 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Гетероатомами азота
Среди шестичленных гетероциклов с одним гетероатомом важнейшим является пиридин.
Пиридин — бесцветная жидкость (т. кип. П5°С, т. пл. – 42 о С) с неприятным запахом, смешивающаяся в любых соотношениях с водой и большинством органических растворителей. Основные свойства пиридина обусловлены неподеленной парой электронов атома азота, которая не принимает участия в сопряжении и способна принимать протон. По сравнению с алифатическими аминами основные свойства пиридина выражены значительно слабее (примерно в миллион раз). Тем не менее при взаимодействии пиридина с сильными кислотами образуются пиридиниевые соли. Основные свойства пиридина проявляются также в реакциях с кислотами Льюиса, т. е. соединениями, способными принимать пару электронов на свою незаполненную орбиталь. Так, с оксидом серы (VI) пиридин образует донорно-акцепторный комплекс пиридинсульфотриоксид, используемый для сульфирования ацидофобных пятичленных гетероциклов. Наряду с основными свойствами атом азота в пиридине проявляет и нуклеофильные свойства, т. е. способность атаковать атом углерода, несущий частичный положительный заряд (электрофильный центр). Взаимодействие пиридина с галогеналканами приводит к образованию солей алкилпиридиния. Ароматическое пиридиновое ядро очень устойчиво к действию окислителей. Гомологи пиридина, как и гомологи бензольного ряда, окисляются без разрушения цикла. При этом получаются пиридинкарбоновые кислоты, имеющие важное значение в фармации. Например, β-пиколин (3-метилпиридин) окисляется в никотиновую (пиридин-3-карбоновую) кислоту.
Амид никотиновой кислоты (никотинамид) известен под названием витамина В5 (PP). Он входит в состав коферментов НАД и НАДФ, участвующих в составе ферментов классса оксидоредуктаз в окислительно-восстановительных реакциях в организме человека и животных. Витамин РР предупреждает заболевание пеллагру.
Диэтиламид никотиновой кислоты, кордиамин, используется как стимулятор центральной нервной системы.
кордиамин
Производные изоникотиновой (пиридин-4-карбоновой) кислоты — изониазид, фтивазид находят применение как противотуберкулезные средства.
тубазид фтивазид
Кольцо пиридина входит также в состав витамина В6.
пиридоксол пиридоксаль пиридоксамин
пиридоксальфосфат Пиридоксальфосфат входит в состав ряда ферментов, участвующих в обмене аминокислот. Шестичленные гетероциклические соединения, содержащие два атома азота, имеют общее название диазины и различаются взаимным расположением атомов азота.
Каждый из этих гетероциклов содержит сопряженную шестиэлектронную систему. Наличие двух атомов азота в кольце еще больше, чем в пиридине, понижает электронную плотность на атомах углерода, что приводит к снижению активности диазинов в реакциях электрофильного замещения и, напротив, облегчает реакции нуклеофильного замещения в сравнении с пиридином. При этом уменьшается и основность диазинов; они являются очень слабыми основаниями и образуют соли с одним эквивалентом сильной кислоты, несмотря на наличие двух центров основности. Среди производных диазинов, имеющих биологическое значение и применяемых в медицине, наиболее важными являются гидрокси- и аминопроизводные пиримидина. К ним относятся некоторые азотистые основания нуклеиновых кислот и барбитуровая кислота. Производные пиримидина – урацил, тимин и цитозин являются компонентами нуклеиновых кислот. Эти производные существуют в лактимной и лактамной таутомерных формах, причём в равновесии преобладают лактамные формы.
лактимная форма урацила лактамная форма урацила
лактимная форма тимина лактамная форма тимина
Барбитуровая кислота также может существовать в таутомерных формах. Подвижность атомов водорода, обуславливает кислотные свойства барбитуровой кислоты, которая является более сильной кислотой, чем уксусная.
лактимная форма барбитуровой кислоты лактамная форма барбитуровой кислоты Производные барбитуровой кислоты называются барбитуратами и применяются в качестве снотворных средств.
мединал веронал
· гетероциклические соединения с конденсированными системами
Среди этой группы соединений важное биологическое значение имеют индол, пурин, хинолин и их производные. Индол представляет собой конденсированную систему двух колец – бензольного и пиррольного.
индол Индол – содержит 10 обобщённых электронов и обладает ароматическими свойствами. Температура плавления индола 52 оС, температура кипения 253 оС. В заметных количествах индол содержится в каменноугольной смоле. Среди гетероциклов производные индола занимают важное место по многообразию проявлений различных типов физиологической активности. Большинство соединений группы индола даже в маленьких концентрациях проявляют ярко выраженную физиологическую активность. К важнейшим производным индола относятся: триптофан, серотонин, гетероауксин и скатол.
триптофан серотонин гетероауксин Триптофан – одна из незаменимых аминокислот. При метаболизме триптофана в живом организме за счёт реакций дезаминирования и декарбоксилирования образуется гетероауксин (b-индолилуксусная кислота) – наиболее широко известный и применяемый стимулятор роста растений. Серотонин, образующийся в организме человека и животных из триптофана, играет важную роль в обмене веществ, регулируя передачу импульсов в нервных тканях и кровяное давление. Скатол образуется при распаде триптофана в толстом отделе кишечника. В больших концентрациях представляет опасность для организма. Обезвреживание данного соединения происходит в печени.
скатол Важнейшая конденсированная гетероциклическая система пурин состоит из двух сочлененных колец — имидазола и пиримидина. Пурин относится к ароматическим соединениям: он имеет плоский σ-скелет, его сопряженная система состоит из 10 ρ-электронов, включая поделенную пару электронов атома N-7, что соответствует формуле Хюккеля (4п + 2 при п = 2). Исторически сложившаяся необычная нумерация атомов в пурине отличается от общих принципов нумерации конденсированных систем, но она является общеупотребительной.
Пурин — бесцветное кристаллическое вещество (т, пл. 216—217 °С), хорошо растворимое в воде, плохо — в эфире, хлороформе. Пурин амфотерен благодаря имидазольному циклу и образует соли с сильными кислотами — за счет пиридиновых атомов азота и с основаниями — за счет NH-кислотного центра. Пуриновая система входит в состав многих биологически важных соединений — нуклеиновых кислот, лекарственных средств, витаминов, алкалоидов. К наиболее значимым производным пурина относятся гидрокси- и аминопурины. В состав нуклеиновых кислот входят азотистые основания аденин (6-аминопурин) и гуанин (2-амино-6-гидроксипурин). Из двух таутомерных форм гуанина — лактимной и лактамной — более устойчива лактамная, в виде которой гуанин представлен в нуклеиновых кислотах. Через атом азота в положении 9 пуриновые основания соединены с остатком рибозы или дезоксирибозы в нуклеозидах и нуклеиновых кислотах.
аденин
Метилированные ксантины. Гипоксантин (6-гидроксипурин), ксантин (2,6-дигидроксипурин) и мочевая кислота (2, 6, 8 - тригидроксипурин) — продукты превращения аденина и гуанина в организме человека и животных. Для них также возможна лактим-лактамная таутомерия, но в кристаллическом виде они существуют преимущественно в лактамной форме.
Мочевая кислота плохо растворима в воде и содержится в моче человека и млекопитающих в незначительных количествах. При некоторых нарушениях обмена веществ (например при подагре) мочевая кислота и ее соли (ураты) откладываются в виде так называемых камней. В медицине и ветеринарии находят применение N-метилированные ксантины, т. е. производные, содержащие две или три метальные группы у атомов азота; теофиллин (1,3-диметилксантин), теобромин (3,7-диметилксантин) и кофеин (1,3,7-триметилксантин). Теофиллин содержится в листьях чая, теобромин — в бобах какао, кофеин — в листьях чая и зернах кофе, откуда эти вещества и извлекаются. Теофиллин и теобромин обладают мочегонным действием, кофеин стимулирует центральную нервную систему.
теофилин теобромин кофеин
В природных и биологически активных соединениях также часто встречается конденсированная система хинолин, в которой ядро пиридина сочленено с бензольным кольцом.
Хинолин — ароматическое соединение: подобно нафталину имеет плоский σ-скелет и единую сопряженную систему из 10 ρ-электронов, удовлетворяющую формуле Хюккеля (4п + 2 при п = 2). По химическим свойствам хинолин во многом напоминает пиридин. Он также обладает слабыми основными свойствами и образует хинолиниевые соли с сильными кислотами. Наличие в молекуле хинолина двух колец — пиридинового и бензольного — обусловливает ряд особенностей его химического поведения. В реакциях электрофильного замещения атаке легче подвергается бензольное кольцо, так как кольцо пиридина является «π-недостаточным». Замещение протекает преимущественно в положения 5 или 8. В реакции нуклеофильного замещения может вступать только пиридиновое кольцо хинолина, в котором атакуются положения 2 и 4 (как и в пиридине). Реакция сульфирования хинолина лежит в основе получения 8-гидроксихинолина, который в виде сульфата под названием хинозол применяется как антисептическое средство. Антибактериальным действием обладают такие производные 8-гидроксихинолина, как энтеросептол (8-гидрокси-7-иод-5-хлорхинолин) и нитроксолин, или 5-НОК (8-гидрокси-5-нитро-1 хинолин). Последний может быть получен нитрованием 8-гидроксихинолина.
Бактерицидное действие средств на основе 8-гидроксихинолина заключается в их способности связывать в прочные комплексы ионы некоторых металлов (Со2+, Си2+, Bi3+ и др.). Таким путем происходит выведение микроэлементов, необходимых для жизнедеятельности кишечных бактерий.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ПО разделу: «гетероциклические соединения» 1. Чем объясняется ароматический характер пиррола, фурана и тиофена? Ответ аргументированно поясните. 2. В состав каких биологически важных соединений входят производные пиррола и тиофена? 3. Напишите структурные формулы важнейших производных фурана – фурацилина, фурфурола и фуразолидона. 4. Приведите структурные формулы важнейших производных имидазола – гистамина и гистидина. Какова биологическая роль этих соединений? 5. Напишите структурные формулы витаминов РР и В6. Производными какого гетероцикла они являются и в чем состоит биологическая роль данных витаминов? 6. Приведите структурные формулы мединала и веронала. Какова медико-биологическая роль этих соединений. 7. Напишите структурные формулы цитозина, урацила и тимина. В чем состоит биологическая роль данных веществ? 8. Приведите структурные формулы триптофана, серотонина, скатола, гетероауксина. Производными какого гетероциклического соединения они являются и в чем заключается их биологическая роль? 9. Напишите структурные формулы важнейших производных пурина – аденина, гуанина, мочевой кислоты, теобромина, теофиллина и кофеина. Укажите биологическое значение этих веществ. 10. Приведите структурные формулы энтеросептола и 5-НОК. Какова медико-биологическая роль данных соединений? Примерные тестовые ЗАДАНИЯ по разделу: «гетероциклические соединения» 1. Пятичленные гетероциклические соединения с одним гетероатомом: +пиррол -тиазол +фуран +тиофен -пиридин 2. Пятичленные гетероциклические соединения с двумя гетероатомами: +имидазол -пиримидин +пиразол -пурин +тиазол
3. Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом: -пиразин +пиридин -пурин -тиофен -пиримидин
4. Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами: +пиразин -фуран +пиридазин -пиразол +пиримидин
5. Гетероциклические соединения с конденсированными системами: +пурин -пиразол +хинолин -пиримидин -тиофен 6. Основой каких витаминов является пиридин?: -А +В5 -В2 -В12 +В6 7. Выберите соединения – производные пиридина: + никотиновая кислота -цитозин +кордиамин +никотинамид +пиридоксаль
8. Какой гетероцикл входит в состав гемсодержащих белков и витамина В12?: -пурин -тиофен +пиррол -пиримидин -фуран
9. Выберите пуриновые основания, входящие в состав нуклеиновых кислот: -урацил +аденин -ксантин +гуанин -тимин
10. Выберите производные пиримидина, входящие в состав нуклеиновых кислот: -аденин +тимин -гипоксантин +урацил +цитозин
11. Какой гетероцикл входит в состав барбитуровой кислоты: +пиримидин -пиридин -гуанин -цитозин -тиофен
12. Выберите вещества, обладающие мочегонным действием: -энтеросептол +теофиллин +теобромин -мединал -ксантин
13. При нарушении обмена каких веществ образуется мочевая кислота?: +гуанин -пиридин -цитозин +аденин -тимин - урацил
14. Производные барбитуровой кислоты применяемые в качестве снотворных средств?: +веронал -норсульфазол -бутадион +мединал -дибазол
15. Производные тиазола: -энтеросептол +витамин В1 +норсульфазол -витамин В12 -анальгин
16. Производные пиразола: -витамин В5 +бутадион -фурацилин +амидопирин +анальгин
17. Производные имидазола: -урацил -нитроксолин +дибазол -гуанин +гистидин
18. В составе каких соединений содержатся производные тиофена?: -фуразолидон +ихтиол -витамин В3 -витамин Е +витамин Н
19. Производные фурана: -норсульфазол +фурацилин -энтеросептол +фуразолидон -мединал
20. Соли какой кислоты называются уратами?: -барбитуровой -никотиновой -щавелево-уксусной +мочевой -лимонной
21. Какие гетероциклы входят в состав пурина?: -пиридин +пиримидин -пиразол -тиазол +имидазол
22. Какие соединения входят в состав хинолина?: -фенол -фуран +бензол -пиримидин +пиридин
23. Выберите соединения используемые как противотуберкулёзные средства: +изониазид -бутадион -фурфурол -дибазол +фтивазид
24. При заболевании подагра в крови резко возрастает уровень: -лимонной кислоты -яблочной кислоты -молочной кислоты +мочевой кислоты -щавелево-уксусной кислоты
25. Гетероциклическими аминокислотами являются: -глицин -метионин +гистидин -треонин +триптофан
26. Производные индола: -пролин +скатол +гетероауксин +серотонин +триптофан
27. Серотонин: -снижает кровяное давление +повышает кровяное давление +является нейромедиатором -образуется при декарбоксилировании гистидина +образуется при декарбоксилировании 5-гидрокситриптофана
28. 5-НОК: +обладает антибактериальным действием +является производным хинолина -образуется из гистидина -производное пурина -образуется из триптофана 29. Никотинамид: -является производным пурина +входит в состав коферментов НАД и НАДФ +производное пиридина -производное пиримидина +предотвращает пеллагру
30. Пиридоксальфосфат: +участвует в обмене аминокислот и белков -является производным пиримидина +является производным пиридина +биологически активная форма витамина В6 -биологически активная форма витамина В5
Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 1534 | Нарушение авторских прав |
лактимная форма цитозина лактамная форма цитозина
лактимная форма гуанина лактамная форма гуанина
