Конденсированные гетероциклические соединения

 Конденсированными гетероциклами называются соединения, моле- кулы которых состоят из двух и более циклов, имеющих как минимум два общих атома углерода.

Важнейшая конденсированная система - пурин (состоит из сконден- сированных циклов имидазола и пиримидина). Пурин является ароматиче- ским соединением (замкнутый плоский цикл, содержит сопряженную 10

- электронную систему, что отвечает правилу Хюккеля (4n+2=10, n=2)).

 

5

:N 6                  N :

1                     7

2     4

3

N. .

.9. ⁸

N

H

 

Пурин амфотерен благодаря циклу имидазола и образует соли с сильными кислотами за счет пиридиновых атомов азота и с основаниями за счет –NH кислотного центра имидазола.

Пуриновая система входит в состав многих биологически важных соединений: HK, витаминов, алкалоидов, лекарственных средств. К наибо- лее значимым производным пурина относятся гидрокси- и –аминопурины.

Пуриновые нуклеиновые основания

В состав НК входят нуклеиновые основания аденин и гуанин. Из двух таутомерных форм гуанина (лактимная и лактамная) более устойчи- вой является лактамная, в виде которой гуанин входит в состав НК.

OH

NH2

N                   N

N1 6 5             7 N

2       4              8

3              9

N        N

H

 

Аденин,

H2N

N      N

 

H

 

Гуанин,

6-аминопурин

2-амино-6-гидроксипурин

 

Следует отметить, что в отличие от самого пурина атом водорода в аденине и гуанине зафиксирован в положении 9. В такой форме эти осно-

вания связаны с остатком углевода в нуклеозидах и НК.

Гидроксипроизводные пурина

К ним относятся гипоксантин, ксантин и мочевая кислота – продук- ты превращения в организме НК.

O   HN                     NH   N       N     Гипоксантин, 6-гидроксипурин

O   HN                    NH   O     N      N H Ксантин, 2,6-дигидроксипурин

O   HN                   NH   O    N      N      O H      H Мочевая к-та, 2,6,8-тригидроксипурин

 

 

Мочевая кислота плохо растворима в воде и содержится в моче чело- века и млекопитающих в незначительных количествах. При некоторых на- рушениях обмена веществ мочевая кислота и ее соли (ураты) откладыва- ются в виде так называемых камней.

В медицине находят применение N – метилированные ксантины, т.е. производные, содержащие две или три метильные группы у атомов азота: теофиллин, теобромин и кофеин:

O   H3C N                    NH O     N      N CH3 Теофиллин, 1,3-диметилксантин

O   HN                     N CH3   O     N       N CH3   Теобромин, 3,7-диметилксантин

O   H3C  N                   N CH 3     O    N      N CH3 Кофеин, 1,3,7-триметилксантин

 

 

Теофиллин и теобромин обладают мочегонным действием, кофеин стиму- лирует центральную нервную систему.

1.5. Лабораторная работа “Свойства гетероциклических соединений”

 Опыт 1 Реакции антипирина и амидопирина с хлоридом железа (III)

CH3

(CH₃)₂N

CH3

 

O              N

N           CH3

O              N

N           CH3

 

C6H5

Антипирин

C6H5

Амидопирин

 

В пробирку поместите несколько кристалликов антипирина, при- бавьте 2 капли воды и каплю 1%-го р-ра хлоридом железа (III). Появляется интенсивное и стойкое окрашивание (укажите цвет).

В другую пробирку поместите несколько кристалликов амидопири- на, прибавьте 2 капли воды и каплю 1%-го р-ра хлоридом железа (III). По- является окрашивание (укажите цвет), которое быстро исчезает. Добавьте сразу же еще 3 капли хлоридом железа (III). Окраска вновь появляется, но постепенно вновь исчезает.

Наблюдаемые явления объясняется образованием комплексного со- единения в случае антипирина с хлоридом железа (III) – ферропирина, а в случае амидопирина образованием продуктов окисления.

Реакция с хлоридом железа (III) является качественной, позволяю- щей отличать амидопирин от антипирина.

 

 Опыт 2 Реакции антипирина и амидопирина с азотистой кислотой

В пробирку поместите несколько кристалликов антипирина, при- бавьте 2 капли воды, каплю 1%-го р-ра серной кислоты и каплю 5%-го р-ра нитрита натрия. Появляется окрашивание (укажите цвет), постепенно ис- чезающее, особенно при избытке нитрита натрия.

В другую пробирку поместите несколько кристалликов амидопири- на, прибавьте 2 капли воды, каплю 1%-го р-ра серной кислоты и каплю 5%-го р-ра нитрита натрия. Появляется нестойкое окрашивание (укажите

цвет). Если окрашивание исчезает слишком быстро, добавьте еще амидо- пирина.

Реакция с азотистой кислотой является качественной, позволяющей отличать амидопирин от антипирина.

 

 Опыт 3 Растворимость и основные свойства пиридина

В пробирку поместите одну каплю пиридина, добавьте каплю воды. Затем добавьте еще 4 капли воды. Опишите что наблюдаете? Какова рас- творимость пиридина в воде?

С помощью универсальной бумаги или красной лакмусовой бумаги определите значение рН р-ра пиридина. По полученному результату дайте ответ о кислотно – основных свойствах пиридина.

Напишите схему взаимодействия пиридина с водой.

 

 

 Опыт 4 Растворимость мочевой кислоты и ее натриевой соли в воде

В пробирку поместите небольшое количество (на кончике лопаточ- ки) мочевой кислоты. Прибавьте по каплям воду (до 8-10 капель), каждый раз встряхивая пробирку. Сделайте вывод о растворимости мочевой кисло- ты в воде. Далее в пробирку добавьте одну каплю 10%-го р-ра гидроксида натрия. Опишите что наблюдаете? Сделайте вывод?

Запишите схему взаимодействия мочевой кислоты с гидроксидом натрия.

Полученный р-р сохраните для последующего опыта.

 

 

 Опыт 5 Открытие мочевой кислоты (Мурексидная проба)

На предметное стекло с помощью пипетки поместите одну каплю р- ра натриевой соли мочевой кислоты. Добавьте одну каплю концентриро- ванной азотной кислоты и осторожно выпаривайте, держа стекло над пла- менем горелки на расстоянии примерно 10 см. Как только р-р выпарится и начнется слабое покраснение пятна, на месте бывшей капли, прекратите нагревание. Когда стекло остынет, сбоку от пятна поместите одну каплю

10%-го р-ра аммиака. На месте соприкосновение наблюдается появление полоски пурпурно – фиолетового цвета (мурексидная проба).

При окислении азотной кислотой мочевая кислота, как и другие пу- риновые основания (например, кофеин), образует аллоксантин. При сме- шивании образовавшегося аллоксантина с аммиаком получается аамоние- вая соль очень неустойчивой в свободном виде пурпурной кислоты – му- рексид. Мурексидная проба применяется при анализе мочевых камней, а также для открытия кофеина, теобромина и других пуриновых оснований.