Szerves kémia
Heterociklusos vegyületek • A gyűrű felépítésében más atom (szénatomon
kívül!), ún. HETEROATOM is részt vesz. •
A gyűrűt alkotó heteroatomként leggyakrabban a nitrogén, oxigén, kén szerepel, (de ismerünk arzént, szilíciumot, ónt stb. tartalmazó heterociklusos vegyületeket is.)
• Az ismert szerves vegyületek 1/3-a ide tartozik. • Sok közülük biológiailag hatásos, természetes
vegyület.
Heterociklusos vegyületek Nevezéktan Egy heteroatomot tartalmazó monociklikus vegyületek: – heteroatom: O ox…; S ti…; N az… – gyűrűszám: 5 …-ol; 6 …-in
Heterociklusos vegyületek Nevezéktan Telített változat (NEM aromás! A nevet az aromás alakból származtatják.)
Heterociklusos vegyületek Nevezéktan Több heteroatomot tartalmazó monociklikus vegyületek:
Heterociklusos vegyületek Nevezéktan Egy és több heteroatomot tartalmazó kondenzált gyűrűs vegyületek:
Heterociklusos vegyületek Legfontosabb N-tartalmú heterociklusos vegyületek – – – – –
Piridin Pirimidin Pirrol Imidazol Purin
Heterociklusos vegyületek N-tartalmú heterociklusos vegyületek PIRIDIN (azin) Molekulaszerkezet
A benzollal azonos számú protont és elektront tartalmaz (izoelektromos). A nitrogén nagyobb elektronegativitása (EN) miatt a piridin DIPÓLUSOS, a szénatomokon a -kötések elektronsűrűsége relatíve kisebb!
Heterociklusos vegyületek N-tartalmú heterociklusos vegyületek PIRIDIN Fizikai tulajdonságok – A benzolnál magasabb olvadás- és forráspontú (lévén dipólusos molekula!). – Standard állapotban folyékony halmazállapotú. – Bűzös szagú, színtelen. – Vízzel korlátlanul elegyedik, ugyanis hidrogénkötések alakulnak ki. – Apoláros oldószerekkel is elegyedik.
Heterociklusos vegyületek N-tartalmú heterociklusos vegyületek PIRIDIN Kémiai tulajdonságok – Gyenge bázis – Savakkal sót képez (pl. piridínium-klorid). – Brómszubsztitúcióra a benzolnál jóval nehezebben, csak 3. helyzetben képes: – Telítésekor piperidin keletkezik: – A nitrogén nemkötő elektronpárjára alkil-csoport vihető:
Heterociklusos vegyületek N-tartalmú heterociklusos vegyületek PIRIDIN
Felhasználás – Etanol denaturálása. – Gyógyszerek, alkaloidák, színezékek szintézise.
Heterociklusos vegyületek N-tartalmú heterociklusos vegyületek PIRIMIDIN (1,3-diazin) Molekulaszerkezet
– A benzollal azonos számú protont és elektront tartalmaz.
– A nitrogén nagyobb elektronegativitása miatt (EN) dipólusos, a szénatomokon a pi-kötések elektronsűrűsége relatíve kisebb. A molekula dipólusmomentumát a nitrogén helyzete befolyásolja.
Heterociklusos vegyületek N-tartalmú heterociklusos vegyületek PIRIMIDIN Fizikai tulajdonságok – A benzolnál magasabb olvadás- és forráspontú (lévén dipólusos). – +22°C-on olvadó kristályos anyag. – Vízben kitűnően oldódik.
Kémiai tulajdonságok – A piridinnél is gyengébb bázis (a két N-atom konkurál). – Brómszubsztitúcióra gyakorlatilag nem képes.
Jelentőssége – Származékaik a nukleinsavak bázisai: citozin, timin, uracil. – Gyógyszergyártás.
Heterociklusos vegyületek N-tartalmú heterociklusos vegyületek PIRROL (azol) Molekulaszerkezet
– A nitrogén két nemkötő elektronja részt vesz a delokalizált -elektronszextett kialakításában, ezért a N nagy EN-a ellenére is a pozitív pólus. – Az éterre emlékeztető szagú folyadék. – Vízzel gyakorlatilag nem elegyedik, ugyanis a pozitív pólusú nitrogénhez kapcsolódó hidrogén nem képes hidrogénkötésre. – Kitűnő szerves oldószer. – Jelentősség: A PORFIRINVÁZ alkotórésze (klorofill, hem, citokrómok).
Heterociklusos vegyületek N-tartalmú heterociklusos vegyületek PIRROL Kémiai tulajdonságok – A nitrogénhez kapcsolódó hidrogén protonja gyengén disszociábilis (gyenge sav), ezért K-al vagy Na-al az alkoholokhoz hasonló reakciót ad:
– Szubsztitúcióra sokkal hajlamosabb, mint a benzol (nagy elektronsűrűség a szénatomokon!): (A reakció igen heves, hűteni kell a rendszert!)
Heterociklusos vegyületek N-tartalmú heterociklusos vegyületek IMIDAZOL (1,3-diazol) Molekulaszerkezet Piridinszerű (negatív pólus) és pirrolszerű (pozitív pólus) nitrogénatomot is tartalmaz.
Fizikai tulajdonságok – Színtelen kristályos anyag, a hidrogénkötések révén több molekula asszociálódik. Az olvadáspont ezért szokatlanul magas! – Jól oldódik vízben.
Heterociklusos vegyületek N-tartalmú heterociklusos vegyületek IMIDAZOL Kémiai tulajdonságok – Amfoter vegyület, vizes oldata gyengén lúgos kémhatású. – Savakkal reagálva kationt, bázisokkal reagálva aniont képez:
Jelentősség – Aminósavalkotórész, így enzimekben fontos aktívcentrum-részlet (pl. hisztidin).
Heterociklusos vegyületek N-tartalmú heterociklusos vegyületek PURIN Molekulaszerkezet Három piridinszerű és egy pirrolszerű nitrogénatomot tartalmaz.
Fizikai tulajdonságok – Kristályos anyag.
Kémiai tulajdonságok – Amfoter vegyület, de erősebb bázis, mint sav!
Jelentősség – Fontos nukleinsavbázis-származékai: adenin, guanin.
