Diazetidine Diazete

Dering 5 karo heteroatom tunggal

Thiophene, furan, lan pirol minangka senyawa aromatik induk saka heterocycle dawa 5. Punika strukturipun:

Turunan sing jenuh saka thiophene, furan, lan pirol yaiku thiophane, tetrahydrofuran, lan pirolidine. Senyawa bicyclic sing digawe saka thiophene, furan, utawa dering pirus sing digabung karo dering benzene dikenal minangka benzothiophene, benzofuran, isoindole (utawa indole).
Pyrrole heterosike nitrogèn biasané dumadi ing lenga balung sing dibentuk kanthi ngrokok protèin liwat pemanasan sing kuwat. Dering pyrrole ditemokake ing asam amino kayata hidroksiproline lan proline sing dadi komponen saka macem-macem protein sing ana ing konsentrasi dhuwur ing protein struktural ligamen, tendon, kulit, lan tulang lan kolagen.
Asam belati ditemokake ing alkaloid. Nikotin yaiku sing paling umum dikenal kanthi jeneng kutir sing ngandhut alkaloid. Hemoglobin, myoglobin, Vitamin B12, lan klorofil, kabeh dibentuk kanthi nggabungake papat unit piramida ing sistem cincin gedhe sing disebut porphyrin, kayata klorofil B dituduhake ing ngisor iki.

Pigmen empedu dibentuk liwat dekomposisi cincin porphyrine lan duweni rantai cincin april 4.
Preparation saka heterocycles ring 5
Preparation industri furan nerusake minangka ditampilake ing ngisor iki dening cara aldehyd, furfural, sing digawe saka pentose sing ngemot bahan mentahan kayata corncobs. Preparasi thiophene lan pirol padha sing ditampilake ing saben baris persamaan.
Sabanjure katelu persamaan siji nuduhake persiapan umum thiophenes, pyrroles, furan saka senyawa 1,4-dicarbonyl. Akeh reaksi liyane sing nyebabake pembentukan heterokulas diganti saka jinis iki wis diwiwiti. Rong prosedur kasebut ditampilake ing reaksi kaloro lan katelu. Furan dikurangi dening hidrogenasi catalyzed-palatalidfat kanggo tetrahydrofuran. Etherika cyclic iki minangka pelarut terkenal sing ora mung bisa diowahi dadi 4-haloalkylsulfonates nanging uga 1,4-dihalobutanes sing bisa digunakake kanggo nyiapake thiolane lan pyrrolidine.

Dering sing duwé limang mupangat minangka senyawa heteroatom tunggal

Heteroatom Unsaturated Saturated
Antimony Stibole Stibolane
arsenik Arsole Arsolane
Bismuth Bismole Bismolane
boron Borole Borolane
Nitrogen Piramida Pyrrolidine
oksigen furan Tetrahydrofuran

5-membered rings karo 2 heteroatoms

Senyawa ring dawa sing duweni heteroatoms 2 lan paling ora salah siji saka heteroat yaiku Nitrogen, sing dikenal kanthi jeneng azoles. Isothiazoles lan thiazoles duweni atom nitrogen lan belerang ing ring. Senyawa karo rong atom sulfur diarani Dithiolanes.

Heteroatom Unsaturated (lan durung jenuh) Saturated
Nitrogen

/ nitrogen

Pyrazole (Pyrazoline)

Imidazole (Imidazoline)

Pyrazolidine

Geguritan

Nitrogen / oksigen Isoxazole

Oxazoline (oxazole)

Isoxazolidine

oxazolidine

Nitrogen / belerang Isothiazole

Thiazoline (Thiazole)

Isothiazolidine

Thiazolidine

Oksigen / oksigen Dioxolane
Sulfur / belerang Dithiolane

Sawetara pyrazoles ana ing alamiah. Senyawa kelas iki disusun kanthi réaksi 1,3-diketone karo hidrazin. Sebagian senyawa pyrazole sintetik digunakake minangka obat lan pewarna. Iki kalebu analgesic aminopyrine, fenybutazone sing digunakake ing perawatan arthritis, pewarna serat lan tartrazine werna panganan kuning, lan mayoritas pewarna digunakake ing fotografi warna minangka agen peka.

5-membered rings karo 3 heteroatoms

Ana uga ana senyawa dering beranggota lima sing akeh karo heteroatoms paling ora 3. Siji conto senyawa kasebut yaiku dithiazol sing ngandung atom nitrogen lan loro belerang.

6-membered rings karo 1 heteroatom

Nomenclature sing digunakake ing senyawa monokotil nitrogen sing mengandung senyawa dering 6 yaiku ing ngisor iki. Posisi ing dering kanggo piridine ditampilake, angka Arab luwih disenengi kanggo aksara Yunani, sanajan loro sistem kasebut digunakake. Piridan iku senyawa aromatik saka kontribusi marang resonansi hibrida saka formulir resonansi sing ditrapake minangka 4-pyridone.

Rong koenzim utama sing ana ing macem-macem reaksi metabolik penting ing sel, NAD (uga dikenal minangka coenzyme1) lan NADP (uga dikenal minangka coenyme II), ditemokake saka nikotinamida.
Mayoritas alkaloid ngemot piperidine utawa pyridine cincin struktur, ing antarane wong piperine (minangka salah siji saka rasa ngicipi tajem saka ireng ireng lan putih) lan nikotin. Struktur sing dituduhake ing ngisor iki.

Pyridine sing sapisan diekstrak saka tar batu bara nanging saiki disiapake sacara katalitik saka amonia lan tetrahidrofurfuryl alkohol minangka intermediate lan pelarut penting sing digunakake kanggo ngasilake senyawa liyane. Vinylpyridines minangka monomer wigatos pamblokiran plastik, lan piperidine kanthi jenuh, piridine dipigunakaké minangka bahan mentah kimia lan proses karet.

Pyridine migunani pharmaceutically

Pyridine migunani pharmaceutically kalebu asam isonicotinic hydrazide (tuberculostat isoniazid), obat anti-AIDS-virus sing dikenal minangka nevirapine, nicorandil - avasodilator digunakake kanggo ngontrol angina, phenazopyridine-analgesik saluran kemih uga obat sulfa anti-inflamasi. Diflufenican, clopyralid, paraquat, lan diquat minangka turunan pyridine sing diarani herbisida.

Dering 6 karo 2 utawa luwih heteroatom

Heterosike dering monokotil 3 kanthi heteroatom nitrogen 2 (diazines) dinomori lan dijenengi minangka ing ngisor iki.

Hidrazida lanang yaiku turunan pyridazine sing dipigunakaké minangka herbisida. Sawetara pyrazines kayata aspergillic asam ana alamiah. Punika struktur senyawa kasebut:

Dering Pyrazine minangka komponen saka pirang-pirang senyawa polisiklik sing penting ing industri lan biologi. Anggota penting saka kulawarga pyrazine yaiku phenazines, alloxazines, lan pteridine. Secara farmakologis lan sacara biologis, diazines paling penting yaiku pirimidin. Cytosine, timina, lan uracil yaiku 3 saka basa Nukleotida 5 sing dadi kodhe genetik ing RNA lan DNA. Ing ngisor iki strukture:

Vitamin thiamin duweni cincin pyrimidine lan saliyane karo barbiturates sintetik kalebu amobarbital sing umum digunakake narkoba. Morpholine (tiyang sepah tetrahydro-1,4-oxazine) diproduksi kanthi ukuran ingkang ageng kangge dados fungisida, inhibitor korosi, lan pelarut. Morfoline ring uga ditemokake ing trimetozine tamba hipnosis lan sawetara fungisida kaya fenpropimorph lan tridemorph. Punika formula struktural kanggo morpholine:

7-membered rings

Minangka ukuran dering mundhak, macem-macem senyawa sing bisa diduweni dening werna-werna lokasi, jinis, lan nomer heteroatoms nambah akeh banget. Nanging, kimia heterocycles karo cincin 7 utawa luwih akeh kurang dikembangake tinimbang senyawa heterosiklik ring 6 lan 5.
Oxepine lan Azepine cincin iku konstituen penting saka macem-macem produk metabolik alami saka organisme segara lan alkaloid. Derivat azepine sing dikenal minangka caprolactam diproduksi kanthi massal kanggo dianggo nyiptakake nilon-6 minangka intermedièr lan produksi kulit sintetis, salapis, lan film.
Senyawa heterosiklik sing duwé 7 sing duwé loro utawa siji atom nitrogen ing dering kasebut minangka unit struktural sacara umum dipigunakaké psychopharmaceuticals Prazepine (antidepresan trisiklik) lan diazepam tranquilizer uga dikenal minangka valium.

8-membered rings

Conto senyawa heterosiklik ing kelas iki kalebu azocane, oxocane, lan thiocane karo Nitrogen, oksigen, lan belerang minangka heteroatoms sing gegandhengan. Derivatif unsaturated masing-masing yaiku azocine, oxocine, lan thiocine.

9-membered rings

Conto senyawa heterosiklik ing kelas iki kalebu azonane, oxonane, lan thionane karo Nitrogen, oksigen, lan belerang minangka heteroatoms sing gegandhengan. Derivatif unsaturated masing-masing yaiku azonine, oxonine, lan thionine.

Migunakake senyawa heterosiklik

Heterocycles migunani ing sawetara bidang èlmu urip lan teknologi. Minangka kita wis katon ing diskusi kita, akeh obatan sing senyawa heterosiklik.

Cathetan Suku

IUPAC Gold Book, senyawa heterosiklik. Link:

WH Powell: Revisi saka sistem Hantzsch-Widman Nomenclature lengkap kanggo Heteromonocycles, ing: Murni Appl. Chem.1983, 55, 409-416;

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

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