Curs Ch Organica Sem II

COMPUŞI ORGANICI AI AZOTULUI

AMINE R – NH2

NITRODERIVAŢI R – NO2

NITROZODERIVAŢI R – NOCOMPUŞI DIAZOICI Ar – N = N – OH COMPUŞI AZOICI Ar – N = N – Ar

AMINE

Definiţie

Aminele sunt derivaţi ai amoniacului în care unul sau mai mulţi atomi de hidrogen sunt înlocuiţi cu radicali organici.

Clasificare

I. În funcţie de gradul de substituire al atomului de azot:- primare: R–NH2

- secundare: R2NH- terţiare: R3NII. În funcţie de natura radicalilor legaţi de azot:

- Alifatice (alchil-, cicloalchilamine)- Aromatice (arilamine)- Mixte

Nomenclatură

Numele aminelor se formează adăugând sufixul amină la numele radicalului hidrocarbonat corespunzător. Pentru denumirea aminelor cu structură mai complicată se foloseşte prefixul amino (N-metilamino) înaintea numelui hidrocarburii de bază.

Denumire StructurăMetilamină CH3–NH2

Dimetilamină (CH3)2NHTrimetilamină (CH3)3NEtilamină (etanamină) CH3–CH2–NH2

Etilmetilamină C2H5–NH–CH3

Etilmetilpropilamină

Fenilamină (anilină) C6H5–NH2

Fenilmetilamină (N-metilanilină) C6H5–NH–CH3

Fenildimetilamină (N,N-dimetilanilină)

1

p-Nitroanilină

2-Metilanilină (o-Toluidină)

2,6-Dimetilanilină (2,6-Xilidină)

1,2-Diaminoetan (etilendiamină)

1,2-diaminobenzen (o-Fenilendiamină)

Etilenimină

Tetrametilenimină (pirolidină)

Pentametilenimină (piperidină)

Morfolină

Sărurile aminelor sunt săruri de amoniu substituite cu radicali organici;2

Sărurile tetrasubstituite se numesc săruri cuaternare de amoniu. Pentru sărurile aminelor cu hidracizi se mai utilizează denumirile vechi de clorhidraţi, bromhidraţi,

iodohidraţi.

Structură

În amine, ca şi în amoniac, atomul de azot utilizează orbitali hibridizaţi sp3 pentru formarea a trei legături σ. Al patrulea orbital al azotului, hibridizat tot sp3, conţine o pereche de electroni p neparticipanţi. Aminle au structura unei piramide turtite, cu baza triunghiulară, în vârful căreia se află atomul de azot.

Bazicitatea aminelor

Datorită electronilor neparticipanţi ai azotului, aminele au caracter bazic, ca şi amoniacul.În soluţie apoasă are loc o reacţie de echilibru electrolitic:

Cu cât valoarea Kb este mai mare cu atât baza este mai tare. Bazicitatea aminelor alifatice variază în ordinea: NH3 < R – NH2 < R3N < R2NH.

Această variaţie se datorează efectului respingător de electroni (+I) al grupelor alchil, care creşte densitatea de electroni la azot, crescând astfel capacitatea de a accepta protoni sau de a ceda electroni.

Aminele terţiare sunt mai slab bazice decât cele secundare datorită unor efecte sterice apărute datorită tensiunii exercitate de grupele alchil, de interferenţele lor sterice.

Aminele aromatice sunt baze mai slabe decât cele alifatice datorită efectului de conjugare p–π dintre

electronii p ai azotului şi electronii π ai nucleului aromatic.

Bazicitatea aminelor aromatice este influenţată de natura substituenţilor de pe nucleul benzenic. Substituenţii respingători de electroni (efect +I) măresc bazicitatea (toluidinele sunt mai bazice

decât anilina); Substituenţii atrăgători (efect –I) scad bazicitatea (CF3; NO2).

3

Diferenţa dintre meta şi para provine din faptul că la meta-nitroanilină nu intervine efectul –E al grupei NO2. La para-nitroanilină atomul de oxigen dublu legat permite delocalizarea electronilor ciclului către atomul de azot.

Metode de obţinere

1. Alchilarea Hofmann a amoniacului

a) cu compuşi monohalogenaţi alifatici – se formează monoamine

b) cu compuşi dihalogenaţi alifatici – se formează diamine

c) cu compuşi halogenaţi aromatici – reacţia nu are loc decât în prezenţa unui catalizator de Cu fin divizat, la temperatură înaltă, (halogenul este nereactiv).

(C6H5 – Br)Clorul din clorobenzen se substituie mult mai greu.

2. Reacţii de reducere

a) reducerea nitroderivaţilor – se formează amine primare.

b) reducerea nitrililor – se formează amine primare.

4

c) reducerea amidelor

d) reducerea oximelor – se formează amine primare.

e) reducerea iminelor – se formează amine primare.

3.Degradarea Hofmann a amidelor – se formează amine primare.

R–CONH2 + NaBrO R–NH2 + NaBr + CO2

Proprietăţi fizice

Stare de agregare Aminele inferioare sunt gaze cu miros de amoniac. Aminele mijlocii sunt lichide cu miros neplăcut de peşte.

5

Aminele superioare sunt solide.Au temperaturi de fierbere mai scăzute decât alcoolii.SolubilitateAminele inferioare sunt solubile în apă; solubilitatea scade cu creşterea masei moleculare.Solubilitatea se datorează faptului că aminele primare şi secundare formează legături de hidrogen

mai slabe decât în alcooli: N.......H–N....Aminele aromatice sunt puţin solubile în apă.

Proprietăţi chimice

1. Reacţia cu acizi minerali (HCl; H2SO4) – se formează săruri de amoniu solubile în apă. Transformarea aminelor în sărurile lor solubile serveşte la separarea aminelor din amestecuri cu ajutorul substanţelor neutre.

2. Reacţia de acilare (protejează grupele amino în reacţiile de oxidare, nitrare, halogenare). Aminele primare şi aminele secundare formează amine substituite. Aminele terţiare formează săruri de amoniu.

a) cu acizi carboxilici

R–NH2 + R’–COOH → R–NHCOR’ + H2O

R2NH + R’–COOH → R2NCOR’ + H2O

b) cu cloruri acide

R–NH2 + R’–COCl → R–NHCOR’ + HCl

R2NH + R’–COCl → R2NCOR’ + HCl

c) cu anhidride acide

6

d) cu esteri

3. Reacţia cu acidul azotos (HNO2)

A. aminele primare

a) alifatice – se formează alcooli

b) aromatice – se formează săruri de diazoniu.

B. aminele secundare alifatice şi aromatice – se formează nitrozamine (lichide uleioase de culoare galbenă, insolubile în apă, extrem de toxice).

R2NH + HONO → R2N–NO + H2O

(CH3)2NH + HONO → (CH3)2N–NO + H2Odimetilnitrozamină

C. aminele terţiare

a) alifatice – la echilibru, rezultă un amestec de amine terţiare, sărurile lor şi un compus nitrozamoniu care se descompune la încălzire cu un acid diluat

b) aromatice – se formează nitrozamine aromatice.

4. Reacţii de condensare cu compuşi carbonilici – se formează imine.

5. Reacţii pe nucleul aromatic.Grupa –NH2 este substituent de ordinul I şi orientează substituţia electrofilă în poziţiile orto şi para.

a) Reacţia de halogenare7

b) Reacţia de sulfonare – se formează acid p-anilinsulfonic (acid sulfanilic).

c) Reacţia de nitrare. Nu are loc direct deoarece este însoţită de oxidare.

Reprezentanţi

Metilamina, CH3–NH2, este un gaz cu miros de amoniac. Se găseşte în cantităţi mici în unele plante. Este folosită ca solvent în sinteza organică, la sinteza medicamentului adrenalină, coloranţilor şi insecticidelor.

Etilamina, CH3–CH2–NH2, se utilizează ca solvent în industria petrolului şi în sinteza organică.Dimetilamina, (CH3)2NH, se găseşte împreună cu trimetilamina în deşeurile de peşte care iau

naştere, în general, prin descompunerea proteinelor. Dimetilamina este folosită la obţinerea acceleratorilor de vulcanizare şi a unor medicamente.

Dietilamina, (C2H5)2NH este folosită la sinteza unor medicamente (novocaină, antimalarice).Anilina, fenilamina, C6H5–NH2, o fost pusă în evidenţă pentru prima dată în 1826, la distilarea

uscată a indigoului (în portugheză numit anil) şi apoi în gudroanele rezultate la distilarea uscată a cărbunilor (1834).

Anilina este un lichid incolor (t.f. = 1840C) care se colorează în galben în contact cu aerul şi apoi în brun, datorită oxidării.

Este miscibilă cu acetona, etanolul, benzenul, eterul etilic. Este insolubilă în mulţi solvenţi organici.

8

Cu hipoclorit de calciu se colorează în violet (reacţie de identificare) Cu KMnO4 / H2SO4 se colorează în verde, apoi în albastru-negru, formând un colorant numit negru

de anilină Cu HCl şi H2SO4 formează săruri care colorează lemnul în galben Cu aldehidele aromatice formează baze Schiff.

Derivaţii acetanilidei, p-etoxiacetanilida (fenacetina) şi p-hidroxiacetanilida (paracetamol) sunt substanţe active care intră în formula unor medicamente cu acţiune analgezică şi antipiretică.

Inhalată este toxică!Anilina este folosită la sinteza intermediarilor, a coloranţilor, a acceleratorilor de vulcanizare, a unor

mase plastice şi a unor medicamente.Derivatul său acetilat, acetanilida, numită antifebrină, are proprietăţi antipiretice.

o- şi p-Toluidină, CH3–C6H4–NH2, sunt folosite la fabricarea coloranţilor.

Amfetamina (Benzedrina), 2-amino-1-fenilpropan

Metamfetamina (Metedrina), 2-metilamino-1-fenilpropan

Sunt amine sintetice, stimulante ale SNC. Reduc oboseala şi foamea prin creşterea nivelului de glucoză din sânge. De aceea sunt folosite în combaterea depresiilor uşoare şi la reducerea hiperactivităţii la copii.

Putresceina, H2N–(CH2)4–NH2, (tetrametilendiamina), este un compus cristalin, rezultat la descompunerea proteinelor.

Cadaverina, H2N–(CH2)5–NH2, (pentametilendiamina), este un compus lichid, produs la descompunerea bacteriană a lisinei; este toxică.

Toluendiaminele sunt toxice. 2,4-Toluendiamina este cancerigenă pentru animalele de laborator.

COMPUŞI DIAZOICI AROMATICI(SĂRURI DE ARENDIAZONIU)Ar–N=N–OH (Cl-, NO3

-, HSO3-)

Nomenclatură

Compuşii diazoici sunt denumiţi ca hidrocarburi ca hidroxizi sau săruri ale unui cation numit diazoniu.

Numele hidrocarburii corespunzătoare radicalului aren (Ar) este precedat de numele anionului şi urmat de sufixul diazoniu.

9

C6H5–N=N–OH hidroxid de benzendiazoniuC6H5–N=N–Cl clorură de benzendiazoniuC6H5–N=N–OSO3H sulfat de benzendiazoniu

Structură

Pentru reprezentarea compuşilor diazoici se folosesc două formule:

Ionică Covalentă Ar–N=N–X

Metode de obţinere

Diazotarea aminelor aromatice


Compuşii diazoici sunt solizi, incolori, solubili în apă, mai puţin solubili în solvenţi organici. În stare anhidră sunt foarte instabili şi explodează la şoc, cu excepţia borofluorurilor de diazoniu. În soluţie apoasă se descompun la temperatura camerei.


1. Reacţia de cuplare

a) cu fenoli – se formează azoderivaţi

b) cu amine terţiare aromatice – se formează aminoazoderivaţi

2. Reacţia de hidroliză – se formează fenoli

3. Reacţia cu cianură cuproasă – se formează nitrili aromatici

10

4. Reacţia de formare a derivaţilor halogenaţi aromatici

ARILHIDRAZINE

Sunt compuşi de substituţie ai hidrazinei cu radicali aril.a) Monoarilhidrazine: Ar – NH – NH2

b) Diarilhidrazine Nesimetrice: Ar2N–NH2

Simetrice: Ar–NH–NH–Ar c) Tetraarilhidrazine: (Ar)2N–N(Ar)2

Reprezentanţi

Fenilhidrazina, C6H5–NH–NH2. Este un lichid incolor, care se descompune la temperatura de fierbere. Proaspăt distilată la vid este slab galbenă; prin expunere la aer se colorează rapid în roşu-brun.

Este foarte toxică!În funcţie de natura reactanţilor cu care vine în contact poate avea caracter acid, bazic, reducător sau

oxidant. Cu aldehidele şi cetonele, prin încălzire, formează fenilhidrazone frumos cristalizate. Cu hidraţii de carbon formează osazone. Sub formă de 2,4-dinitrofenilhidrazină, compus cristalin de culoare roşie, este folosită la

identificarea şi dozarea compuşilor carbonilici.

Tetrafenilhidrazina, (C6H5)2N–N(C6H5)2 este un compus cristalin, incolor, care prin dizolvare în toluen şi încălzire devine verde-brun.

OXIME

Sunt considerate derivaţi funcţionali ai aldehidelor şi cetonelor, rezultaţi prin condensarea acestora cu hidroxilamină.

R–CH=N–OH aldoximă

11

COMPUŞI AZOICI

A. AROMATICI

Ar–N=N–Ar azoderivaţi

Ar–NH–NH–Ar hidrazoderivaţi

Ex.

Metode de obţinere

1. Reducerea nitroderivaţilor aromatici în mediu alcalin, urmată de oxidare.

2. Condensarea nitrozoderivaţilor aromatici cu amine aromatice primare.

12

3. Cuplarea compuşilor diazoici cu fenoli.

4. Cuplarea compuşilor diazoici cu amine aromatice.


Azoderivaţii aromatici sunt compuşi solizi, coloraţi, puţin solubili în apă.


1. Reducerea – se formează compuşi hidrazoici (incolori).

2. Oxidarea

a) cu oxidanţi slabi

b) cu oxidanţi puternici

B. ALIFATICI

Azoderivaţi. Hidrazoderivaţi.

Nu se pot obţine prin reducerea nitroderivaţilor alifatici în mediu bazic Se pot obţine prin oxidarea hidrazinei, urmată de alchilare.

13

Azoderivaţii alifatici inferiori sunt compuşi gazoşi, instabili termic.

NITRODERIVAŢI

Nitroderivaţii conţin în molecula lor una sau mai multe grupe nitro –NO2, atomul de azot fiind legat de un atom de carbon.

Clasificare

După natura radicalului hidrocarbonat, în: Alifatici

primari: R–CH2–NO2

secundari R2CH–NO2

terţiari R3C–NO2

Aromatici: Ar–NO2

Nomenclatură

Denumirea unui nitroderivat se obtine prin adăugarea prefixului nitro la numele hidrocarburii de la care derivă.Ex.

CH3–NO2 nitrometan

Structură

Prin difracţia razelor X s-a arătat că în grupa nitro nu există legături duble şi simple, electronii fiind localizaţi între cei 3 atomi. Există o conjugare izovalentă care face ca legăturile să fie egale şi echivalente între ele.

Grupa –NO2 este polară. Grupa –NO2 are efect acidifiant asupra atomilor de hidrogen din poziţia α din nitroalcani.

14

Metode de obţinere

Agenţii de nitrare sunt:1) Cationul nitroniu, NO2 +, în cazul nitrării în fază lichidă, la temperatură joasă.2) Molecula de dioxid de azot, în cazul nitrării în fază lichidă, la temperatură înaltă.

Agentul de nitrare electrofil rezultă dintr-un amestec de acid azotic şi acid sulfuric.

1.Nitrarea hidrocarburilor saturate.

2. Nitrarea hidrocarburilor aromatice.Reprezintă una din reacţiile cele mai importante ale chimiei compuşilor organici aromatici deoarece

nitroderivaţii constituie material de bază pentru sinteze de alţi compuşi aromatici cu azot. Prin intermediul aminelor şi sărurilor de diazoniu se introduc diferite grupe funcţionale pe inelul aromatic.

Grupa –NO2 este un substituent de ordinul II care dezactivează nucleul aromatic şi orientează ceilalţi substituenţi în poziţia meta.

15


Nitroderivaţii alifatici sunt lichide cu p.f. ridicate, sau solide frumos cristalizate. Nitroderivaţii aromatici au miros specific de migdale amare, sunt coloraţi slab în galben. Temperaturile de fierbere şi de topire cresc cu creşterea numărului de grupe nitro în moleculă. Sunt insolubili în apă, uşor solubili în alcool, eter, benzen. Sunt substanţe toxice; la încălzire la temperaturi înalte (mai ales polinitroderivaţii) se descompun

violent, exploziv.


1. Reacţia de reducere

Reprezentanţi

Nitrometanul, CH3–NO2, este un lichid cu utilizări reduse. Se foloseşte ca solvent pentru unele răşini sintetice.

Nitrobenzenul, C6H5–NO2, este un lichid gălbui, cu miros de migdale amare, toxic, mai ales în stare de vapori. Se foloseşte ca materie primă pentru obţinerea anilinei şi benzidinei, iar ca substanţă odorantă, sub numele de esenţă de mirban.m-Dinitrobenzenul, C6H4(NO2)2, este folosit la obţinerea m-fenilendiaminei şi a m-nitroanilinei.

2,4,6-Trinitrotoluenul (Trotilul), C6H2(NO2)3CH3 este un compus cristalin gălbui. Este foarte stabil, se păstrează indiferent de condiţiile de temperatură şi umiditate, fără a se degrada. Este exploziv, dar numai după amorsare. Se foloseşte în proiectilele de artilerie sau bombele de avion.

2,4,5-Trinitrofenolul (Acid picric), C6H2(NO2)3OH este un solid de culoare galbenă, exploziv. Se foloseşte la identificarea hidrocarburilor aromatice cu care formează complecşi cu transfer de sarcină, numiţi picraţi.

NITROZODERIVAŢI

Conţin în moleculă grupa funcţională nitrozo –NO.

16

Sunt izolabili doar nitrozoderivaţii alifatici terţiari (R3C–NO) şi cei aromatici terţiari. Nitrozoderivaţii primari şi secundari sunt instabili şi trec în formele tautomere mai stabile,

izonitroderivaţi.

Metode de obţinere

1. Nitrozarea hidrocarburilor alifatice.

R–H + NOCl → R–NO + HCl clorura de nitrozil

2. Nitrozarea hidroacrburilor aromatice.


Nitrozoderivaţi alifatici sunt coloraţi în albastru intens. Nitrozoderivaţii aromatici sunt coloraţi în verde. Nitrobenzenul în topitură, soluţie sau vapori este un monomer colorat în verde. Au miros înţepător, neplăcut.


Nitrozoderivaţii sunt mai reactivi decât nitroderivaţii şi de aceea nu se pot conserva timp îndelungat.

1. Oxidarea cu agenţi oxidanţi (HNO3, H2O2, KMnO4) – se formează nitroderivaţi.

R–NO + [O] → R–NO2

2. Reducerea cu hidrogen în stare născândă – se formează amine.

3. Reacţia de condensare.

a) cu anilină – se formează azobenzen.

b) cu fenilhidoxilamină – se formează azoxibenzen.

17

COMPUŞI ORGANICI CU SULF

Sulful, situat în grupa a VI–a principală a sistemului periodic, ar trebui să formeze compuşi organici asemănători celor cu oxigen. Unii compuşi organici cu sulf au corespondenţă celor cu oxigen, alţii nu. Aceasta se datorează caracterului electronegativ mai slab al sulfului comparativ cu oxigenul. Legătura C–S este mai slab polară decât legătura C–O. Sulful are o tendinţă mai scăzută decât oxigenul de a forma legături stabile.

Clasificare

Monosubstituiţi (Tioli) Disubstituiţi (Tioeteri sau sulfuri) Monooxigenaţi (Sulfoxizi) Dioxigenaţi (Sulfone)

DENUMIRE FORMULĂ STRUCTURALĂTioalcool (alchilmercaptan) R–SH Tiofenol (Arilmercaptan) Ar–SHTioaldehidă

Tiocetonă

Tioeter (sulfură) R–S–RPolisulfură R – (S)n – R Sulfoxid

Sulfonă

Sare de sulfoniu

Acid sulfenic R–SOH Acid sulfinic R–SO2HAcid sulfonic R–SO3HSulfonamidă R–SO2NH2

Sulfoclorură (Clorura acidului sulfonic) R–SO2ClAcid tioic

Acid ditioic

Acid sulfuros H2SO3

Acid sulfuric H2SO4

18

Ex. CH3SHmetantiolC2H5SH etantiolC3H4SH 1-propantiol

TIOLI (MERCAPTANI), R–SH, Ar–SH

Sunt derivaţi ai hidrogenului sulfurat, H2S, aşa cum alcoolii sunt derivaţi ai apei, H2O. Conţin în moleculă grupa caracteristică –SH.

Tiolii se găsesc în ţiţei (câteva procente), alături de alţi compuşi cu sulf şi sunt nedoriţi datorită acţiunii lor corozive.

Ex:

Metode de obţinere

1. Tratarea alcoolilor cu pentaclorură de fosfor.

5R–CH2–OH + P2S5 → 5R–CH2–OH + P2O5

2. Tratarea alcoolilor cu hidrogen sulfurat.

3. Reacţia compuşilor organo-magnezieni cu sulf.

4. Reacţia compuşilor halogenaţi alifatici cu tiouree.

19


Tiolii sunt substanţe lichide cu t.f. mai mici decât ale alcoolilor corespunzători deoarece nu formează decât legături de hidrogen foarte slabe cu atomii de sulf.

Termenii inferiori au o solubilitate mică în apă. Termenii superiori au o solubilitate mare în solvenţi organici. Au miros specific neplăcut foarte

persistent. Se utilizează pentru odorarea unor hidrocarburi saturate inferioare.


1. Caracterul acid. Reacţia cu baze. Se formează mercaptide (săruri solubile în apă ale tioalcoolilor). Tiolii au caracter acid mai pronunţat decât alcoolii (H2S este un acid mai tare decât H2O).

R–SH + NaOH → R–S- Na+ + H2Oacid tare bază tare bază slabă acid slab2 R–SH + HgO → (RS)2Hg + H2O

Denumirea de mercaptide provine din latinescul „mercurium captans” (reţine mercurul) şi se bazează pe proprietatea tioalcoolilor de a forma cu mercurul compuşi insolubili.

2. Reacţia de oxidare

a) cu O2, I2 – se formează disulfuri.

2R–SH + O2 → R–S–S–R + H2O2 2 R – SH + I2 → R – S – S – R + 2HI

b) cu HNO3; KMnO4; H2O2 – se formează acizi sulfonici.

3. Reacţia cu compuşi carbonilici (adiţie)

20

TIOETERI

Tioeterii (sulfurile) pot fi considerate ca derivaţi ai tiolilor; conţin doi radicali organici legaţi de acelaşi atom de sulf.

Nomenclatură

Sulfurile se pot denumi cu un prefix alchiltio sau aciltio (în loc de alchiloxi sau aciloxi de la eteri).

Clasificare

aciclice ciclice

TIOETERI ACICLICI

CH3–S–CH3 dimetiltioeter (dimetilsulfură)CH3–S–CH2–CH2–CH3 metil-propil-sulfură

Metode de obţinere

1. Condensarea compuşilor halogenaţi alifatici sau a sulfaţilor de alchil cu sulfuri alcaline

2 R–X + Na2S → R–S–R + 2NaXsulfură simetrică

2 R–O–SO3 + Na2S → R–S–R + Na2SO4

2. Condensarea compuşilor halogenaţi saturaţi cu mercaptide

R–X + R’–S- Na+ → R–S–R’ + NaX (X = I, Br)R–X + Ar–S- Na+ → R–S–Ar + NaXR – S-Na+ + (CH3O)2SO2 → R–S–CH3 + CH3OSO3Na

Ex. CH3–Br + C2H5–S-Na+ → CH3–S– C2H5 + NaBr

3. Reacţia eterilor cu pentasulfură de fosfor

5 R–O–R + P2S5 → 5 R–S–R + P2O5

4. Adiţia tioalcoolilor la alchene

R–CH=CH2 + R’–SH → R’–CH2–CH2–S–R’

5. Adiţia hidrogenului sulfurat la epoxizi

21

(β, β’-diclorodietilsulfură, sulfură de etil diclorată)

Iperita este un compus uleios, cu acţiune vezicantă asupra pielii, folosit ca gaz de luptă în primul război mondial. Hipocloritul de sodiu (NaOCl) transformă iperita într-un sulfoxid netoxic.

TIOETERI CICLICI


Tioeterii sunt compuşi lichizi, insolubili în apă, solubili în solvenţi organici. Au temperaturile de fierbere mai mari decât ale eterilor corespunzători. Au miros eterat.


1.Reacţia de desulfurare prin reducere cu H2 / Ni Raney – se formează hidrocarburi.

2. Reacţia de alchilare cu compuşi halogenaţi alifatici – se formează săruri şi baze de sulfoniu

(hidroxid de trialchilsulfoniu)

3. Reacţia de oxidare (H2O2 / AcOH; KMnO4; HNO3; H2SO4)

DISULFURI. POLISULFURI

22

Disulfurile, trisulfurile....polisulfurile se denumesc folosind prefixele ditio, tritio....politio. Disulfurile pot fi considerate ca esteri ai acidului sulfenic, R–SOH, cu tiolii (R–SH).

Ex. CH3–S–S–S–CH2–CH2–CH3 1-(metiltritio)propanCH3–S–S–CH3 dimetil-disulfură (DMDS)CH3–S–S–C2H5 etil-metil-disulfurăC6H5–S–S–C6H5 difenil-disulfură

Disulfurile de alchil inferioare sunt lichide cu miros de usturoi.

Disulfura de alil, (CH2=CH–CH2)2S, se găseşte în usturoi („Allium sativum”).Monosulfoxidul disulfurii de alil, Alicina, este un antibiotic care se găseşte tot în usturoi.

SULFOXIZI. SULFONE

Ex.CH3–SO–CH3 dimetil-sulfoxidC6H5–SO2–C6 H5 dimetilsulfonă

Structură

Metode de obţinere

1. Oxidarea tioeterilor (sulfurilor)23

2. Din arilsulfocloruri sau acizi sulfonici, prin încălzire îndelungată cu hidrocarburi aromatice, în prezenţa AlCl3.

Reprezentanţi

Dimetilsulfoxidul, DMSO, (CH3)2SO, este un lichid incolor (t.f.=1890C), miscibil cu apa şi total solubil în eter şi solvenţi organici (cu excepţia hidrocarburilor saturate). Este inodor. Trece uşor prin piele, putând antrena alte molecule organice. Constituie o cale posibilă pentru a elibera medicamentele care conţin compuşi ce pot fi distruşi în sistemul digestiv, în sânge. Această cale nu poate fi generalizată însă datorită efectelor toxice ale solventului. Pe de altă parte, DMSO este redus în organism la dimetilsulfură, cu miros foarte urât.

ACIZI SULFINICI. R–SO2H

Acizii sulfinici alifatici sunt instabili, se autooxidează şi se reduc cu uşurinţă, de aceea nu se pot izola.

Sunt compuşi solizi, incolori sau gălbui, solubili în apă; au miros dezagreabil şi sunt foarte toxici.

ACIZI SULFONICI. R–SO3H. Ar–SO3H

Nomenclatură

Denumirea acizilor sulfonici se obţin prin adăugarea sufixului sulfonic la numele hidrocarburii pe care se grefează grupa sulfonică, precedat de cuvântul acid.

Este necesară deosebirea acizilor sulfonici (sulful este legat direct de carbon) de esterii acidului sulfuric (sulful este legat de oxigen).

Ar(R)–SO3H acidR–O–SO3H ester

A. ACIZII SULFONICI ALIFATICI. R–SO3H

DENUMIRE STRUCTURĂAcid propansulfonic CH3–CH2–CH2–SO3HAcid metansulfonic CH3–SO3HAcid etansulfonic CH3–CH2–SO3H

Metode de obţinere

1. Oxidarea energică a tiolilor

24

2. Sulfoclorurarea hidrocarburilor

3. Sulfoxidarea hidrocarburilor

B. ACIZII SULFONICI AROMATICI. Ar–SO3H

Au o importanţă mai mare decât cei alifatici datorită utilizărilor lor numeroase.

Metode de obţinere

1. Sulfonarea directă a hidrocarburilor aromatice

Ar–H + H2SO4 (conc.) → Ar–SO3H + H2OEx.

25


Acizii sulfonici aromatici sunt substanţe solide, frumos cristalizate, higroscopice, solubile în apă, insolubile în solvenţi organici uzuali.

Sunt acizi tari, cu o tărie comparabilă cu a acidului sulfuric şi acidului periodic Nu pot fi distilaţi deoarece se descompun.

Sărurile lor sunt solubile în apă.


1.Desulfonarea – se formează hidrocarburi aromatice

2.Topirea alcalină – se formează fenoli

3.Topirea cu cianuri alcaline – se formează nitrili

4.Reacţia cu pentaclorura de fosfor – se formează sulfocloruri

Sulfoclorurile aromatice sunt intermediari în multe sinteze organice.

26

Sulfonamidele (sulfamidele), amide ale acizilor sulfonici, sunt substanţe solide, frumos cristalizate, cu temperaturi de topire nete. În 1908 a fost sintetizat un compus nou, p-aminobenzensulfonamidă, care a trecut însă neobservat. În 1938, G. Domagk a primit premiul Nobel pentru descoperirea acţiunii antibacteriene a unei noi sulfamide: „prontozilul roşu”.

Sulfanilamida a fost introdusă în terapeutică sub numele de „prontozilul alb”.

Un număr important de medicamente bacteriostatice sunt compuşi derivaţi de la sulfonamide, cu formula generală:

Dintre arilsulfocloruri, toluensulfoclorurile (orto- şi para-) au importanţă practică deosebită.o-Toluensulfonilclorura este un produs lichid, folosit la sinteza zaharinei (o sulfimidă benzoică).

27

Sarea de sodiu a zaharinei este solubilă în apă, de aceea zaharina se comercializează pentru gustul ei dulce. Este de 500 de ori mai dulce decât zaharoza. A fost descoperită în 1879 de Ira Remsen şi folosită ca edulcorant de către diabetici şi supraponderali. Din 1960 a fost suspectată de acţiune cancerigenă. Testările pe şoareci au arătat că nu induce cancerul, dar că, în cantităţi mari, accelerează diviziunea celulelor.p-Toluensulfonilclorura este un produs solid, folosit la sinteza p-toluenclorosulfonamidei sodate, numită cloramina T.

Cloramina T are acţiune dezinfectantă datorită punerii în libertate a acidului hipocloros (HClO). Este folosită la dezinfectarea rănilor şi la sterilizarea apei de băut.

p-Toluensulfonilclorura se numeşte scurt tosilclorură (p-toluensulfonilul se numeşte grupă tosil).

AMINOACIZI

Definiţie

Aminoacizii pot fi consideraţi derivaţi funcţionali ai acizilor mono- şi policarboxilici în care unul sau mai mulţi atomi de hidrogen sunt înlocuiţi cu grupe –NH2.

Nomenclatură

Denumirea aminoacizilor se obţine prin adăugarea prefixului amino la numele acidului, precizând poziţia grupelor amino faţă de grupa carboxil prin cifre sau litere greceşti.

Clasificare

Denumire aminoacid Structură aminoacidAcizi monoamino-monocarboxilici (caracter neutru)

Acid α-aminoacetic, glicocol, glicină

Acid α-aminopropionic, α-alanină

Acid α-amino-3-metilbutanoic,

28

Acid α-aminoizovalerianic, valină*Acid α-aminoizocapronic, leucină*

Acid α-amino-β-metilvalerianic, izoleucină*

Acid β-fenil-α-aminopropionic, fenilalanină*

Acizi monoamino-dicarboxilici (caracter acid)Acid aminosuccinic, acid asparagic, acid aspartic

Acid α-aminoglutaric, acid glutamic

Acizi diamino-monocarboxilici (caracter bazic)Acid α, δ-diaminovalerianic, ornitină

Acid α, ε-diaminocapronic, lisină*

Acid -α-amino-δ-guanidinovalerianic, arginină*

HidroxiaminoaciziAcid α-amino-β-hidroxipropionic, serină

Acid β-hidroxi-α-aminobutiric, treonină*

p-Hidroxifenilalanină, tirosină

TioaminoaciziAcid α-amino-β-tiopropionic, cisteină

Acid di(α-amino-β-tiopropionic), cistină

Acid α-amino-γ-S-metil-tiobutiric), metionină*

Aminoacizi heterociclici

29

Acid pirolidin-α-carboxilic, prolină

Acid 4-hidroxipirolidin-2-carboxilic, hidroxiprolină

Imidazolilalanină, histidină*

β-Indolilalanină, triptofan*

Aminoacizii formulaţi mai sus reprezintă principalii aminoacizi care intră în constituţia proteinelor. Până în prezent s-au izolat circa 50 de aminoacizi naturali.

Aminoacizii pot fi sintetizaţi de organismele vii, plante sau animale. Aminoacizii care nu sunt sintetizaţi de organismul animal şi trebuie introduşi prin hrană se numesc esenţiali. Aminoacizii sintetizaţi de organism se numesc neesenţiali.

Pentru omul adult sunt necesari următorii 10 aminoacizi esenţiali: valină, leucină, izoleucină, fenilalanină, triptofan, treonină, lisină, metionină, arginină, histidină, furnizaţi zilnic prin hrană. Spre deosebire de lipide şi glucide, în organism nu se fac rezerve de aminoacizi.

Aminoacizii esenţiali nu se pot înlocui unii pe alţii.

Structură

Aminoacizii au în molecula lor o grupă funcţională acidă (grupa –COOH) şi o funcţiune bazică (grupa –NH2). Cele două grupe se neutralizează reciproc, intramolecular.

Aminoacizii au structură dipolară, de amfion.

Datorită structurii dipolare, aminoacizii au caracter amfoter. În mediu acid se comportă ca baze; captează protoni şi trec în cationi. În mediu bazic se comportă ca acizi; cedează protoni şi trec în anioni.În ambele cazuri pH-ul nu se schimbă. Soluţiile poase ale aminoacizilor au rol de soluţii tampon

(păstrează constant pH-ul soluţiei).

Metode de obţinere

30

1. Hidroliza acidă (H2SO4; HCl), bazică sau enzimatică a proteinelor – se formează 20-25 aminoacizi

2. Aminarea acizilor halogenaţi

3. Sinteza Gabriel

4. Reacţia cianhidrinelor aldehidelor şi cetonelor cu amoniac – se formează α-aminoacizi

5. Reducerea oximelor acizilor cetonici

6. Adiţia amoniacului la dubla legătură a acizilor dicarboxilici nesaturaţi

7. Sinteza de β-aminoacizi

31

a) β-alanina este singurul β-aminoacid cunoscut

b) Degradarea Hofmann a monoamidelor acizilor dicarboxilici


Aminoacizii sunt substanţe solide, cristaline, cu p.t. mult mai ridicate decât ale acizilor corespunzători datorită structurii lor amfionice.

Nu pot fi distilaţi deoarece se descompun la punctul de topire.Sunt solubili în apă, puţin solubili sau insolubili în solvenţi organici.Unii aminoacizi au gust dulce.Toţi aminoacizii naturali sunt optic activi, cu excepţia glicocolului şi fac parte din seria L, adică au

grupa –NH2 în stânga catenei, în reprezentarea prin formulele plane.Există şi aminoacizi cu configuraţia D.Proprietăţi chimice

A. Caracterul amfoter

Aminoacizii au proprietăţi chimice determinate de prezenţa celor două grupe funcţionale –COOH şi –NH2. În stare solidă, aminoacizii se află sub formă de amfioni. Astfel, în soluţie apoasă există la echilibru cei 3 ioni ai aminoacidului, din care forma amfionică în exces. Existenţa acestor ioni explică solubilitatea în apă şi nevolatilitatea aminoacizilor.

În mediu puternic acid toţi aminoacizii se găsesc sub formă de cationi.

În mediu puternic bazic toţi aminoacizii se găsesc sub formă de anioni. În mediu neutru există sub formă de saruri interne, numite zwitterioni (amfioni) sau ioni dipolari.

Aminoacizii pot da săruri atât cu acizii, cât şi cu bazele, ei sunt amfoteri.Există o valoare intermediară de pH, numit punct izoelectric (pI), la care concentraţia de anioni şi

cationi este egală şi predomină forma amfionică sau dipolară. Valoarea punctului izoelectric depinde de

32

structura aminoacidului, adica de prezenţa unei grupe –NH2 sau –COOH suplimentare. La punctul izoelectric solubilitatea aminoacizilor în apă este minimă.

B. Reacţii datorate grupei carboxil

1. Reacţia cu pentaclorură de fosfor – se formează cloruri acide

2. Reacţia de esterificare

3. Decarboxilarea – se formează amine primare

4. Reducerea – se formează aminoalcooli

C. Reacţii datorate grupei amino

1. Acilarea – se formează N-acilaminoacizi.

a) cu cloruri acide (CH3COCl = clorura de acetil, C6H5COCl = clorura de benzoil).

b) cu anhidride acide

2. N-alchilarea cu sulfat de metil

3. Desaminarea cu acid azotos – se formează hidroxiacizi (Metoda van Slyke).

33

4. Reacţia cu clorura (bromura) de nitrozil – se formează α-cloro(bromo)acizi

5. Încălzirea cu acid iodhidric – se formează acizi carboxilici

6.Condensarea cu aldehide – se formează imine.

D. Reacţii datorate ambelor grupe funcţionale

1. Reacţia cu metale grele – se formează săruri complexe interne (săruri chelatice)

2. Trialchilarea – se formează betaine (trialchilderivaţi ai aminoacizilor)

3. Comportarea termică – depinde de poziţia grupei amino faţă de grupa carboxil.

a) α-amioacizii – suferă reacţii de condensare

Prin eliminarea unei molecule de apă intermolecular rezultă o dipeptidă în care se găseşte o legătură amidică, –CO–NH2, numită legătură peptidică.

Prin eliminarea a două molecule de apă intermolecular – se formează compuşi ciclici derivaţi de la piperazină.

b) β-aminoacizii34

Prin eliminarea intramoleculară a amoniacului – se formează acizi α, β-nesaturaţi

c) γ şi δ-aminoacizi

Prin eliminarea intramoleculară a apei are loc o ciclizare – se formează lactame

4. Reacţia cu ninhidrina (o tricetonă) – reacţie de identificare şi dozare. Este caracteristică α-aminoacizilor – apare o coloratie albastru-violet, cu excepţia prolinei care formează o coloraţie galbenă.

Reprezentanţi

Glicocol, glicină (acid aminoacetic) a fost denumit astfel datorită gustului său dulce (glycos = dulce; colta = clei).

α-alanina (acid α-aminopropionic) = componentă normală a tuturor proteinelor.β-alanina (acid β-aminopropionic) – se obţine numai prin sinteză; este folosit ca antagonist al

bufeurilor de căldură la menopauză.Acidul asparagic şi acidul glutamic sunt componente foarte răspândite ale proteinelor.Acidul antranilic (acid o-aminobenzoic) se găseşte sub formă de ester metilic (antraniliat de metil)

în uleiul din flori de iasomie, portocale şi tuberoză. Preparat sintetic, se foloseşte în parfumerie.Acidul meclofenic (acid N-(2,6-dicloro-m-tolil)antranilic) este un antiinflamator nesteroidian. El

inhibă sinteza de prostaglandine prin blocarea ciclooxigenazei.

Acidul m-aminobenzoic se foloseşte la obţinerea unor coloranţi azoici.Acidul p-aminobenzoic (PAB) este factor de creştere pentru numeroase microorganisme. Face parte

din grupa vitaminelor H. Intră în constituţia acidului folic.Esterii săi au proprietăţi anestezice.Esterul etilic se numeşte anestezină (benzocaină) = anestezic local, liposolubil.

35

Esterul acidului p-aminobenzoic cu dietilaminoetanolul se numeşte novocaină (procaină) şi se foloseşte sub formă de clorhidrat.

AMINOALCOOLI

Aminoalcoolii conţin în molecula lor, pe lângă grupe –NH2, şi grupe –OH.

Nomenclatură

Se denumesc prin adăugarea sufixului ol la numele hidrocarburii, urmat de sufixul amină.

Metode de obţinere

1. Tratarea oxidului de etilenă cu soluţie apoasă de amoniac

2. Hidrogenarea catalitică a aminoesterilor

36


Termenii inferiori sunt lichide vâscoase, higroscopice, solubile în apă, cu p.f. ridicate datorită asocierilor moleculare prin legături de hidrogen.


1. Reacţia de N-acilare

2. Reacţia cu sodiu metalic – se formează alcoxizi

3. Reacţia cu clorură de tionil – se formează cloroalchilamine

N(CH2–CH2–OH)3 + 3 SOCl2 → N(CH2–CH2–Cl)3 2,2’,2”-tricloro-trietilamină

4.Tratarea cu acid sulfuric – se formează imine

Reprezentanţi

Etanolamina, (2-aminoetanol, colamina) este o componentă a fosfatidelor; rezultă prin decarboxilarea enzimatică a serinei.

Colina este una din vitaminele grupei B. Derivatul acetilat al colinei, acetilcolina, este un mediator chimic al sistemului nervos parasimpatic.

Dietanolamina, prin deshidratare intramoleculară, conduce la morfolină (un compus heterociclic).

37

Trietanolamina formează săpunuri neutre cu acizii graşi superiori. Săpunurile sunt folosite ca emulgatori în industria textilă, a pielăriei şi în cosmetică.

Propranololul, (1-(izopropilamino)-3-(1-naftiloxi)-2-propanol), are acţiune antihipertensivă.

AMINOFENOLI

Metode de obţinere

1. Obţinerea o- şi p-aminofenolilor prin reducerea o- şi p-nitrofenolilor (sau nitrozofenolilor).

2. Obţinerea m-aminofenolilor


Sunt substanţe solide, puţin solubile în apă, solubile în mediu acid sau bazic.


1. Datorită proprietăţilor slab bazice formează săruri cu acizii tari

2. Datorită proprietăţilor slab acide formează fenoxizi cu hidroxizii alcalini

3. N-Alchilarea

4. N-Acilarea

5. Oxidarea izomerilor orto şi para – se formează chinone

6. Datorită proprietăţilor lor reducătoare, se folosesc ca revelatori fotografici

Reprezentanţi

m-Aminofenolul este folosit la sinteza acidului p-aminosalicilic (PAS), tuberculostatic.p-Aminofenolul este folosit ca revelator fotografic, la colorarea blănurilor.

38

Eterul etilic al p-aminofenolului (p-etoxianilina), Fenetidina, prin acetilare trece în Fenacetină, cu acţiune analgezică şi antipiretică.

Prin acetilarea p-aminofenolului se formează N-(p-hidroxifenil)acetamida, paracetamolul, cu acţiune analgezică şi antipiretică.

Adrenalina, (epinefrina), este un hormon secretat de medulosuprarenală; reglează tensiunea arterială şi metabolismul glucidic acţionând antagonist cu insulina.

HIDRAŢI DE CARBON

Hidraţii de carbon sau zaharidele reprezintă o clasă vastă de de produşi naturali care intră în compoziţia oricărei celule vii, fiind un element structural al acizilor nucleici.

Hidraţii de carbon, alături de grăsimi, proteine, vitamine şi unele săruri minerale, sunt componente esenţiale ale hranei. Spre deosebire de proteine, care trebuie resintetizate continuu, hidraţii de carbon pot fi depozitaţi în organismele vii sub formă de polizaharide de rezervă (glicogen în regnul animal şi amidon în regnul vegetal).

Clasificare

- În funcţie de comportarea lor la hidroliză:A. Monozaharide (Oze)B. OligozaharideC. Polizaharide (Ozide)

A. Monozaharidele nu se hidrolizează. Ele se pot clasifica:1. După numărul atomilor de carbon:

- trioze- tetroze- pentoze- hexoze, etc

2. După tipul grupei funcţionale carbonil:

39

- aldoze- cetoze

B. Oligozaharidele sunt formate din 2-10 resturi de monozaharide unite prin legături eterice la hidroxilul semiacetalic.După numărul de monozaharide rezultate la hidroliză, există:

- Dizaharide- Trizaharide- Tetrazaharide, etc

C. Polizaharidele sunt compuşi macromoleculari formaţi din mai mult de 10 unităţi de monozaharide, unite prin legături eterice. Prin hidroliza polizaharidelor în cataliză acidă sau enzimatică, se obţin monozaharide.

MONOZAHARIDE (MONOZE)

Sunt alcooli polihidroxilici cu 3-8 atomi de carbon, care conţin o grupă carbonil.Sunt de două tipuri:

Polihidroxialdehide = aldoze Polihidroxicetone = cetoze

Majoritatea zaharurilor au denumiri comune, inspirate din numele produşilor naturali din care au fost izolate iniţial.

40

Monozaharidele, cu excepţia dihidroxiacetonei, sunt combinaţii optic active.Cea mai simplă monozaharidă, glicerinaldehida, are un singur atom de carbon asimetric. Ea există

sub forma a doi enantiomeri, cu configuraţiile de mai jos.

Monozaharidele care au în formulele Fisher, la atomul de carbon chiral vecin cu grupa –CH2OH, o configuraţie identică cu a D–glicerinaldehidei, se încadrează în seria D. Ele se consideră înrudite configurativ cu D-glicerinaldehida.

Monozaharidele care au configuraţia identică cu cea din L-glicerinaldehidă se încadrează în seria L.Între configuraţiile D – L şi sensul de rotaţie (+) spre dreapta şi spre stânga a luminii polarizate nu

există nici o legătură.Toate celelalte monozaharide conţin grupele de alcool secundar legate de un atom de carbon chiral.

N = 2n ; N = numărul de stereoizomeri n = numărul de atomi de carbon chirali (asimetrici)

N = 21 = 2 (aldotrioze)N = 22 = 4 (aldotetroze)N = 23 = 8 (aldopentoze)N = 24 = 16 (aldohexoze)

Numerotarea atomilor de carbon din monozaharide începe la atomul de carbon aldehidic pentru aldoze şi la atomul de carbon marginal cel mai apropiat de grupa carbonil pentru cetoze.

Cetozele care au un atom de carbon chiral în minus faţă de aldozele izomere, au un număr de stereoizomeri micşorat corespunzător.

Notaţiile D şi L nu au nici o legătură cu rotaţiile optice. Monozaharidele care au grupa alcool secundar cea mai depărtată de grupa carbonil orientată spre

dreapta, fac parte din seria D. Monozaharidele în care grupa –OH secundară cea mai depărtată de grupa carbonil este orientată spre

stânga, fac parte din seria L.

Epimeri

Diastereoizomeri care diferă între ei doar prin configuraţia unui singur atom de carbon chiral se numesc epimeri.

41

Ex: Glucoza este epimer cu cu manoza la C2.

Glucoza este epimer cu galactoza la C4.

Structura ciclică (semiacetalică) a monozaharidelor

Triozele şi tetrozele au structură aciclică.Pentozele, hexozele şi monozaharidele cu mai mulţi atomi de carbon se găsesc sub formă de

semiacetali ciclici, mai stabili decât formele aciclice.Formarea ciclurilor cu 5 şi, mai ales, 6 atomi de carbon, este favorizată de tensiunile de ciclu

minime.După numele heterociclurilor cu oxigen cu 5 şi 6 atomi de carbon, forma ciclică a monozaharidelor este

denumită furanozică şi piranozică.

În D–glucoză, grupa aldehidică se află în apropiere spaţială cu grupa hidroxil de la atomul de carbon din poziţia 5. În poziţie sterică favorabilă, perechea de electroni neparticipanţi de la atomul de carbon al grupei –OH din poziţia 5 (sau 4) atacă atomul de carbon cu densitate mică de electroni al grupei carbonil, cu producerea unei noi legături C–O. Atomul de carbon al aceleiaşi grupe –OH migrează la atomul de oxigen al grupei carbonil, formându-se un semiacetal.

42

Grupa hidroxil care se formează la atomul de carbon al grupei carbonil se numeşte semiacetalică sau glicozidică şi are proprietăţi diferite de ale celorlalte grupe hidroxil.

Grupele –OH situate în dreapta în formulele aciclice plane, se scriu dedesubtul planului ciclului, iar cele situate în stânga, deasupra planului.

În soluţie se stabileşte un echilibru la care concentraţia formei ciclice, favorizată energetic, este mult mai mare decât concentraţia formei aciclice.

În stare solidă, echilibrul este total deplasat în favoarea formei ciclice.Prin transformarea grupei carbonil se formează 2 stereoizomeri numiţi anomeri, notaţi cu α şi β. Stereoizomerul în care grupa –OH glicozidoc are aceeaşi orientare (vecinătate spaţială) cu –OH de la

C2 al D–glucozei, se numeşte anomer α. Stereoizomerul cu –OH glicozidic orientat în direcţia opusă se numeşte anomer β

Glucoza este un polihidroxi–semiacetal cu ciclu piranozic (de şase atomi).

α-glucoză forma aldehidică β-glucoză (α-glucopiranoză) (β-glucopiranoză)

anomer α forma aldehidică anomer β

Inelul piranozic poate exista, ca şi ciclohexanul, în conformaţii fără tensiune, scaun sau baie.Cei doi anomeri ai glucozei au conformaţiile:

43

anomer α anomer β(D-glucoză)

Pentozele dau de obicei cicluri de cinci, furanozice. Fructoza liberă are ciclu piranozic.

D-fructoză D-fructofuranoză D-fructopiranoză

anomer α anomer β (D-fructofuranoză)

anomer α anomer β (D-fructopiranoză)


Monozaharidele (în special pentozele şi hexozele) sunt compuşi neutri, cristalini, incolori, solubili în apă, puţin solubili în alcool şi insolubili în eter, cloroform, hidrocarburi.

44


Monozaharidele prezintă proprietăţi specifice compuşilor carbonilici şi alcoolilor.

1. Reducerea – se formează alcooli polihidroxilici

2. Oxidarea

a) blândă, cu apă de clor, apă de brom sau HNO3 diluat – se formează acizi aldonici (fără degradarea moleculei).

b) energică, cu HNO3 concentrat – se formează acizi aldarici (acizi zaharici, acizi polihidroxidicarboxilici).

45

Prin oxidarea aldozelor la grupa hidroxil primară se obţin acizi uronici. Oxidarea are loc după protejarea grupei carbonil şi a grupelor –OH secundare (prin esterificare). Se transformă doar grupa –CH2OH liberă.

α-D-glucoză acid glucuronic

Acidul glucuronic are rol important în detoxifierea organismului.

d) oxidarea cu reactivi Tollens şi Fehling – aldozele conduc la acizi aldonici, cetozele conduc la compuşi α-dicarbonilici.e) oxidarea cu acid periodic (HIO4) – are loc ruperea legăturilor dintre două grupe >CH–OH vecine.

Reacţia permite determinarea naturii piranozice sau furanozice a ciclurilor de monozaharide. Acidul periodic are proprietatea de a oxida α-glicolii. Dacă în moleculă se găsesc mai multe grupe >CH–OH vecine, are loc ruperea legăturii dintre ele.

3. Acţiunea bazelor

- Hidroxizii alcalini concentraţi distrug monozaharidele.- Bazele diluate provoacă o inversare a configuraţiei atomului de carbon C2, de la C1 şi invers, numită α–inversiune (epimerizare).Ex: D–glucoză ↔ D–manoză ↔ D–fructoză

Epimerizarea are rol important în reacţia de degradare a monozaharidelor, în cursul fermentaţiei alcoolice.

4. Acţiunea acizilor

a) Acizii diluaţi nu produc modificări în structura monozaharidelor

b) Acizii concentraţi, la cald, deshidratează pentozele si hexozele

46

Aceste reacţii permit identificarea pentozelor şi hexozelor.

5.Reacţia de condensare cu fenilhidrazină – se formează fenilhidrazone → osazone

Osazonele sunt substanţe de culoare galbenă, frumos cristalizate, greu solubile în apă, care servesc la caracterizarea monozaharidelor şi se descompun la încălzire.

6. Eterificarea

a) Eterificarea hidroxilului glicozidic – se formează glicozide (heterozide), care sunt combinaţii cu caracter de acetal.

Glicozidele glucozei se numesc glucozide. Glicozidele fructozei se numesc fructozide. Prin eterificare cu metanol în prezenţă de HCl se formează α-metilglucozidă.

47

α-D-glucoză α-D-metilglucozidă

Molecula de alcool care participă cu grupa –OH la formarea glicozidei se numeşte aglicon.

b) Eterificarea grupelor –OH alcoolic

Prin tratarea metilglucozei cu agenţi de metilare mai energici (CH3I/Ag2O sau (CH3)2SO4/HO-) se eterifică toate grupele –OH şi se formează pentametil–D–glucoză.

1,2,3,4,6-pentametil-D-glucoză

7. Esterificarea grupelor hidroxil

Prin tratarea monozaharidelor cu anhidridă acetică, în prezenţă de catalizatori bazici, sunt esterificate toate grupele –OH libere, cu excepţia –OH implicat în ciclul piranozic.

8. Reacţii de identificare

48

Cu reactivul Tollens – se formează oglinda de argint. Cu reactivul Fehling – se formează un precipitat cărămiziu de oxid de cupru. Cu reactivul Benedict – se formează un precipitat roşu.

OLIGOZAHARIDE

Oligozaharidele sunt hidraţi de carbon ce conţin un număr mic de resturi de monozaharide unite prin legături glicozidice.

Cele mai importante oligozaharide sunt dizaharidele hexozelor, rezultate prin eliminarea unei molecule de apă între două molecule de monozaharidă.

Legătura dintre resturile de monozaharide se formează prin eterificarea grupelor –OH glicozidice de la fiecare rest de monozaharidă. Această legătură se numeşte legătură dicarbonilică (C–O–C). Toate dizaharidele sunt, deci, glicozide, unul din resturi putând fi considerat aglicon.

Legătura dintre monozaharide realizată prin eterificarea hidroxililor glicozidici de la fiecare rest de monozaharidă se numeşte legătură dicarbonilică.

Dizaharidele cu cu legătură dicarbonilică, dar care nu au hidroxil glicozidic liber, se numesc zaharuri reducătoare. Ele nu dau reacţiile caracteristice monozaharidelor. Ex: trehaloza, zaharoza.

Legătura dintre monozaharide realizată prin eterificarea hidroxilului glicozidic al unei molecule de monozaharidă cu unul din hidroxilii alcoolici ai celeilalte molecule de monozaharidă se numeşte legătură monocarbonilică.

Dizaharidele cu legătură monocarbonilică au un hidroxil glicozidic liber şi se numesc zaharuri nereducătoare.Din această categorie fac parte:

- maltoza (2 resturi glucoză)- celobioza (2 resturi glucoză)- lactoza (glucoză + galactoză)

Zaharoza (Zahărul)

Este dizaharida cea mai răspândită în natură. Este un compus solid, cristalin, solubil în apă, insolubil în majoritatea solvenţilor organici. Se găseşte în cantităţi mici în toate plantele în care se produce fotosinteză, în nectarul florilor (alături de glucoză şi fructoză). Trestia de zahăr şi sfecla de zahăr reprezintă sursele industriale de zaharoză.

1) Prin hidroliză în mediu acid sau enzimatic rezultă o moleculă de α-glucoză + o moleculă de β-fructoză.

Zaharoza este o zaharidă nereducătoare, deci legătura între cele două molecule se formează prin participarea –OH glicozidic de la ambele molecule – se formează o legătură dicarbonilică.

2) Prin metilare – se formează un octometilderivat

49

3) Invertirea zahărului – reprezintă schimbarea sensului de rotaţie a planului luminii polarizate în urma hidrolizei zaharozei.

Maltoza

Se găseşte în malţul din drojdia de bere; se obţine prin hidroliza parţială (acidă sau enzimatică) a amidonului. Este de trei ori mai dulce decât zaharoza.

Se compune din 2 molecule de D-glucopiranoză unite printr-o legătură 1,4-monocarbonilică (între –OH glicozidic al unei molecule şi –OH de la C4 al celeilalte molecule).

Celobioza

Este un compus cristalin, incolor, solubil în apă. Se obţine prin hidroliza enzimatică (celobiaza) a celulozei.

Se compune din două molecule de D-glucoză. Nu se cunoaşte grupa –OH implicată în legătura monocarbonilică.

Lactoza

Se compune din D-glucoză şi D-galactoză legate printr-o legătură β-carbonilică.

POLIZAHARIDE

Polizaharidele sunt hidraţi de carbon cu structuri macromoleculare, formate din sute sau mii de resturi de unităţi de monozaharide unite prin legături glicozidice. Au formula moleculară –(C6H10O5)n– .

50

Polizaharidele se găsesc mai ales în plante, care le sintetizează şi în care au rolul de a asigura rezistenţa mecanică (intrând în pereţii celulari), rol de substanţe de rezervă (nutriţional), rol de agent specific (heparina).

Polizaharidele, numite de biochimişti aglicani, dau prin hidroliză chimică sau enzimatică monozaharide sau derivaţi ai acestora.

Glicanii pot fi:- homoglicani (celuloză, amidon)- heteroglicani (mucopolizaharide)

Polizaharidele naturale sunt formate din hexoze sau pentoze. Sunt substanţe solide, amorfe sau cu structură microcristalină, insolubile sau greu solubile în apă.

CELULOZA –(C6H10O5)n–

Celuloza este o polizaharidă foarte răspândită în natură. Intră în constituţia pereţilor celulelor vegetale, alături de alte polizaharide. Bumbacul conţine cea mai mare cantitate de celuloză.

Celuloza este o polizaharidă formată din resturi de β-D-glucopiranoză unite prin legături 1,4-β-glicozidice la C4. Se formează macromolecule filiforme.

La tratare cu anhidridă acetică, (CH3CO)2O, şi cu H2SO4, celuloza trece în octa-O-acetilcelobioză, demonstrând că legăturile glicozidice din celuloză se găsesc în β, la fel ca în celobioză.

O

H

OH

OH

HHOH

HH

CH2OH

O

OH

CH2OH

HOH

H

H

OH

H

O

OH

H

OH

H

CH2OH

OH

HH

O

OH

CH2OH

H

OH H

OH

OH

H

Hn

Macromoleculele filiforme sunt orientate fie paralel, formând regiuni cu aspect microcristalin, fie sunt împletite cu goluri între ele formând regiuni cu aspect amorf. Orientarea paralelă permite formarea unui număr mare de legături de hidrogen, ceea ce dă rezistenţă mecanică ridicată fibrelor de celuloză.


Celuloza este un compus solid, de culoare albă, fără gust, fără miros, insolubilă în apă şi solvenţi organici; infuzibilă, cu o bună rezistenţă mecanică.

Proprietăţile fizice deosebite de ale celobiozei se datorează masei moleculare mari şi legăturilor de hidrogen numeroase care leagă strâns macromoleculele între ele. Astfel, pătrunderea solvenţilor între macromolecule pentru a le îndepărta şi îmbiba este limitată.


Grupele –OH din celuloză implicate în legăturile de hidrogen sunt mai puţin disponibile pentru reacţii chimice.

1.Hidroliza enzimatică

a) sub acţiunea enzimei celulază – se formează celobioză.b) sub acţiunea enzimei celobiază – se formează glucoză.

51

2. Reacţia de esterificare cu HNO3/H2SO4 – se formează nitraţi de celuloză

mononitrat de celuloză dinitrat de celuloză trinitrat de celuloză

Numărul de grupe –OH care se esterifică depinde de concentraţia şi de raportul dintre cei doi acizi, de temperatură, de presiune şi de timpul de reacţie.

Nitrarea unui număr mai mic de grupe –OH decât cel total existent în celuloză conduce la esteri numiţi fulmicoton (12% N) sau colodiu (10% N).

Fulmicotonul este un compus cu aspect fibros, solubil în acetonă. Explodează la lovire sau la încălzire bruscă. Serveşte la fabricarea pulberii fără fum în industria explozivilor.

Colodiul, în amestec cu o solutie alcoolică de camfor, formează o masă termoplastică numită celuloid. În soluţie de alcool etilic-eter etilic se foloseşte la acoperirea rănilor.

3. Reacţia de acetilare cu un amestec de anhidridă acetică şi acid acetic, în prezenţă de catalizatori (H2SO4, H3PO4, ZnCl2) – se formează acetaţi de celuloză.

monoacetat de celuloză diacetat de celuloză triacetat de celuloză

4. Reacţia de esterificare cu dimetilsulfat, în prezenţă de hidroxid alcalin – se formează metilceluloză (produs stabil, de culoare albă, fără gust, fără miros, slab higroscopic, care se poate conserva timp îndelungat).

Metilceluloza, în contact cu diferiţi reactivi, este stabilă. Este solubilă în apă, cu formarea unei soluţii vâscoase, care încălzită la peste 500C se coagulează, iar prin răcire gelul format trece iar în soluţie.

Este stabilă biologic. Este netoxică şi inertă fiziologic.Proprietăţile metilcelulozei permit utilizarea ei în tehnica farmaceutică. Ex: aglutinant la obţinerea comprimatelor. Este superioară amidonului şi gelatinei, putându-se folosi

în concentraţii mici. Se utilizează şi la obţinerea emulsiilor datorită proprietăţilor sale tensioactive, ca agent de îngroşare a siropurilor fără zahăr şi coloid protector.

5. Reactia cu sulfat de etil în exces – se formează etilceluloză, utilizată la fabricarea lacurilor, pielii sintetice, a adezivilor, ca izolator electric.

6. Reacţia cu NaOH concentrat – se formează alcaliceluloză (combinaţie sodată).

≡

52

Din alcaliceluloză, prin tratare cu apă, se regenerează celuloza, care a suferit însă unele modfificări structurale – rezultă celuloză hidrat. Tratarea fibrelor de celuloză cu NaOH se numeşte mercerizare. Se formează fibre lucioase, care fixează mai bine apa şi coloranţii.

a) Alcaliceluloza reacţionează cu sulfura de carbon (CS2) şi formează xantogenat de celuloză (vâscoză), care se filează într-o baie acidă (H2SO4) regenerând celuloza sub formă de fibre. Se obţine astfel mătasea tip vâscoză, cu compoziţie identică cu a celulozei.

Celofanul se obţine din xantogenatul de celuloză prin tragere în film subţire şi adăugare de plastifianţi în baia de precipitare.

b) Alcaliceluloza reacţionează cu monocloroacetat de sodiu (ClCH2COONa) – se formează carboximetilceluloza, o pulbere amorfă care se umflă în apă, dar nu se dizolvă. Carboximetilceluloza nu este toxică şi de aceea este folosită în tehnica farmaceutică ca aglutinat superior gelatinei, amidonului şi metilcelulozei la realizarea comprimatelor.

Se recombină ca agent de stabilizare a suspensiilor şi la realizarea de unguente şi geluri.Carboximetilceluloza se prezintă ca o pulbere amorfă care se umflă în apă, dar nu se dizolvă. Nefiind

toxică, se foloseşte în tehnica farmaceutică ca aglutinant, emulgator, în parfumerie.

AMIDONUL

Reprezintă polizaharida de rezervă a plantelor; se găseşte sub formă de granule în tuberculi sau în seminţele unor plante (cartofi, cereale, etc). Se formează în frunze din CO2 şi H2O, prin procesul de fotosinteză, unde este hidrolizat enzimatic până la glucoză pentru a putea fi transportat mai departe în plantă.

Amidonul se prezintă sub formă de granule (20–100 μ) de culoare albă, ale căror forme diferă de la plantă la plantă şi care formează o pulbere amorfă, insolubilă în apă rece. Spre deosebire de celuloză, amidonul nu este o substanţă unitară. El este format din:- amiloză (în interiorul granulei) = structură liniară, reprezintă 10-20 %- amilopectină (în învelişul granulei) = structură ramificată, reprezintă 80-90 %

Amiloza se poate separa de amilopectină prin dizolvarea amidonului în apă caldă şi precipitarea amilozei prin adăugarea de alcooli cu C5–C6, acizi graşi sau nitroalcani. Se formează soluţii vâscoase ca nişte geluri, numite cocă. Numai amilopectina formează coca.

Atât amiloza cât şi amilopectina sunt polizaharide formate din molecule de α-D-glucopiranoză unite prin legături α-glicozidice.

Amiloza este formată din resturi de α-D-glucoză unite prin legături 1,4-α-glicozidice similare celor din maltoză.

Amilopectina este formată din resturi de α-D-glucoză unite prin legături 1,4-α-glicozidice, dar şi 1,6-glicozidice.


Amidonul este o pulbere albă, amorfă, insolubilă în apă rece. În apă caldă (~ 900C) granulele de amidon se umflă datorită îmbibării şi, la un moment dat, se sparg, formând o soluţie lipicioasă şi vâscoasă. Aceasta, după răcire la o anumită temperatură, se transformă într-un gel numit cocă.


53

1.Reacţia cu iodAmidonul dă la rece o coloraţie albastră care dispare la cald. Această coloraţie se datorează amilozei. Amiloza – dă o coloraţie albastră Amilopectina – dă o coloraţie slabă, violaceu-purpurie

2. Hidroliza acidă, la încălzire – se formează α–D–glucoză Hidroliza poate fi şi parţială – se formează dextrină şi maltoză. Dextrina cuprinde polizaharide cu

mase moleculare mai mici decât a amidonului. Amestecul de dextrină şi maltoză se numeşte melasă amidonată şi se foloseşte la prepararea prăjiturilor.

3. Hidroliza enzimatică = zaharificare = se formează maltoză şi glucoză.Reacţia are importanţă în digestie.

Amidonul este utilizat în tehnica farmaceutică ca excipient diluant, absorbant, aglutinant, dezagregant şi la prepararea unor pulberi. În cantităţi mari se foloseşte ca materie primă pentru obţinerea etanolului, butanolului, dextrinei (utilizată la finisarea ţesăturilor, la prepararea cleiurilor vegetale).

GLICOGENUL

Reprezintă polizaharida de rezervă din regnul animal; se depoziteză în ficat şi ţesut muscular. Este alcătuit din resturi de D–glucopiranoză unite prin legături 1,4-monocarbonilice. Din punct de vedere structural seamănă cu amilopectina, de aceea se numeşte şi amidon animal.

Este solubil în apă caldă. Nu difuzează prin membranele celulare. Glicogenul este sintetizat în ficat. El se formează din glucoză în fiecare celulă. La sinteza glicogenului ia parte acidul adenozintrifosforic (ATP).

COMPUŞI HETEROCICLICI AROMATICI

Compuşii în care toţi atomii din ciclu sunt identici se numesc aliciclici sau homociclici, iar cei care conţin în ciclu cel puţin două specii de atomi se numesc heterocicli.

Cei mai studiaţi sunt compuşii heterociclici care conţin în afară de carbon atomi de azot, oxigen, sulf, comparativ cu cei în care heteroatomul este fosfor, bor, staniu, siliciu. Unii compuşi heterociclici saturaţi studiaţi în capitolul anterioare (oxid de etenă, lactone, lactame) au proprietăţi apropiate de ale compuşilor aciclici.

Compuşii heterociclici saturaţi prezintă proprietăţi legate de tensiunea de ciclu şi conformaţia lor.În continuare vom studia sisteme heterociclice fundamentale cu inele de 5 şi de 6 atomi, mono- şi

poliheteroatomice, cu O, N, S şi derivaţii lor.

Nomenclatură

Majoritatea compuşilor heterociclici au denumiri speciale. Numele lor se obţine şi conform regulilor IUPAC, când compuşii heterociclici se pot defini prin nume scurte şi simple, care precizează mărimea ciclului, numărul, natura şi poziţia heteroatomilor, precum şi gradul de nesaturare al ciclului.1) Numărul atomilor din ciclu (3,4,5,6,7,8,9,10) este precizat de o rădăcină: ir, et, ol, in, ep, oc, on, ec.2) Felul heteroatomului este indicat de prefixul oxa, tia, aza pentru oxigen, sulf, azot.- Când sunt doi heteroatomi se folosesc prefixele dioxa, ditio, diaza.

54

- Când sunt doi sau mai mulţi heteroatomi diferiţi, ei sunt menţionaţi în ordinea: oxigen, sulf, azot. Ex: oxaza, tiaza.3)Gradul de nesaturare este indicat prin sufixe:

Număr atomi din ciclu Rădăcina

Cicluri fără azot Cicluri cu azotNesaturate Saturate Nesaturate Saturate

3 ir irenă iran irină iridină4 et etă etan etă etidină5 ol ol olan ol olidină6 in ină an ină *7 ep epină epan epină *8 oc ocină ocan ocină *9 on onină onan onină *10 ec ecină ecan ecină *

4)Numerotarea atomilor din ciclu se începe de la un heteroatom astfel încât al doilea heteroatom să aibă numărul cel mai mic.

Când sunt prezenţi mai mulţi heteroatomi ordinea priorităţii este: O > S > N.La compuşii heterociclici cu un singur heteroatom, poziţiile se notează şi cu literele alfabetului grecesc: α, β, γ.a) Heterocicli cu 3 atomi în ciclu

b) Heterocicli cu 4 atomi în ciclu

c) Heterocicli cu 5 atomi în ciclu

55

d) Heterocicli cu 5 atomi în ciclu şi 2 heteroatomi

e) Heterocicli cu 6 atomi în ciclu şi 1 heteroatom

f) Heterocicli cu 6 atomi în ciclu şi 2 heteroatomi

g) Heterocicli cu mai mulţi atomi în ciclu

56

Joncţiunea a două cicluri

- Laturile heterociclului principal vor fi indicate prin litere, după ordinea numerotării heterociclului luat izolat

- Laturile heterociclului substituant vor fi indicate prin două cifre corespunzătoare numerotării normale a heterociclului luat izolat. Dacă substituantul este carboxilic, această precizare nu mai este necesară.

COMPUŞI HETEROCICLICI PENTAATOMICI CU UN HETEROATOM

Sistemele heterociclice fundamentale cu inel de 5 atomi având un singur heteroatom în ciclu sunt:

Poziţiile se notează cu cifre, începând de la heteroatom. Poziţiile 2 şi 5 se numesc α, iar 3 şi 4 se numesc β.

Structură. Caracter aromatic.

Furanul, tiofenul şi pirolul, cele 3 sisteme heterociclice fundamentale cu inel de 5 atomi, cu 1 heteroatom în ciclu, conţin un sistem de 6 electroni care corespunde regulii aromaticităţii a lui Hückel (4n + 2) ë π.

La formarea sextetului aromatic participă 4 ë aparţinând celor două duble legături şi perechea de electroni neparticipanţi de la heteroatom.

Cu ajutorul difracţiei de raze X s-a arătat că în aceste molecule toţi atomii sunt coplanari.

57

Sistemul heterociclic are 4 atomi de carbon hibridizaţi sp2 uniţi prin legături σ sp2-sp2, fiecare atom de carbon fiind legat de un atom de hidrogen prin legături σ sp2-s. Orbitalii p nehibridizaţi ai celor 4 atomi de de carbon conţin câte un electron fiecare. Heteroatomul are în orbitalul p neparticipant 2 electroni. Prin întrepătrunderea orbitalului p al heteroatomului cu cei 4 orbitali nehibridizaţi ai atomilor de carbon rezultă orbitali moleculari extinşi în care sunt delocalizaţi 6 electroni. Prin această delocalizare (conjugare) sistemul se stabilizează.

Caracterul aromatic este demonstrat de proprietăţile chimice ale heterociclurilor şi de energia lor de conjugare.

E conj. furan = 22 kcal/molE conj. pirol = 24 kcal/molE conj. tiofen = 28 kcal/mol

Structura electronică a sistemelor heterociclice cu 5 atomi poate fi reprezentată prin structurile limită:

Repartiţia electronilor în heterociclii cu 5 atomi este mult diferită de cea din heterociclii cu 6 atomi. Prin implicarea unei perechi de electroni neparticipanţi ai heteroatomilor în conjugarea aromatică, heteroatomul este sărăcit în electroni, în timp ce atomii de carbon se îmbogăţesc în electroni. Astfel, heteroatomul va avea o sarcină parţial pozitivă, iar atomii de carbon vor avea sarcini parţial negative. Atomii de carbon vecini cu heteroatomul (poziţia α) sunt mai bogaţi în electroni, deci mai reactivi decât atomii mai depărtaţi (poziţia β). Aceasta explică orientarea preferenţială către poziţia α, observată în reacţiile de substituţie electrofilă (predomină structurile limită II).

Conform structurilor prezentate, heterociclii de tipul furanului, tiofenului şi pirolului sunt foarte sensibili faţă de reactanţii electrofili (mai reactivi decât benzenul) şi inerţi faţă de reactanţii nucleofili.

Influenţa heteroatomului

Oxigenul este mai electronegativ decât azotul şi acesta este mai electronegativ decât sulful. Astfel, în furan, electronii neparticipanţi sunt mai puţin implicaţi în conjugarea aromatică faţă de pirol. Deci furanul are un caracter aromatic mai slab decât pirolul şi acesta mai slab decât tiofenul. Caracterul aromatic deosebit de pronunţat al tiofenului se datorează electronegativităţii slabe a sulfului comparativ cu azotul şi oxigenul.

Influenţa substituentului

Substituenţii pot mări sau micşora densitatea de electroni din nucleu prin efecte inductive (-I) sau electromere, de conjugare (-E).

Substituenţii atrăgători (acceptori) de electroni cu efect –I şi –E micşorează densitatea de electroni din nucleu şi stabilizează sistemul faţă de reactanţii electrofili.

Ex: -COOH; -CHO; -COR; -NO2.

GRUPA FURANULUI

58

Ciclurile furanice se întâlnesc la hidraţii de carbon. Furanul se găseşte în cantităţi mici în fracţiunile volatile ale gudroanelor rezultate la distilarea uscată a lemnului.

Metode de obţinere

1.Decarbonilarea catalitică a furfurolului

2.Oxidarea catalitică a furfurolului

3.Încălzirea 1,4-dicetonelor. Sinteza Paal – Knor.

4.Din esteri β-cetonici şi α-clorocetonă.

5.Prin tratarea materialelor care conţin pentozani (coceni, coji de seminţe de floarea-soarelui şi de orez, tărâţe) cu H2SO4 diluat, la încălzire, urmată de hidroliză până la pentoze şi deshidratare, rezultă furfurol.

Denumirea în latină a furfurolului este furfur = tărâţe; de aici provine numele întregii clase.

59


Furanul este un lichid incolor (t.f. 310C), cu miros slab de cloroform. Este insolubil în apă, solubil în solvenţi organici. Bazele nu au nici o acţiune asupra furanului. Acizii îl polimerizează. Furanul şi derivaţii săi colorează în verde o surcea de brad înmuiată în HCl (reacţia ligninei).


Furanul dă reacţii de substituţie electrofilă (caracteristice stării aromatice) şi reacţii de adiţie 1,4 (caracteristice sistemului dienic). Furanul, cu energia de conjugare 22kcal/mol, are caracter nesaturat pronunţat. El este instabil faţă de acizi, dă reacţii în poziţiile 2 şi 5, urmate de deschidere de ciclu.

Furanul dă reacţii de SE, dar, datorită instabilităţii faţă de acizi, reacţiile au loc doar în condiţii speciale.

I.Caracter acido-bazic

a) Furanul nu are caracter acid deoarece nu reacţionează cu bazele obişnuite.- Cu compuşi cu caracter bazic (ex. Fenilsodiu) formează săruri.

b) Caracterul bazic nu poate fi apreciat deoarece în soluţii acide polimerizează, trecând într-un polimer amorf.

Bazicitatea este totuşi redusă datorită blocării electronilor neparticipanţi ai oxigenului printr-un efect de conjugare.

II.Reacţii de substituţie electrofilă.

Furanul are o reactivitate ridicată faţă de reactanţii electrofili. Substituţia electrofilă are loc în poziţiile 2 şi 5 (α), sau în poziţia 3 când 2 este ocupată.

1.Halogenarea (cu clor şi brom).

2.Nitrarea

60

3.Sulfonarea. La tratarea cu H2SO4, furanul se rezinifică. De aceea sulfonarea se realizează cu aductul Py.SO3.

4.Acilarea. Nu se efectuează cu AlCl3 deoarece are loc rezinificarea (reactant acid).

5.Formilarea. Metoda Gattermann.

6.Cuplarea

7.Metoda Reimer-Tiemann

CHCl3 + NaOH → : CCl2 + NaCl + H2O diclorocarbenă

III.Reacţii de adiţie

Furanul este sistemul cel mai nesaturat din serie. Dă reacţii de adiţie în poziţiile 2, 5, comparându-se cu o dienă ciclică.

1.Adiţia Br2

61

2.Adiţia H2

3.Sinteza dien. Reacţii de cicloadiţie 4+2.

IV.Oxidarea

V.Deschiderea ciclului furanic

Derivaţi ai furanului cu inele condensate

Benzofuranul (Cumarona)

Este un lichid uleios (t.f. 1730), incolor, stabil la acţiunea bazelor, dar care în mediu acid polimerizează. Se formează în timpul cocsificării cărbunilor.

Dibenzofuranul (Difeniloxidul)

Este un compus cristalin (t.top. 870C), foarte stabil deoarece nu are duble legături.

62

GRUPA TIOFENULUI

Tiofenul se găseşte în natură ca atare, dar intră şi în compoziţia a numeroşi produşi răspândiţi în natură. Se găseşte în gudroanele de la distilarea cărbnilor de pământ, de unde se separă împreună cu benzenul. Separarea de benzen se face chimic, prin rafinare cu H2SO4, tiofenul sulfonându-se mai rapid.

Metode de obţinere

1.Din compuşi 1,4-dicetonici. Sinteza Paal-Knorr.

2.Din n-butan şi vapori de sulf.

3.Din succinat disodic şi trisulfură de fosfor

4.Din acetilenă şi sulf


Tiofenul este un lichid incolor, insolubil în apă, cu miros de benzen. Este solubil în solvenţi organici.


Dintre toţi compuşii heterociclici cu inel de 5 atomi, tiofenul seamănă cel mai mult cu benzenul în ceea ce priveşte comportarea chimică. Tiofenul este stabil la temperatură înaltă, dar, în general, este mai reactiv decât benzenul.

Având energia de conjugare cea mai mare (28 kcal/mol), are caracterul aromatic cel mai pronunţat, comparativ cu benzenul. Are caracter nesaturat mai slab decât furanul, deoarece sulful este mai puţin electronegativ şi reţine mai slab electronii neparticipanţi.

63

Nu dă reacţii de adiţie în poziţiile 2 şi 5, dar dă reacţii de substituţie electrofilă.

1.Halogenarea

2.Sulfonarea

3.Clorosulfonarea

4.Nitrarea

5.Acilarea

6.Formilarea

7.Metoda Reimer-Tieman. Clorometilarea.

8.Reducerea

64

9.Oxidarea

a) blândă – nu atacă inelul tiofenic

b) energică (HNO3) – se obţine acid maleic şi acid oxalic

c) oxidarea alchiltiofenilor în mediu foarte bazic, demonstrează stabilitatea mare a inelului tiofenic

Derivaţi ai tiofenului cu inele condensate

Benzotiofen (Tionaften)

Este un produs de sinteză cu proprietăţi asemănătoare naftalinei, fără utilizări.

GRUPA PIROLULUI

Pirolul se găseşte în cantităţi mici în gudroanele rezultate la pirogenarea cărbunilor şi, în cantităţi mari în produsele de pirogenare a unor materiale bogate în proteine (oase, coarne).

În natură există compuşi care conţin nucleul pirolic (hemoglobina, clorofila).

Metode de obţinere

1.Acţiunea amoniacului asupra furanului

2.Din compuşi 1,4-dicarbonilici (Sinteza Paal-Knorr) – se formează derivaţi ai pirolului

65

3.Din esteri β-cetonici şi α-aminoacizi (Sinteza Knorr)

4.Din ester β-aminocrotonic şi hidroxicetone

5.Distilarea uscată a sării de amoniu a acidului mucic (obţinut prin oxidarea galactozei cu acid azotic).

6.Adiţia acetilenei la aldehida formică, urmată de tratarea cu amoniac


Pirolul proaspăt distilat este un lichid incolor, cu miros de cloroform care, în contact cu aerul şi lumina, se colorează în roşu-brun, iar în timp polimerizează. Pirolul este insolubil în apă, solubil în solvenţi organici.


1. Caracterul bazic

Pirolul are caracterul slab bazic: reacţionează cu acizii (HBr, H2SO4, HNO3) dar caracterul bazic nu poate fi apreciat deoarece polimerizează în soluţii acide.

66

Bazicitatea slabă a pirolului se datorează perechii de electronii ai azotului care participă la formarea sextetului aromatic (4n+2π) şi astfel disponibilitatea lor pentru protonare scade.

2. Reacţia cu metale alcaline

3.Reacţia cu reactivii Grignard

4. Halogenarea – are loc la temperatură scazută (de la -400C la +200C); se formează un amestec de compuşi (mono, di, tri şi tetrasubstituiţi).

5.Sulfonarea

6.Nitrarea

7.Acilarea

67

8.Formilarea

9.Cuplarea

10.Reducerea

11.Oxidarea

Produşi naturali cu inele pirolice

Coloranţii din sânge şi din frunze conţin un sistem macrociclic format din 4 inele pirolice. Sistemul heterociclic de bază se numeşte porfină.

68

Alchilporfinele substituite la atomii de carbon ai inelelor pirolice se numesc porfirine. Porfina şi porfirinele sunt colorate roşu-închis. Ele formează complecşi cu metalele (Fe, Cu, Mg).

Hemoglobina, colorantul roşu din sângele vertebratelor, este o cromoproteidă compusă dintr-o componentă proteică (globina) şi o componentă prostetică cu structură macrociclică (hemul).

Hemul este o combinaţie a protoporfirinei cu fier divalent legat complex. Prin oxidarea fierului divalent la fier trivalent se obţine hemina, care are un atom de clor ionizat. Prin eliminarea reductivă a fierului (cu Zn/CH3COOH) se obţine protoporfirina.

Clorofila, colorantul verde din frunze, este un amestec de două clorofile (a şi b) cu structură porfirinică, având drept metal magneziul.

Clorofila a = verde închis Clorofila b = verde deschisCele două clorofile se deosebesc prin prezenţa în inelul B a unei grupe metil (clorofila a), respectiv a

unei grupe aldehidice (clorofila b).

INDOLUL ŞI COMPUŞI CU INEL INDOLIC

Numeroşi produşi naturali cu inel indolic au denumiri uzuale.

69

Indolul (2,3-Benzopirol)

Structurile limită I şi II conservă starea aromatică şi au o pondere mai mare decât structurile limită III, în care conjugarea aromatică a benzenului este afectată.

Metode de obţinere

1.Sinteza Fisher – tratarea fenilhidrazonelor compuşilor carbonilici cu ZnCl2, la 2000C, sau cu acid polifosforic, la 1200C.

2.Sinteza Neniţescu – reducerea o, w – dinitrostirenului

3.Metoda Reissert – din o-nitrotoluen şi ester oxalic

70

4.Metoda Madelung

5.Sinteza din acetilenă şi anilină – trecere prin tuburi încălzite, la 7000C

6.Indolul se găseşte în gudroanele cărbunilor de pământ, de unde se izolează prin transformare în sare de potasiu. Apare şi liber în unele esenţe de flori (de portocal, iasomie).


Indolul este un compus cristalin, incolor, puţin solubil în apă. În stare pură are miros plăcut. În concentraţii mici accentuează mirosul unor flori, de aceea se utilizează în parfumerie. În stare impură sau în concentraţii mari are miros dezagreabil.


În indol, inelul este mai reactiv decât inelul benzenic.

1.Reacţiile de substituţie electrofilă au loc în poziţia β, spre deosebire de pirol, care se substitutie în poziţia α.

Reacţiile de substituţie clasice:- halogenare

71

- nitrare- sulfonare

nu prezintă interes practic. Mult mai importante sunt reacţiile în care indolul are rol de reactant electrofil.

2.Metoda Vilsmeyer

3.Reacţia Mannich – condensarea cu formaldehidă şi dimetilamină

Gramina (β-dimetilaminometilindol) este un alcaloid care se găseşte în orzul încolţit şi alte graminee.

4.Condensarea cu cloruri acide

Clorura acidului indolilglioxilic (intermediar în sinteza altor derivaţi ai

indolului cu importanţă biologică)

5.Caracterul acid. Prin tratare cu metale alcaline sau reactivi Grignard pirolul cedează un proton, formând un anion stabilizat prin conjugare.

Anionul indolului reacţionează cu cloruri acide în poziţia β.

6.Compuşi oxigenaţi ai indolului

72

Indigo = cristale aciculare de culoare albastră cu reflexe arămii, care în topitură sau vapori au culoare roşie; este insolubil în apă, alcool, eter şi puţin solubil în cloroform şi nitrobnzen, la fierbere.

COMPUŞI HETEROCICLICI PENTAATOMICI CU DOI HETEROATOMI

AZOLI

Sunt compuşi heterociclici de cinci atomi care conţin doi heteroatomi, dintre care unul este azotul, iar al doilea este oxigen, sulf sau tot azot.

Numerotarea poziţiilor din ciclul azolilor se face începând de la heteroatom, ordinea priorităţii fiind: O > S > N.

Grupa oxazolului (1,3-oxazol)

73

Structură

Oxazolul conţine un sistem de 6 ē π asemănător heterociclurilor aromatice pentaatomice cu un singur heteroatom. Oxazolul are 3 atomi de carbon şi un atom de azot hibridizaţi sp2, având şi un ē aparţinând orbitalului p nehibridizat. Celălalt heteroatom, oxigenul, participă cu o pereche de electroni situată într-un orbital p coplanar cu ceilalţi patru orbitali p. Întrepătrunderea laterală a acestor orbitali p formează orbitali moleculari extinşi, care stabilizează sistemul heterociclic.

Azolii au caracter aromatic mai pronunţat decât heterociclurile corespunzătoare cu un heteroatom.

Metode de obţinere

1.Reacţia dintre o α-halogenocetonă şi amide.

2.Deshidratarea α-aminocetonelor acilate sau benzoilate.


Oxazolul este un lichid solubil în apă, cu miros de piridină. Are caracter bazic mai slab decât tiazolul sau imidazolul, deoarece oxigenul are un efect inductiv

atrăgător de electroni mai puternic decât azotul sau sulful.


Reacţiile de substituţie electrofilă sunt rare. Oxazolii dau uşor reacţii de oxidare cu permanganat de potasiu, peroxizi, conducând la amine. Oxazolul dă uşor reacţii de hidrogenare şi hidroliză.

Grupa izoxazolului (1,2-oxazol)

Metode de obţinere

1.Din compuşi 1,3-dicarbonilici şi hidroxilamină

74

2.Din aldehide şi nitriloxizi


Izoxazolul este un lichid solubil în apă şi solvenţi organici. Are caracter bazic mai slab decât oxazolul.


1.Reacţia de nitrare cu amestec sulfonitric; oleum, la 700C.

2.Reacţia de sulfonare

3.Reacţia de oxidare

Derivaţi de izoxazol

A.Izoxazolone = cetone ale unor dihidroizoxazoli care ar putea fi obţinuţi teoretic din oximele esterilor β-cetonici.

75

B.Izoxazolidone

Cicloserina, (4-amino-izoxazolid-3-onă), este un antibiotic cu spectru larg de acţiune, izolat din Streptomyces orchidaceus, S. lavandulae.

C.Benzizoxazoli – există sub forma a doi izomeri.

4,5-benzizoxazol 3,4-benzizoxazol (indoxazon) (antranil)

Grupa tiazolului şi izotiazolului

Tiazoli

Metode de obţinere

1.Prin condensarea compuşilor carbonilici α-halogenaţi cu tioamide (metoda Hantzsch).

2.Prin ciclizarea α-aminocetonelor acilate sau benzoilate cu P2S5.

3.Din cloroacetldehidă şi tiouree

76

2-Aminotiazolul este utilizat la fabricarea sulfatiazolului, o sulfamidă importantă, cu efect bacteriostatic.


Tiazolul este un lichid cu miros de piridnă. Are caracter bazic; cu acizii tari formează săruri de tiazoliu cristaline, stabile. Are caracter aromatic pronunţat; este rezistent la oxidare şi hidrogenare.


1.Reacţia de nitrareDerivaţii alchilaţi ai tiazolului (4-metiltiazol; 2,5-dimetiltiazol) se nitrează cu acid azotic /oleum, la

1600C. Tiazolul nu se poate nitra în aceste condiţii.

2.Reacţia de sulfonare.

Derivaţii 4-metilaţi şi 2,5-dimetilaţi se sulfonează cu H2SO4/SO3, în absenţa catalizatorilor, la 2000C.

3.Reacţia de halogenare. Tiazolul nu se poate bromura în condiţii normale; Derivaţii 2- sau 4-metilaţi se pot bromura în poziţia 5.

Compuşi naturali cu inel tiazolic

Sulfatiazol (2-sulfanilaminotiazol) este un agent bacteriostatic cu acţiune rapidă.

Penicilinele = antibiotice produse de mucegaiuri ca Penicillium notatum, Penicillium chrisogenum; Aspergillus.

Penicilina, un derivat al tetrahidrotiazolului, a fost descoperit de A. Fleming (1929) şi este primul antibiotic utilizat în terapeutică (1943).

Antibioticele sunt substante produse de organismele vii şi au însuşirea de a împiedica (în concentraţii foarte mici) creşterea microorganismelor.

Astăzi, în terapia bolilor infecţioase, se utilizează peniciline de semisinteză obţinute prin acilarea acidului rezultat la hidroliza penicilinei G, în prezenţa enzimei penicilinază.

77

Penicilina V: R = –CH2OC6H5

Penicilina K: R = nC7H15

Penicilina G: R = –CH2C6H5

Benzotiazolul şi derivaţii săi

Se obţin prin condensarea o-aminotiofenolilor cu acizi carboxilici.

Izotiazoli

Metode de obţinere

1.Obţinerea izotiazolului din propenă, amoniac şi dioxid de sulf, în prezenţă de Al2O3, la 2000C.

2.Obţinerea izotiazolului din aldehidă propargilică şi tiosulfat de sodiu.


Izotiazolul este un lichid cu miros de piridină. Are caracter slab bazic.


1.Halogenarea – randament slab.

2.Nitrarea – în poziţia 4, cu randamente bune.

78

Grupa imidazolului (1,3-diazol)

Structuri limită

Metode de obţinere

1.Condensarea glioxalului cu amoniac şi formaldehidă.

2.Sinteza unor derivaţi de imidazol din α-aminocetone.


Imidazolul este un compus cristalin, incolor, solubil în apă şi solvenţi polari, insolubil în solvenţi nepolari.

Bazicitatea Imidazolul are caracter puternic bazic deoarece la formarea sextetului de electroni participă doar un

atom de azot. Al doilea atom de azot poate accepta un electron, formând săruri cu acizii tari. Aciditatea

Imidazolul are şi caracter acid; prin cedarea protonului de la atomul de azot se formează un anion stabilizat prin conjugare.

Imidazolul formează săruri cu unii ioni metalici (Ag) şi combinaţii complexe cu metale tranziţionale. Imidazolul se poate asocia prin legături de hidrogen.

79

polimer liniar

Astfel, imidazolul are temperatura de fierbere ridicată.


1.Reacţia de N-alchilare cu halogenuri de alchil.

2.Reacţia de N-acilare.

3.Reacţia de nitrare.

4.Reacţia de sulfonare.

5.Reacţia de halogenare.

80

6.Reacţia de hidrogenare – se formează imidazoline.

Imidazolinele sunt substanţe bazice volatile, care hidrolizează uşor în mediu acid, refăcând aldehidele şi aminele din care s-au sintetizat.

2-Imidazolina se întâlneşte în biotină, un compus natural important.

Salazolina (2-benzil-4,5-dihidroimidazol) este vasodilatator periferic.

Clonidina, 2-[(2’,6’-diclorofenil)-imino]-imidazolidina este antihipertensiv.

7.Compuşi oxigenaţi ai imidazolinei = imidazolidone.

hidantoină (2,5-imidazolidinodionă)

8.Benzimidazoli – se obţin prin condensarea o-fenilendiaminei cu acizi sau esteri.

Grupa pirazolului (1,2-diazol)

81

Metode de obţinere

1.Reacţia de cicloadiţie 1,3-dipolară dintre acetilenă şi diazometan.

2.Condensarea compuşilor 1,3-dicarbonilici cu hidrazină sau derivaţii săi.


Pirazolul este un compus cristalin, cu miros slab de piridină, solubil în apă şi solvenţi organici.Pirazolii sunt compuşi stabili, cu temperaturi de fierbere ridicate datorită asocierii moleculelor prin

legături de hidrogen liniare sau ciclice, cu formare de dimeri sau trimeri.


Datorită caracterului aromatic, pirazolul poate da reacţii de SE în poziţia 4.

1.Caracterul acido-bazic Pirazolul are caracter slab bazic, mai slab decât imidazolul. Cu acizii slabi formează săruri care

hidrolizează în prezenţa apei sau se descompun la încălzire. Pirazolul are şi caracter slab acid. Formează săruri cu metalele (Ag).

2.Reacţia de halogenare.

3.Reacţia de nitrare.

82

4.Reacţia de sulfonare cu oleum

5.Reacţia de reducere.

a)cu sodiu şi alcool – se formează derivaţi dihidrogenaţi = pirazoline (intermediari importanţi la prepararea ciclopropanilor).

b)cu paladiu – se formează pirazolidine (tetrahidropirazoli).

6.Reacţia de oxidare. Pirazolul este rezistent la oxidare.

7.Tautomeria. Derivaţii monosubstituiţi prezintă tautomerie. Astfel, 3-metilpirazolul este identic cu 5-

metilpirazolul.

8.Cetoderivaţii şi dicetoderivaţii se numesc pirazolone (au importanţă practică deosebită).

3-Oxoderivatul 1-fenilpirazolidinei – revelator fotografic.

1-Fenil-3-metilpirazolin-5-ona – compus cristalin.

83

Fenazona, 1-Fenil-2,3-dimetil-pirazolin-5-ona, este un analgezic cu gust amărui.

Fenilbutazona, 4-butil-1,2-difenil-3,5-pirazolidindiiona, este folosită ca antireumatic.

Aminofenazona (Piramidonul) – este derivatul dimetilat al 4-aminofenazonei.

Benzopirazolii (Indazolii) – se obţin prin ciclizarea o-acilfenilhidrazinei.

HETEROCICLICI PENTAATOMICI CU TREI HETEROATOMI

GRUPA TRIAZOLILOR

În funcţie de poziţia atomilor de azot din ciclu, triazolii pot exista în două forme tautomere:

84

Metode de obţinere

A. 1H-1,2,3-Triazoli

1.Cicloadiţia 1,3-dipolară unei azide la o alchină.

B. 2H-1,2,3-Triazoli

1.Oxidarea bis-arilhidrazonelor cu săruri de Cu (II).

C. 1H-1,2,4-Triazoli

1.Condensarea unei acilhidrazide cu o tioamidă, la 1500C.

GRUPA OXADIAZOLILOR

85

1,2,3-Oxadiazolul nu este cunoscut. Se cunosc derivaţi stabili ca sidnonele şi sidnoniminele.

Metode de obţinere

1.Sidnonele se obţin din aminoacizi în trei etape:I.Nitrozare

Aminoacid

II.Formarea unei anhidride mixte.

III.Ciclizare.

2.Sidnoniminele se obţin prin nitrozarea α-alchilaminonitrililor, urmată de ciclizarea intermediarului rezultat.

Unii derivaţi ai sidnoniminelor au rol în terapeutică.

86

3.Obţinerea 1,2,4-oxadiazolilor prin O-acilarea unei aminoxime cu cloruri acide, urmată de o reacţie de ciclizare.

4.Obţinerea 1,2,4-oxadiazolilor printr-o reacţie de cicloadiţie 1,3-dipolară.

5.Obţinerea 1,2,5-oxadiazolilor (furazani) prin deshidratarea α-dioximelor cu anhidridă acetică, anhidridă succinică, H2SO4.

6.Obţinerea 1,3,4-oxadiazolilor prin ciclizarea diacilhidrazinelor.


1,2,4-Oxadiazolii şi 1,2,5-oxadiazolii nu dau reacţii de substituţie electrofilă (SE). 1,3,4-Oxadiazolii dau reacţii reacţii de SE la atomii de azot; iar în poziţiile 2 şi 5 dau reacţii de

substituţie nucleofilă (SN). Oxadiazolii sunt rezistenţi la acţiunea agenţilor oxidanţi.

GRUPA TIADIAZOLILOR

Metode de obţinere87

1.Obţinerea 1,2,3-tiadiazolilor prin ciclizarea hidrazinelor în prezenţă de SOCl2 (Metoda Hund şi Mori).

2.Obţinerea 1,2,3-tiadiazolilor prin cicloadiţia 1,3-dipolară a diazometanului la izotiocianatul de fenil.

3.Obţinerea 1,2,4-tiadiazolilor prin oxidarea tioamidelor cu agenţi oxidanţi (H2O2; SOCl2; POCl3).

4.Obţinerea 1,2,5-tiadiazolilor prin ciclizarea 1,2-diaminelor cu mono- sau diclorură de sulf.

5.Obţinerea 1,3,4-tiadiazolilor prin reacţia tiohidrazidelor cu fosgen.


1,2,4-Tiadiazolul este sensibil la acţiunea bazelor, acizilor, agenţilor oxidanţi sau reducători; Reacţiile de substituţie elctrofilă (SE) au loc doar la atomul de azot din poziţia 4; 1,2,5-Tiadiazolul are moleculă plană, slab bazică, cu caracter aromatic; stabilă la aciunea acizilor,

rezistentă la oxidare; 1,2,5-Tiadiazolii dau reacţii de substituţie nucleofilă (SN) în poziţiile 3 şi 4 şi la atomul de sulf; 1,2,5-Tiadiazolii dau reacţii de substituţie elctrofilă (SE) dacă pe heterociclu există grupe activatoare

(-NH2; -CH3); 1,3,4-Tiadiazolul are caracter aromatic mai puternic decât 1,2,5-oxadiazolul şi mai slab decât

tiofenul.

Utilizări

Fungicide; Insecticide;

88

Bactericide.

Reprezentanţi

Timololul, 1-(terţ-Butilamino)-[(4-morfolino-1,2,5-tiadiazol-3-il)oxi]-2-propanol, este antiadrenergic.

Acetazolamida, N-[5-Aminosulfonil)-1,3,4-tiadiazol-2-il]-acetamidă, inhibitor al anhidrazei carbonice, are toxicitate redusă şi este utilizată la tratarea glaucomului, a ulcerelor gastroduodenale.

HETEROCICLI PENTAATOMICI CU PATRU HETEROATOMI

GRUPA TETRAZOLILOR

Metode de obţinere

1.Cicloadiţia 1,3-dipolară a acidului azothidric (HN3).

2.Reacţia dintre benzonitril şi azidă de sodiu.

89


Tetrazolul este un compus solid, incolor.


Nu are proprietăţi bazice; Tetrazolul are caracter aromatic pronunţat; Tetrazolul dă reacţii de substituţie elctrofilă SE (halogenare); Nucleul tetrazolic este rezistent la oxidare şi reducere (excepţie LiAlH4); Nu are acţiune farmacologică.

HETEROCICLI PENTAATOMICI CU CINCI HETEROATOMI

PENTAZOLI

Nu s-a putut izola pentazolul, ci doar un derivat al său – fenilpentazolul.

HETEROCICLI HEXAATOMICI CU UN HETEROATOM

A. GRUPA PIRANULUI

Heteroatomul este oxigenul.

B. GRUPA PIRIDINEI

Heteroatomul este azotul.

GRUPA PIRANULUI

Aceşti heterocicli au un caracter puternic nesaturat. Piranii nu îndeplinesc una din condiţiile esenţiale ale stării aromatice, aceea a conjugării continue. Prin oxidarea piranilor (cu eliminrea a doi electroni şi a unui proton) conjugarea devine posibilă şi sistemul se stabilizează. Se formează astfel o sare de piriliu cu un sistem de 6 ē π (4 ē provin de la 4 atomi de carbon, 2 ē provin de la atomul de oxigen; al 5-lea atom de carbon are un orbital p liber) şi o sarcină pozitivă la oxigen. Astfel, oxigenul va exercita un efect puternic

90

atrăgător de electroni care va scădea densitatea de electroni în poziţiile α şi γ. De aceea, acest tip de heterociclu nu dă reacţii de substituţie electrofilă.

Metode de obţinere

1.Deshidratarea 1,5-dialdehidelor sau 1,5-dicetonelor sub acţiunea unor agenţi deshidratanţi (FeCl3; H2SO4; POCl3).

2.Condensarea unei cetone α, β-nesaturată cu o metil-cetonă, în prezenţa unui agent deshidratant.


Sărurile de piriliu sunt compuşi cristalini, incolori, uşor solubili în apă, fără hidroliză.


I.Reacţiile de substituţie nucleofilă – depind de natura substituenţilor deja existenţi pe nucleu.

1.Reacţia cu amine.

II.Reacţii de substituţie electrofilă SE – nu se cunosc.

Sărurile de benzopiriliu Reprezintă structura de bază a multor produşi naturali; Prin condensarea cationului piriliu se formează:

91

Metode de obţinere

1.Condensarea aldehidei salicilice cu aldehida acetică, în prezenţa HCl – se formează clorura de 1-benzopiriliu.

2.Condensarea compuşilor 1,3-dicarbonilici cu fenol – se formează derivaţi de benzopiriliu.


I.Reacţii de SE – nu se cunosc.

II.Reacţii de SN

1. Prin tratarea sărurilor de benzopiriliu cu hidroxizi alcalini, la temperatura camerei, se obţin combinaţii hidroxilice covalente numite pseudobaze sau cromenoli.

92

Cumarina este un compus cristalin, incolor, care se găseşte în multe plante. Se foloseşte în parfumerie, în cofetărie, la prepararea sucurilor şi esenţelor de fructe.

2-Fenilcromona, Flavona, face parte dintr-o clasă de substanţe colorante în galben, numite flavone (flavus = galben).

Izoflavona este scheletul de bază al unor coloranţi vegetali de culoare galbenă.

Catechinele şi epicatechinele sunt derivaţi hidroxilaţi ai flavonei (2,3-dihidroflavone).

Antocianidinele sunt săruri de polihidroxiflaviniu foarte răspândite în flori, care dau culoarea roşie, violet sau albastră acestora.

Se pot găsi ca atare sau mai ales ca glicozide denumite antociani (antocianine sau cianine).

93

Antocianidinele şi antocianii îşi schimbă culoarea în funcţie de pH.

Aceste modificări determină diversitatea culorilor florilor şi fructelor; Unii derivaţi de cumarină se foloseşte la tratarea bolilor cardiovasculare; Unii derivaţi de cromonă se folosesc ca agenţi antialergici.

Xantona (dibenzo-γ-pirona) este un compus cristalin, de culoare galbenă, stabil, prezent în unele plante (ex. Rădăcina de genţiană).

GRUPA PIRIDINEI

Piridina şi omologii săi se găsesc în gudroanele rezultate la distilarea cărbunilor şi în uleiul obţinut de la distilarea uscată a oaselor nedegresate. Din fracţia corespunzătoare, piridina se extrage prin tratare cu H2SO4 diluat. Se formează o sare solubilă în apă din care acidul sulfuric este eliberat prin tratare cu bicarbonat de sodiu.

94

Nucleul piridinic apare în numeroşi produşi naturali: alcaloizi vegetali (nicotină), unele vitamine (B6, nicotinamidă).

Clasificare. Nomenclatură

Numerotarea poziţiilor din inelul piridinic începe la atomul de azot. Poziţiile 2 şi 6 se mai notează cu α; poziţiile 3 şi 5 cu β; poziţia 4 cu γ.

Metilpiridinele se numesc picoline (α, β, γ); Dimetilpiridinele se numesc lutidine; Trimetilpiridinele se numesc colidine.

α-picolină 2,4-lutidină colidină

Structură

Asemănarea cu benzenul nu este formală, ci se manifestă în multe proprietăţi fizice şi în caracterul chimic al piridinei. Acesta este determinat de atracţia exercitată de atomul de azot asupra electronilor π din nucleu, care scade densitatea de electroni pe întregul nucleu, dar mai ales în poziţiile α şi γ comparativ cu β. De aceea substituţia electrofilă în poziţia β are loc mai lent.

Inelul piridinic are structură plană.Conform teoriei orbitalilor moleculari, fiecare atom din ciclu este hibridizat sp2, deci posedă un

orbital p perpendicular pe planul ciclului, ocupat cu un electron. Cei 6 orbitali atomici (OA) p se contopesc în 6 orbitali moleculari (OM) extinşi, dintre care 3 OM ocupaţi de câte 2 electroni (cu energie joasă) şi 3 OM neocupaţi (cu energie înaltă).

Starea reală a piridinei este hibridul mai multor structuri limită (cu sarcini pozitive la atomii de carbon din α şi γ şi sarcini negative la atomul de azot) şi a două structuri tp Kekulé.

Repartiţia neuniformă a electronilor este confirmată de apariţia unui moment de dipol de 2,2 D. 95

Metode de obţinere

1.Dehidrogenarea piperidinei

Clorhidrat de cadaverină piperidină piridină

2.Din 1,5-dicetone şi amoniac

3, 4, 5-trimetil-2,6-heptandionă 2,3,4,5,6-pentametil- 2,3,4,5,6-pentametil-1,4-dihidropiridină piridină

acroleină 3-picolină

3.Din compuşi 1,3-dicarbonilici, aldehide şi amoniac (metoda Hantzch).

2,4-pentandionă acetaldehidă 2,4-pentandionă derivaţi de 1,4-dihidropiridină

3,5-diacetil-2,6-dimetilpiridină

4.Cicloadiţie Diels-Alder (4 + 2)

96

butadienă benzonitril instabil 2-fenilpiridină

5.Încălzirea la 3000C a piridinei cu halogenuri de alchil – se formează alchilpiridine.


Piridina este un lichid incolor (în stare pură), stabil, cu t.f. mai ridicată decât a benzenului. Are miros neplăcut, persistent, caracteristic. Este miscibilă cu apa în orice proporţie, este foarte solubilă în apă, alcool şi eter. Se foloseşte ca solvent pentru compuşii organici greu solubili în solvenţi obişnuiţi.


I.Caracterul acido-bazic

Piridina este o bază slabă – cu acizii tari formează săruri uşor solubile în apă.Atomul de azot al piridinei posedă o pereche de electroni neparticipanţi. Deoarece densitatea de

electroni este mare la atomul de azot, ar trebui ca piridina să fie o bază tare. Bazicitatea scăzută se datorează hibridizării sp2 a atomului de azot, faţă de hibridizarea sp3 a atomului din aminele alifatice.

(sare stabilizată prin conjugare)

Bazicitatea piridinei este de 104 ori mai mică decât a unei amine alifatice.

II.Reacţii de substituţie electrofilă.

Decurg mai greu şi cu randamente mai mici decât la benzen; au loc în poziţia 3.

1.Reacţia de nitrare – decurge foarte greu deoarece în mediu acid se formează ionii de piridiniu, în care nucleul este dezactivat.

97

3-nitropiridină (5%)

2.Reacţia de sulfonare – are loc similar celei de nitrare.

acid piridin-3-sulfonic

3.Reacţia de halogenare directă (Cl, Br, I)

3-bromopiridină

3-cloropiridină

Reacţiile de substituţie electrofilă decurg mai uşor dacă pe nucleul piridinic există grupe funcţionale respingătoare de electroni (-CH3; -NH2). De aceea, α-aminopiridina este utilizată ca materie primă pentru sinteza unor derivaţi substituiţi ai piridinei.

III.Reacţii de substituţie nucleofilă.

1.Reacţia cu amidura de sodiu (Reacţia Cicibabin).

2-aminopiridină

2.Reacţia cu hidroxid de potasiu

98

2-piridinol 2-piridinonă (2-hidroxipiridină)

3.Reacţia cu compuşi organo-metalici

2-fenilpiridină

IV.Oxidarea

Nucleul piridinic este stabil la oxidare; Sub acţiunea unor agenţi oxidanţi ca KMnO4, K2Cr2O7 în mediu acid se oxidează unii substituenţi de

pe nucleul piridinic; Sub acţiunea CrO3 se pot oxida grupele hidroxil; Sub acţiunea H2O2 se formează piridin-N-oxidul.

V.Reducerea

piperidină (lichid cu miros puternic de ammoniac, foarte solubil în apă)

1,4-dihidropiridină

VI.Reacţia de acilare

sare de N-acilpiridiniu

99

VII.Reacţia de alchilare

sare de alchilpiridiniu

Derivaţi de piridină

Alchilpiridine

1.Metilpiridinele = picoline (3 izomeri)

α-picolină β-picolină γ-picolină(2-metilpiridină) (3-metilpiridină) (4-metilpiridină)

2.Dimetilpiridinele = lutidine (6 izomeri)

3.Trimetilpiridinele Cea mai importantă este 2,4,6-trimetilpiridina = colidina.

Reprezentanţi

Piridoxina (2-metil-3-hidroxi-4,5-di-(hidroximetil)piridina), Vitamina B6 este prezentă în ficat, tărâţe de orez.

Deficienţa în această vitamină produce anemie, în timp ce deficienţele extrem de severe pot provoca chiar moartea.

Piridoxalul (2-metil-3-hidroxi-4-formil-5-hidroximetilpiridina) sub formă de fosfat are rol de enzimă în organism.

100

Nicotina, (S)-3-[N-metil-2-pirolidil]-piridina conţine un nucleu piridinic şi unul pirolidinic.

Nicotina este principalul alcaloid din tutun, unde se găseşte sub formă de săruri ale acizilor citric şi malic. Este un lichid uleios, incolor, solubil în apă şi solvenţi organici. În cantităţi mici este excitant al SNC şi al SN periferic. În cantităţi mari produce depresie, greaţă, vomă, paralizie.

În organism, nicotina este biotransformată în compuşi netoxici şi de aceea nu se acumulează. Fumul de ţigară conţine oxid de carbon, hidrocarburi aromatice cu nuclee condensate care au acţiune cancerigenă.

Nicotina naturală este levogiră.Prin sinteză se obţine un racemic din care se poate separa izomerul dextrogir mai puţin toxic şi cu efecte

fiziologice diferite.

Acizii piridincarboxilici

acid picolic acid nicotinic acid izonicotinic(acid α-piridincarboxilic) (acid β-piridincarboxilic) (acid γ-piridncarboxilic)

Amida acidului nicotinic (Vitamina antipelagroasă, Factor PP) se găseşte în ficat, drojdie de bere. Lipsa sa şi a acidului nicotinic produce pelagra.

Hidrazida acidului nicotinic (Izoniazida) se utilizează în tratamentul tuberculozei.

Derivaţi hidrogenaţi ai piridinei

tetrahidroderivaţii = piperidinele = se obtin în cantităţi mici la hidrogenarea piridinei sau a derivaţilor ei cu hidrogen în stare născândă.

hexahidroderivaţii = se întâlnesc în natură, în special în alcaloizi.

Nifedipin (DCI), Dimetilesterul acidului 4-(2’-nitrofenil)-2,6-dimetil-1,4-dihidropiridin-3,5-dicarboxilic, are acţiune antihipertensivă, coronarodilatatoare.

101

Amlodipinul, (R,S)-dimetilesterul acidului 4-(2’-clorofenil)-2-metil-6-aminoetoximetil-1,4-dihidropiridin-3,5-dicarboxilic este mai activ decât nifedipinul datorită înlocuirii grupei nitro cu grupa cloro. Astfel, sunt necesare doze de aproximativ 3 ori mai mici la tratarea hipertensiunii arteriale şi a anghinei pectorale.

Felodipinul, (R,S)-etil-metil-esterul acidului 4-(2’,3’-diclorofenil)-1,4-dihidro-2,6-dimetilpiperidin-3,5-dicarboxilic.

Coniina, (+)-α-propilpiperidina, este un alcaloid care se extrage din cucută; este un lichid incolor, greu solubil în apă, solubil în alcool. În cantităţi mari paralizează centrii motori şi provoacă moartea prin paralizia centrilor respiratori.

Derivaţi ai piridinei cu inele condensate

Benzopiridina poate exista sub forma a doi izomeri, în functie de modul de condensare a nucleului piridinic cu cel benzenic.

chinolina izochinolinabenzo [b] piridină benzo [c] piridină

102

GRUPA CHINOLINEI

Chinolina are structură asemănătoare cu a piridinei.

Chinolina are un caracter slab bazic datorită perechii de electroni neparticipanţi din orbitalul hibridizat sp2 al atomului de azot.

Inelul chinolinic este mai reactiv decât inelul piridinic in reacţiile de substituţie electrofilă sau de oxidare. Substituţia electrofilă la chinolină are loc în poziţiile 5 şi 8, în timp ce la piridină are loc în poziţia 2.

Metode de obţinere

1.Chinolina se extrage din gudroanele rezultate la distilarea cărbunilor de pământ. Se mai obţine şi prin distilarea în mediu bazic a alcaloidului cinconină.

2.Sinteza Skraup – încălzirea anilinei cu H2SO4 concentrat, glicerol şi nitrobenzen sau acid arsenic.

anilină acroleină

3.Sinteza Doebner-Miller (variantă a sintezei Skraup) – condensarea unei amine aromatice cu aldehide alifatice, în prezenţa HCl (ZnCl2) – se formează omologii alchilaţi ai chinolinei.

anilină aldehidă crotonică 2-metilchinolină(chinaldină)

4.Sinteza Friedlander – condensarea o-acilanilinelor cu aldehide α-metilenice sau cu cetone, în cataliză acidă sau bazică.

o-aminobenzaldehidă acetaldehidă chinolină


Chinolina este un lichid cu miros caracteristic, insolubil în apă, solubil în solvenţi organici. În stare pură se păstrează incoloră multă vreme; prin impurificare se colorează în galben, apoi în brun.

Are caracter aromatic mai slab decât naftalina.

103


1.Caracterul bazic. Chinolina este o bază mai slabă decât piridina.

2.Reacţii de reducere

tetrahidrochinolina

decahidrochinolina

3.Reacţii de oxidare

acid chinolinic acid nicotinic(acid 2,3-piridin-dicarboxilic neizolabil)

4.Reacţii de substituţie elctrofilă

Au loc mai uşor decât la piridină. Atomul de azot protonat influenţează mai slab dezactivarea atomilor de carbon din inelul benzenic, astfel încât substituţia electrofilă va avea loc pe acest inel mai ales în poziţiile 5 şi 8.

a)Reacţia de nitrare

b)Reacţia de sulfonare

acid chinolin-8-sulfonic

104

c)Reacţia de halogenare

5-bromochinolină

5.Reacţii de substituţie nucleofilă – decurg uşor. Atomul de azot activează poziţiile 2 şi 4.

amidură 2-aminochinolină de sodiu

2-hidroxichinolină

2-alchilchinolină

6.Reacţia de alchilare

sare cuaternară de amoniu

Derivaţi de chinolină

Hidroxichinoline

Oxina, 8-hidroxichinolina, este un compus cristalin care stă la baza unor medicamente antibacteriene (Clorchinaldol, Saprosan).

105

oxina clorchinaldol(5,7-dicloro-8-hidroxi-2-metilchinolina)

Chinina şi cinconina – alcaloizi izolaţi din coaja arboreluui de chinină.

Chinina, 6-metoxi-4-chinolil-[2S, 4S, 5R]-5-vinil-2-chinuclidinil-(R)-metanol, este folosită în tratamentul malariei.

Acizi cu nucleu chinolinic

acid chinaldinic acid cinconinic acid chininic

GRUPA IZOCHINOLINEI

Structură

106

Metode de obţinere

1.Izochinolona se găseşte în gudroanele de la distilarea uscată a cărbunilor.

2.Ciclizarea β-feniletilaminelor N-acilate, urmată de dehidrogenarea catalitică a 3,4-dihidroizochinolinelor obţinute (Metoda Bischler-Napieralski).

N-formil-β-feniletilamină

Prin această metodă se obţine papaverina, un alcaloid care se găseşte în opiu, utilizat ca antispastic, vasodilatator.

papaverină


Izochinolina este un compus solid cu miros asemănător cu al benzaldehidei.


1.Caracter bazic Are caracter bazic mai puternic decât chinolina: cu acizii organici şi anorganici formează săruri

cristaline.

107

2.Reacţii de substituţie electrofilă – decurg greu şi preferenţial pe inelul benzenic, în poziţiile 5 şi 8, rar în poziţia 4.

a)Reacţia de nitrare cu amestec sulfonitric.

b)Reacţia de halogenare.

3.Reacţii de substituţie nucleofilă.

4.Reacţia de oxidare

acid cincomeronic acid ftalic

108

Reprezentanţi

Morfina, (5α, 6α)-7,8-didehidro-4,5-epoxi-17-metilmorfinan-3,6-diol, este primul alcaloid izolat în stare pură din plante. Conţine un nucleu izochinolinic şi unul fenentrenic. Are acţiune anestezică şi narcotică. La administrare repetată dă dependenţă.

Derivaţii tetrahidrogenaţi ai izochinolinei se găsesc în structura unor alcaloizi cu acţiune psihotropă, hipotensoare.

GRUPA ACRIDINEI

9-Azaantracen, Dibenzopiridina, Benzochinolina

Metode de obţinere

1.Se găseşte în fracţia antracenică a agudroanelor rezultate la distilarea uscată a cărbunilor.

2.Condensarea difenilaminei cu acid formic, în prezenţă de clorură de zinc (deshidratant).


Acridina este un compus cristalin, solubil în solvenţi organici. Soluţiile de acridină au fluorescenţă albastră, caracteristică întreagă clase a acridinelor.


1.Caracter bazic. Acridina este o bază mai slabă decât chinolina, comparabilă ca tărie cu piridina. Cu acizii tari dă săruri de culoare galbenă. Cu halogenurile de alchil formează săruri cuaternare de amoniu. Acridina are caracter aromatic pronunţat.

109

2.Reacţiile de substituţie au loc foarte greu, în condiţii energice, la temperaturi ridicate, dând produşi de substituţie electrofilă pe inelele benzenice.

3.Reacţia de reducere – se formează acridan (9,10-dihidroacridină).

4.Reacţia de oxidare – se formează acid acridinic (acid 2,3-chinolindicarboxilic)

5.Reacţia de N-alchilare – se formează o sare cuaternară de acridiniu

Reprezentanţi

Chinacrina, (Atebrin), N’-(6-cloro-2-metoxiacridin-9-il)-N,N-dietilpentan-1,4-diamina, este un medicament antiparazitar folosit în tratamentul malariei. Este mai eficient decât chinina.

COMPUŞI HETEROCICLICI HEXAATOMICI POLIHETEROATOMICI

AZINE

I. DIAZINE (2 atomi de azot)II. OXAZINE (oxigen şi azot)III. TIAZINE (sulf şi azot)

I. DIAZINE

Există 3 diazine izomere:

Piridazina pirimidina pirazina(1,2-diazina) (1,3-diazina) (1,4-diazina)

110

Piridazina

Este diazina cea mai puţin importantă.

Metode de obţinere

1.Condensarea anhidridei maleice cu hidrazină.


Piridazina este un compus lichid.


1.Caracterul bazic – mai slab decât al piridinei

2.Reacţiile de substitiţie electrofilă au loc mai greu datorită celui de-al doilea atom de azot; nu se cunoaşte nici o reacţie de nitrare, sulfonare, doar câteva reacţii de halogenare.

Pirimidina şi derivaţii săi

Este cea mai importantă dintre cele trei diazine deoarece intră în constituţia unor compuşi naturali, ca: acizi nucleici, vitamina B1, medicamente barbiturice, sulfamide.

Structură

111

Metode de obţinere

1.Condensarea esterului malonic cu uree în etanol, în prezenţă de etoxid de sodiu.

2.Condensarea dintre uree şi acid formilacetic – se formează uracil (2,4-dihidroxipirimidină).

Uracil(tautomerie lactam-lactimă)

Uracilul se găseşte în celulele vii, rezultând la scindarea hidrolitică a acizilor nucleici.

3.Condensarea esterului formilacetic sodat cu S-alchil-tiouree.

(citosină; 2-hidroxi-4-aminopirimidină)


Pirimidina este un compus solid, uşor solubil în apă, higroscopic.


1.Caracterul bazic este foarte slab. soluţiile apoase au caracter neutru; cu acizii formează săruri.

2.Reacţii de substituţie electrofilă.

112

Substituţia electrofilă este împiedicată de existenţa celor 2 atomi de azot cu caracter electronegativ care determină scăderea densităţii electronice la grupele CH, accentuată în poziţiile 2,4,6.

SE este posibilă doar în poziţia 5, unde densitatea electronică scade cel mai puţin. Halogenarea sau nitrarea nu pot avea loc pe nucleul pirimidinic nesubstituit. Prezenţa unei grupe activante (-NH2; -OH) permite reacţiile de nitrare, halogenare, nitrozare,

sulfonare.

3.Reacţii de substituţie nucleofilă – decurg mai uşor.

4-aminopirimidină Derivaţii pirimidinei substituiţi pe nucleu cu halogeni, grupe alchiloxi, nitro, dau mai uşor reacţii de

substituţie nucleofilă în poziţiile 2,4,6.

4.Reacţia de oxidare. Nucleul pirimidinic este stabil la oxidare (caracter aromatic).

Reprezentanţi

Derivaţii acidului barbituric, barbituraţii, sunt folosiţi în terapeutică pentru proprietăţile lor sedative şi hipnotice.

Barbitalul, Veronalul, Acid 5,5-dietilbarbituric

Fenobarbitalul, Acid 5-etil-5-fenilbarbituric

Seconal, Acid 5-alil-5-(1-metil-butil)-barbituric

Baze pirimidinice

Sunt derivaţi ai pirimidinei care conţin grupele –OH şi –NH2 şi care se obţin prin hidroliza acizilor nucleici.

113

Vitamina B1, Tiamina – conţine nucleul pirimidinic şi cel tiazolic sub formă de sare.

Face parte din complexul de vitamine B care se găsesc în drojdia de bere, ficat, tărâţele cerealelor.Lipsa vitaminei B1 afectează inima şi deteriorează celulele nervoase; în cazuri extreme produce

paralizia. Lipsa vitaminei B1 poate provoca şi tulburări ale unor procese celulare prin modificări ale concentraţiei acidului piruvic.

Vitamina B2, Riboflavina – se găseşte în cantităti mici în toate celulele plantelor şi animalelor. Este un important factor al creşterii, intrând în constituţia unor enzime cu rol fundamental în funcţionarea organismului.

Pirazina şi derivaţii săi

1,4-diazina

Metode de obţinere

1.Autocondensarea α-aminocetonelor sau α-aminoaldehidelor în mediu bazic, în prezenţă de aer sau a unui agent oxidant.


Pirazina este o substanţă solidă; Are caracter aromatic pronunţat, marcat de rezistenţa la oxidare.

114


1.Caracter bazic – mai slab decât piridina.

2.Substituţiile la atomul de carbon sunt rare.

3.Reacţia de reducere – se formează piperazină (hexahidropirazină).

Piperazina este un compus cristalin, solubil în apă, cu caracter aromatic bazic pronunţat. Este folosită în tratamentul gutei. Are acţiune antihelmintică (eficace împotriva diferiţilor oxiuri şi ascarizi).

Benzodiazine

A.Benzodiazepine

cinolină ftalazină

Cinolina este o bază slabă. Ftalazina este un compus cristalin de culoare galbenă; este mai bazică decât cinolina.

B.Benzopirimidina (Chinazolina)

C.Benzopirazina (Chinoxalina)

II. OXAZINE ŞI TIAZINE

Se prezintă sub forma a 3 izomeri de poziţie:

2H 4H 6H 1,3-oxazină

Nici unul din izomeri nu are caracter aromatic deorece fiecare conţine un atom de carbon hibridizat sp3.

Sistemul ciclic 1,3-oxazinic intră în structura unor antibiotice naturale.

115

Sistemul 1,4-oxazinic este cunoscut sub forma derivatului tetrahidrogenat, morfolina, utilizată ca solvent.

Fenotiazina – compus cristalin, incolor, foarte uşor oxidabil. Nucleul fenotiazinic este prezent în structura medicamentului clorpromazină, folosit în tratamentul unor boli psihice.

Fenotiazină clorpromazină

Compuşii cu nucleu fenotiazinic au şi acţiune sedativă, antihistaminică, antiemetică. Unele săruri de fenotiazină sunt folosite ca şi coloranţi.

albastru de metilen

GRUPA PURINEI

Purinele sunt compuşi heterociclici poliheteroatomici care conţin un schelet format prin condensarea unui inel pirimidinic cu unul imidazolic.

Purinele rezultă prin hidroliza acizilor nucleici, alături de pirimidine, o pentoză şi H3PO4.Purina este o substanţă solidă, cristalină, greu solubilă în apă, neutră, cu caracter aromatic.

Metode de obţinere

1.Reacţia aminoacetonitrilului cu formamida.

Se cunosc 3-hidroxiderivaţi ai purinei.

116

6-hidroxipurina 2,6-dihidroxipurina 2,6,8-trihidroxipurina (hipoxantina) (xantina) (acid uric)

Hipoxantina rezultă la hidroliza acizilor nucleici.Xantina se găseşte în cantităţi mici în sânge, urină, calculi renali. Este un compus cristalin, care se

descompune înainte de topire, puţin solubil în apă.Are caracter slab bazic:

Cu acizii minerali şi cu metalele alcaline formează săruri; Prin oxidare conduce la aloxan şi uree. Xantinele metilate la azot se gasesc în unele plante.

Adenina şi guanina sunt componente ale acizilor nucleici.

Adenină guanină(6-aminopurină) (2-amino-6-hidroxipurină)

Teofilina, 1,3-dimetilxantina, este un compus cristalin care se găseşte în frunzele de ceai; are acţiune diuretică şi de stimulator cardiac.

Teobromina, 3,7-dimetilxantina, este un compus cristalin care se găseşte în boabele de cacao; are acţiune diuretică.

Cafeina, 1,3,7-trimetilxantina, este un compus cristalin care se găseşte în boabele de cafea, în frunzele de ceai, în fructul de cola, cacao. Are gust amar. Este folosită în terapeutică pentru acţiunea stimulatoare asupra SNC şi aparatului cardiovascular.

Acidul uric se găseşte în cantităţi mici în corpul uman. Se depune sub formă de uraţi de sodiu şi amoniu (calculi) în rinichi.

PTERIDINE

Pteridinele sunt compuşi care conţin în moleculă un inel pirimidinic condensat cu unul pirainic. Sunt puţin răspândite în natură.

Pteridina, (pirazino[2,3-d]pirimidina), este un compus de culoare galbenă.

Xantopterina este un pigment galben izolat din fluturi şi alte insecte.

117

Leucopterina este un compus de culaore albă izolat din aripile fluturilor albi.

Acidul folic, acid pteroilmonoglutamic, este un compus cristalin de culoare galben-portocalie, insolubil în apă, acetonă, benzen, solubil în acizi minerali şi hidroxizi alcalini. Se găseşte în frunzele de spanac, lăptuci, în ficatul mamiferelor. Are rol în producerea globulelor roşii şi stimulează creşterea unor bacterii. Lipsa acidului folic în organism provoacă amenii.

Acidul folinic, acid 5-formil-5,6,7,8-tetrahidropteroilglutamic, rezultă prin transformarea acidului folic şi are rol in diviziunea celulară.

118

Documents

Curs Ch Organica Sem II