ЛЕКЦИЯ 7 Химия гетероциклических соединений Диазины 2

ЛЕКЦИЯ 7 Химия гетероциклических соединений Диазины

2 Общая характеристика диазинов. N N N пиридазин пиримидин пиразин диазины менее ароматичны, чем пиридин N N N N 155. 4 к. Дж/моль 92. 4 к. Дж/моль 138. 6 к. Дж/моль142. 8 к. Дж/моль. Энергия делокализации Вступает в реакцию диенового синтеза с малеиновым ангидридом 1, 2 -диазин 1, 3 -диазин 1, 4 -диазин

3 незамещенные диазины еще менее склонны к реакциям электрофильного замещения, чем пиридин Все атомы углерода в молекулах диазинов расположены в орто- или пара-положениях относительно гетероатома, за исключением атома С-5 в пиримидине облегчена атака диазинов нуклеофильными реагентами по сравнению с пиридином. Интермедиаты, образующиеся присоединении нуклеофилов к этим атомам углерода, а также при депротонировании алкильных заместителей в этих положениях, резонансно стабилизированы с участием гетероатомов. N N H N u N N C H 2 — — Реакционная способность диазинов

4 Диазины в меньшей степени, чем пиридин, проявляют свойства оснований Значения р. К а. N N N N 5. 22. 31. 30. 65 Катионы, образующиеся при электрофильной атаке по атому азота диазинов, менее стабильны, чем соответствующие катионы пиридиния Основные свойства NN N N H+ NN H H+ N N H + + +

5 Диазины труднее образуют четвертичные соли и N- оксиды. Реакции алкилирования и окисления по атому азота N N R C O O O H N N O+ -N N O R-C(O)-OOH N N O O + -+ -Триэтилоксония борфторид – реагент для получения бис-четвертичных солей Иодистый метил – реагент для получения моно-четвертичных солей N NEt 3 O BF 4 N N Me Et BF 4 — +- + +

6 Относительные скорости замещения хлора 4 -нитрофенолят-анионом (условия : 4 — NO 2 C 6 H 4 OH, Me. OH, 50 0 C) N N Cl 1. 2 • 10 14 1. 9 • 10 14 4. 1 • 10 14 6. 3 • 10 16 1. 1 • 10 15 1. 2 • 10 13 1 N N Cl Cl. Галогенпроизводные диазинов, содержащие атомы галогена в — или -положении относительно атома азота, чрезвычайно легко вступают в реакции нуклеофильного замещения N N Cl Y — N N Y Cl -N N Y — — -Нуклеофильное замещение галогена

7 Реакция Чичибабина в диазинах Реакция Чичибабина характерна для диазинов в гораздо меньшей степени, чем для пиридинов N N NNNa. NH 2 N N HNH 2 Na + KMn. O 4 N N NH 2 Na. NH 2 NN NH 2 H Na+ KMn. O 4 NNNH 2 — — —

8 N N OH OHCH 3 HNO 3, CH 3 COOH N N OH OHCH 3 O 2 NПоложение 5 в пиримидиновом кольце является предпочтительным для электрофильной атаки. Амино- и гидроксигруппы нивелируют влияние атомов азота N H N O Ph. HNO 3, CH 3 COOH N O Ph. O 2 N Реакции электрофильного замещения

9 Синтезы на основе N- о ксид ов диазинов. N N O NO 2 + N N O NO 2 H H + Me. O — N N O NO 2 Me. O NO 2 + N N O OMe + — + —

10 N N Me Ph. C(O)H HO — N N CH=CH-Ph. Для 3 — и 4 -метилпиридазинов характерна конденсация с бензальдегидом по метильной группе Конденсации по активной метильной группе 3 -стирилпиридазин Journal of Heterocyclic Chemistry , Vol. 46, 2009, pp. 691 -701 Стирилпроизводные диазинов – люминесцентные материалы

11 Синтез пиридазинов из 1, 4 -дикарбонильных соединений и гидразина. N N R 2 R 1 H 2 N-NH 2 O R 1 N N R 2 R 1 [O] N N Cl O HOOCCOOHH 2 N-NH 2 N NH HOOC OBr 2, CH 3 COOH N NH HOOC O N NH O POCl 3 N N H 2, Pd — HBr t /C — HCl Синтез незамещенного пиридазина из -кетоглутаровой кислоты

12 Методы синтеза пиразина и его производных. N N R 3 R 2 R’ R O NH 3 R’ RCl- R 2 H 3 N OR 3 Cl- HO- N N R H R’ H R 2 R 3 H 2 O 2 + + + — 2 HOH Конденсация 2 -аминокарбонильных соединений NNM e E t. NH 2 M e O OE t NNM e E t+ 300 o CEt. OEt, 0 C 0 хромит меди. Из 1, 2 -дикарбонильных соединений и 1, 2 -диаминов Если оба компонента несимметричны, образуется 2 изомерных пиразина N N R 3 R 2 R’ R NH 2 R’ R R 2 O OR 3 N N R R’R 2 R 3 Cu. Cr. O 2+ 300 o.

13 Конденсация -карбонильных соединений (или их эквивалентов, например ацеталей, ) с формамидом, амидинами, мочевиной, тиомочевиной или гуанидином Методы синтеза пиримидинов. N N O OH NH NH 2 + — 2 HOH Конденсация с участием тиомочевины N H N SOMe OMe Me. O NH 2 S + HCl, Et. OH, t

14 N N R R OO OEt. O O NH 2 N H NH O R OO POCl 3 N N R Cl Cl. Cl Zn. Конденсация мочевины c производным малонового эфира Конденсация с участием формамидина N H N OH O OEt Et. O NH. HCl NH 2 H +Na. OEt, Et. OH N N OH OHOHN H NH O OO барбитуровая кислота

15 Биологически важные производные диазинов. N H NH O O CH 3 N H N NH 2 O В состав нуклеиновых кислот входят : Урацил Тимин Цитозин N NOH OH NH N H O O енольная (лактимная ) кетонная (лактамная ) форма Таутомерные превращения пиримидиновых оснований

16 N NO NH 2 NH NO O CH 3 O OH OHOH уридин (У) дезокситимидин (d. T) цитидин (Ц)Нуклеозиды N NO NH 2 H OHOH 2 C OOH POOH OH HH H N NO OH H OHOH 2 C OOH POOH OH HH H цитидин-монофосфат уридин-монофосфат (ЦМФ) (УМФ) Нуклеотиды

17 Барбитураты используются в качестве снотворного. NH N H O O Et Et O NH N H O O Et O Ph. NH N H O O Et OCH 3 Барбитал Фенобарбитал Барбамил Этаминал-натрий. N N H ONa O Et OCH 3 NH 2 SOO NH NN OMe NH 2 SOO NH N NOMe сульфадиметоксинсульфамонометоксинсульфапиридазин. Сульфаниламидные препараты

18 Реакция циклоконденсации интермедиата (для пиримидин-содержащих производных) N H 2 SO O NH N H 2 SO O NH N N C H 3 O CH 3 сульгин сульфадимезин Реакция нуклеофильного замещения галогена в гетероядре на сульфаниламидную группу NH 2 SOO NH 2 N N Cl Cl K 2 CO 3 NH 2 SOO NH N N Cl NH 2 SOO NH N N OMe + 150 -160 C 0 пиридин, циклогексанол KOH, Me. OH 130 C, 9 ч 0 сульфапиридазин NH 2 SOO NH 2 N NCl Cl K 2 CO 3 NH 2 SOO NH N NCl NH 2 SOO NH N NMe. O + 150 -160 C 0 пиридин KOH, Me. OH 130 C, 9 ч 0 сульфален

19 N NHNO 3, H 2 SO 4 N N NO 2 O 2 N 90 C, 1 сутки + 1. 5%24%Электрофильное замещение протекает по бензольному кольцу хиноксалина в жестких условиях, например, нитрование смесью конц. HNO 3 и олеума при 90 °С (в течение суток) приводит к образованию смеси 1, 5% 5 -нитро- и 24% 5, 6 -динитрохиноксалина. Хиноксалин – представитель бензодиазинов NN C H 3 N H 2 HO O C H 3+ Et. OH, t орто- фенилендиамин метилглиоксаль (пировиноградный альдегид) 2 -метилхиноксалин

20 14 Курс лекций является частью учебно-методического комплекса «Химия гетероциклических соединений» автор: • Носова Эмилия Владимировна, д. х. н. , доцент кафедры органической химии УГТУ-УПИ Учебно-методический комплекс подготовлен на кафедре органической и биомолекулярной химии химико-технологического института Ур. ФУ Никакая часть презентации не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения авторов