Blog

Dünyanın ən təsirli Heterosiklikləri

Dünyanın ən təsirli Heterosiklikləri

Heterosiklik birləşmələr

Bir halqa quruluşu olaraq da bilinən bir heterosiklik mürəkkəb əsasən onun üzüklərinin / üzüklərinin üzvləri kimi iki fərqli elementin atomlarını ehtiva edən bir tərkibdir. Heterosiklik birləşmələr, ehtimal ki, üzvi birləşmələrin ailənin ən müxtəlif və ən əhəmiyyətli sayını təşkil edir.

Funksiya və strukturdan asılı olmayaraq, hər bir karboksilik tərkibə yalnız bir və daha çox karbon atomlu atomun başqa bir elementlə əvəz edilməsi nəticəsində müxtəlif heterosiklik analoglara çevrilə bilər. Nəticədə, heterosikllər heterosiklik birləşmələrin dərman, dərman, analitik və üzvi kimya kimi müxtəlif sahələrdə tədqiqat mübadiləsi üçün bir platforma təklif etmişdir.

Heterosiklik birləşmələrin əsas nümunələri ən çox dərmanlar, nuklein turşuları, sintetik və təbii boyaların əksəriyyəti və selüloz və əlaqəli materiallar kimi biomassanın əksəriyyətidir.

Təsnifat

Heterosiklik birləşmələr üzvi və ya qeyri-üzvi birləşmələr olmasına baxmayaraq, ən azı bir karbon var. Bu birləşmələr elektron quruluşuna görə təsnif edilə bilər. Doymuş heterosiklik birləşmələr asiklik törəmələrlə eyni şəkildə davranırlar. Nəticədə, tetrahidrofuran və piperidin şərti eterlər və redaktə sterik profillər olan aminlərdir.

Heterosiklik kimya tədqiqatı, əsasən, doymamış törəmələrə yönəlib və tətbiqlər, lazımsız beş və altı üzvli halkaları əhatə edir. Buraya furan, pirol, tiofen və piridin daxildir. Heterosiklik birləşmələrin növbəti böyük sinfi, furan, pirol, tiyofen və piridin üçün benzofer, indol, benzotiyofen və kinolin olduğu benzen üzüklərinə birləşir. İki benzol üzük birləşirsə, bu, dibenzofuran, karbazol, dibenzotiyofen və aridin olan birləşmələrin daha böyük bir ailə nəticəsidir. Doymamış üzüklər pi sistemi, konjuge sistemdə bir heteroatomun iştirakı əsasında təsnif edilə bilər.

Hazırlıq və reaksiyalar

3 üzvli üzüklər

Bir halqada üç atomlu heterosiklik birləşmələr ring sıxlığının daha reaksiyalı nəzakətidir. Bir heteroatomu olan heterosikllər ümumiyyətlə sabitdir. İki heteroatom olanlar ümumiyyətlə reaktiv ara maddələr kimi baş verir.

Bundan başqa, epoksid kimi tanınan sonanlar, ən çox yayılmış 3-üzvü heterosikllərdir. Lakin sonanlar, perkidlərin alkenlərlə yaxşı stereospesifikliyi ilə reaksiya verməklə hazırlanırlar. Sonranes, 3 üzvlüyünün üzüklərinin yüksək açar səthinin nəzakətli olduğu üçün doymamış eterlərdən daha reaktivdir. Üzükün bir nükleofilik və elektrofilik açılması ilə davam edən əlavə reaksiyalar ən ümumi reaksiya sinfidir.

Bu cür reaksiya azot mustardların inkişaf etmiş ilk antikanser dərmanları arasında olan farmakoloji hərəkətlərə aiddir. Antikanser agent mechlorethamine halında olduğu kimi intramolekulyar halqanın bağlanması ara aziridyum ionunu təşkil edir. Bioloji cəhətdən aktiv olan agent DNA-nın replikasiyasını inhibə etməklə xərçəng hüceyrələrini də daxil olmaqla hüceyrələri çoğalır. Azot fıstığı da antikanser maddələr kimi istifadə edilmişdir.

Ticari olaraq aziridin və oksiran əhəmiyyətli toplu sənaye kimyəvi maddələrdir. Əhzəranənin böyük miqyaslı istehsalında etilen birbaşa oksigenlə reaksiya verir. Bu 3 üzvli üzüklərin ən xarakterik xüsusiyyətləri olan kimyəvi reaksiyalar aşağıdakı hallarda ring açmaq üçün nükleofilik reaktiflər tərəfindən hücuma məruz qalır:

Ən çox görülən üç üzv heterosiklik birləşmələr bir heteroatomla birlikdə:

Doymuş Doymamış
Thiirane (episulfides) Thiirene
Fosfiran Phosphirene
Epoksidlər (oksiran, etilen oksid) Oxirene
Aziridin Azirine
Borirane Borirene

İki heteroatomlu ən çox istifadə olunan üç üzvlü heterosiklik birləşmələr arasında doyurulan bir törəmə şəkəri Diaziridin və diodiran və oksaziridin kimi doymamış bir törəmə kimi Diazirin daxildir.

Dörd üzvlü üzüklər

Aşağıdakı diaqramda 4 üzv halkalı heterosikllərin hazırlanması üsulları göstərilir. Bir amin, tiol və ya 3-halonun bir bazla reaksiya prosesi tipik olaraq effektlidir, lakin orta məhsuldarlıqla aparılır. Dimerizasiya və aradan qaldırılması tipik yan reaksiyalardır. Digər funksiyalar reaksiyada da rəqabət aparır.

Birinci misalda, bir oksiran üçün siklizasiya həmişə rietiyanın formalaşması ilə rəqabət aparır, lakin zəif bir baz istifadə edərkən yüksək nükleofilliyin üstünlük təşkil edir.

İkinci misalda azetidin və aziridinin meydana gəlməsi mümkündür, ancaq sonuncusu yalnız görünür. Nümunə sayı dörd göstərir ki, azetidin formalaşmasına bu yanaşma rəqabət olmadığı təqdirdə yaxşıdır.

Üçüncü misalda, substratın sərt konfiqurasiyası oxetanın formalaşmasını yaxşılaşdırır və oksiranın siklizasiyasını maneə törədir. 5 və 6 nümunələrində, Paterno-Buchi fotosizləşmələri oksetanın meydana gəlməsinə xüsusilə uyğun gəlir.

4 üzvli halkalı heterosikllərin hazırlanması metodları

Reaksiyalar

4 üzvü olan reaksiyalar heterosiklik birləşmələr üzük gərginliyi təsirini də nümayiş etdirir. Aşağıdakı diaqram bəzi nümunələri göstərir. Asit-kataliz 1,2 və 3a nümunələrində nümayiş olunan müxtəlif ring-açılış reaksiyalarının tipik bir xüsusiyyəti. 2 reaksiyasında, kükürd xlorosulfonyum ara maddəsinin formalaşmasına və üzük açma xlorid ionunun əvəzinə elektrofilik klorinqə məruz qalır. 3b reaksiyasında, güclü nükleofiller də gərgin eter açmaq üçün görünür. Beta-laktonların parçalanma reaksiyaları 4a-da görüldüyü kimi ya acid-katalizli acyl mübadiləsi ilə baş verə bilər. 4b-də olduğu kimi nükleofillər tərəfindən alkil-O rübü də ola bilər.

6 nümunəsi, orto-esterin intramolekulyar düzəldilməsinin maraqlı bir fenomenini göstərir. Reaksiya 6 birləşən ring sisteminin inkişaf etmiş asilleme reaksiyasını izah edən penisilin G'nin Beta-laktam parçalanmasını göstərir.

4-üzvü heterosiklik birləşmələrin reaksiyalarına nümunələr

Ən faydalıdır heterosiklik birləşmələr 4 üzvli üzüklər iki sıra antibiotiklər, sefalosporinlər və penisilinlərdir. İki seriya də Beta-laktam halkası kimi tanınan azetidinon halkasını ehtiva edir.
Bir çox oksetan antiviral, antikanser, antiinflamatuar və antifungal agent kimi araşdırılır. Digər tərəfdən oksetanonlar əkinçilikdə bakteriya, mantar öldürücü və herbisidlər və polimer istehsalında tətbiq olunur.
Ana tietan şəlalə yağı içərisində, həcmli türevləri isə Avropa polecats, ferrets və minkslər üçün qoxu markaları kimi işlədilir. Thietanes, boya içindəki funqisidlər və bakterisidlər kimi, dəmir korroziya inhibitorları və polimerlərin istehsalında tətbiq olunur.

Dörd üzvlü üzüklər bir heteroatomla birləşir

Heteroatom Doymamış Doymamış

Heteroatom Doymuş Doymamış
Kükürd Thietane Azete
Oksigen Oxetan Oxete
Azot Azetidin Azete

İki heteroatomlu dörd üzvli üzüklər birləşir

Heteroatom Doymuş Doymamış
Kükürd Dithietane Dithiete
Oksigen Dioxetan Dioxete
Azot Diazetidin Diazete

Bir heteroatomlu 5 üzvli üzüklər

Thiofene, furan və pirol 5 üzv halkalı heterosikllərin ana aromatik birləşmələridir. Onların strukturları bunlardır:

Tiyofen, furan və pirolin doymuş törəmələri tiofan, tetrahidrofuran və pirolidindir. Bir benzen halkasına kaynaşmış tiofen, furan və ya pirol halkasından hazırlanan bisiklik birləşmələr sırasıyla benzotiyofen, benzofuran, izoindol (ya da indol) olaraq bilinir.
Azot heterosikl pyrrolu adətən güclü isitmə yolu ilə zülalların parçalanması nəticəsində yaranan sümük yağıdır. Pirol halkaları ligamentlər, tendonlar, dəri və sümüklər və kollagenin struktur proteinlərində yüksək konsentrasiyalarda olan müxtəlif proteinlərin tərkib hissəsi olan hidroksiprolin və prolin kimi amin turşuları içərisindədir.
Pirol törəmələri alkaloidlərdə tapılır. Nikotin alkaloid ehtiva edən ən məşhur pyrroledir. Hemoglobin, miyoglobin, Vitamin B12 və klorofiller, porfirin adlanan böyük bir ring sistemində, aşağıda göstərilən klorofil B kimi 4 pyrrole birləşməsinə daxil edilir.

Bile piqmentlər porfirin zəncirinin parçalanması və 4 pyrrole zəncirinin zənciri ilə formalaşır.
5 üzv halkalı heterosikllərin hazırlanması
Furanın sənaye hazırlığı aşağıda göstərildiyi kimi aldehid, furfural, qarın ağacı kimi xammal ehtiva edən pentozdan əmələ gəlir. Tiyofenin və pirolun hazırlanmasının ikinci sinifində göstərilmişdir.
Üçüncü üçüncü tənliklər seriyası 1,4-dikarbonil birləşmələrindən əvəz olunmuş tiofenlərin, pirolların, furanların ümumi hazırlanmasını nümayiş etdirir. Bu növün əvəzedilmiş heterosikllərinin formalaşmasına gətirib çıxaran bir çox digər reaksiyalar başlamışdır. Bu prosedurlardan ikisi ikinci və üçüncü reaksiyalarda göstərilib. Furan palladium-katalizli hidrogenləşmə ilə tetrahidrofurana qədər azaldılır. Bu siklik etər yalnız 4-haloalkilsulfonatlara çevrilə bilən, həm də tiolan və pirolidin hazırlamaq üçün istifadə edilə bilən 1,4-dihalobutanlara çevrilə bilən qiymətli bir həlledicidir.

Beş üzvlü üzüklər bir heteroatomla birləşir

Heteroatom Doymamış Doymuş
sürmə Stibol Stibolan
mərgümüş Arsole Arsolane
bismut Bismol Bismolane
Bor Borole Borolan
Azot Pyrrole Pirolidin
Oksigen Furan Tetrahidrofuran

5 heteroatomlu 2 üzvləri

2 heteroatomları və ən azı heteroatomları olan beş üzvlü üzük birləşmələri azotdur, azol kimi tanınır. Isothiazoles və thiazoles halqa bir azot və kükürd atom var. İki kükürdlü atomu olan birləşmələr Dithiolanes kimi tanınır.

Heteroatom Doymamış (və qismən doymamış) Doymuş
Azot

/ azot

Pyrazole (Pyrazoline)

Imidazol (Imidazolin)

Pyrazolidine

Imidazolidine

Azot / oksigen Isoxazol

Oxazolin (oksazol)

Isoxazolidin

oksazolidin

Azot / kükürd İsotiyazol

Tiyazolin (Tiazol)

İsotiyazolidin

Tiyazolidin

Oxygen / oksigen Dioxolan
Kükürd / kükürd Dithiolane

Bəzi pirazollar təbii olaraq meydana gəlir. Bu sinfi birləşmələri 1,3-diketonların hidrazinlərlə reaksiya verərək hazırlanır. Sintetik pirazolun bir çoxu dərman və boyalar kimi istifadə olunur. Onlar ateş azaldır analgetik aminoprin, artrit müalicə istifadə fenibutazon, lif boya və sarı ərzaq rəng tartrazine və həssaslaşdırıcı maddələr kimi rəng fotoqrafiya istifadə boyalar əksəriyyəti daxildir.

5 heteroatomlu 3 üzvləri

Ən azı 3 heteroatomları olan beş üzvli ring birləşmələrinin böyük bir qrupu mövcuddur. Belə birləşmələrin bir nümunəsi bir azot atomu və iki kükürd olan dithiazoldur.

6 heteroatomlu 1 üzvləri

Monosiklik azot ehtiva edən 6 üzvli üzük birləşmələrində istifadə edilən nomenklatura aşağıda verilmişdir. Piridin üçün üzük mövqeləri göstərilir, həm də hər iki sistemdən istifadə olunsa da, ərəb rəqəmləri yunan hərflərinə daha çox üstünlük verir. Pyridones, 4-piridon üçün göstərilən zərbli rezonans formasından rezonans hibridinə verdiyi töhfələrdən bəhs edən aromatik birləşmələrdir.

Hücredəki müxtəlif mühüm metabolik reaksiyalar, NAD (coenzyme1 kimi tanınan) və NADP (həmçinin coenyme II kimi tanınan) iki əsas koenzim nikotinamiddən əldə edilir.
Alkaloidlərin əksəriyyəti piperidin (qara və ağ bibərin kəskin dadma məzmunundan birini təşkil edir) və nikotinin arasında bir piperidin və ya piridin ring quruluşuna malikdir. Onların strukturları aşağıda göstərilir.

Bir zamanlar kömür qatranından hasil edilən, lakin indi amonyakdan katalitik olaraq hazırlanan piridin və tetrahidrofurfuril spirt başqa birləşmələrin istehsalı üçün mühüm vasitədir və həlledici vasitədir. Vinilpiridinlər plastiklərin mühüm monomer quruluşu bloklarıdır və tamamilə doymuş piperidin, piridin kimyəvi xammal və rezin emal kimi istifadə olunur.

Əczaçılıq baxımından faydalı piridinlər

Əczaçılıq baxımından faydalı piridinlər arasında nevirapin kimi tanınan anti-AIDS-virus narkotik, angina idarəsində istifadə olunan nikorandil - avazodilator, fenazopiridin - sidik yolu analjezikası və antiinflamatuar sulfa dərmanı kimi isikoikotinik asit hidrazidi (tüberkülostat isoniazid) daxildir. Diflufenikan, clopyralid, paraquat və diquat, herbisidlər kimi istifadə olunan məşhur piridin törəmələridir.

6 və ya daha çox heteroatomlu 2 üzvləri

3 azot heteroatomları (diazines) olan 2 monosiklik altı üzvlü halkalı heterosikllər nömrələnmiş və aşağıda göstərilmişdir.

Malik hidrazid herbisid kimi istifadə olunan piridazin törəməsidir. Aspergilik turşusu kimi bəzi pyrazinlər təbii olaraq meydana gəlir. Burada yuxarıda qeyd olunan birləşmələrin strukturları:

Pyrazine ring, sənaye və bioloji əhəmiyyətə malik müxtəlif polycyclic birləşmələrin bir hissəsidir. Pyrazin ailəsinin vacib üzvləri fenazinlər, alloxazinlər və pteridinlərdir. Farmakoloji və bioloji cəhətdən ən vacib diaziyalar pirimidinlərdir. Sitozin, timin və urasil RNK və DNT-nin genetik kodunu təşkil edən 3 nükleotid bazalarının 5-dir. Aşağıda onların strukturları var:

Vitamin tiamin bir pirimidin halkasına malikdir və amobarbital də daxil olmaqla sintetik barbituratlara əlavə olaraq istifadə olunan dərmanlardır. Morfolin (ana tetrahidro-1,4-oksazin) böyük miqyasda funqisid, korroziya inhibitoru və solvent kimi istifadə üçün istehsal edilir. Morpholine ring də sedpativ-hypnotic narkotik trimetozin və fenpropimorf və tridemorph kimi bəzi funqisidlər də aşkar edilmişdir. Morfolin üçün struktur formuludur:

7 üzvli üzüklər

Üzük ölçüsü artdıqca, yeri, növü və heteroatom sayını dəyişməklə əldə edilə bilən birləşmələrin müxtəlifliyi çoxalır. Bununla belə, 7 üzvü olan və ya daha çox olan heterosikllər kimya 6 və 5 üzv halkalı heterosiklik birləşmələrdən daha az inkişaf etmişdir.
Oxepin və Azepin üzükləri dəniz orqanizmlərinin və alkaloidlərin müxtəlif təbii şəkildə meydana çıxan metabolik məhsullarının həlledici tərkib hissəsidir. Kaprolaktam kimi tanınan azepin törəməsi ticari olaraq neylon-6-in ara maddə kimi istehsalında və sintetik dəri, örtüklər və filmlərin istehsalında istifadə olunur.
Üzüklərində iki və ya bir azot atomlu 7-üzvü heterosiklik birləşmələr geniş istifadə olunan psixofarmasötik maddələrin Prazepine (trisiklik antidepressant) və valium kimi tanınan sakinləşdirici diazepamın struktur bölmələridir.

8 üzvli üzüklər

Bu sinifdə heterosiklik birləşmələrin nümunələri azot, oksosan və tiyosanın nitrogen, oksigen və kükürdün müvafiq heteroatomlarıdır. Onların müvafiq doymamış törəmələri azocin, oksosin və tiosindir.

9 üzvli üzüklər

Bu sinifdə heterosiklik birləşmələrin nümunələri azonan, oksanan və tionanın nitrojen, oksigen və kükürdün müvafiq heteroatomlarıdır. Onların müvafiq doymamış törəmələri azonin, oksin və tionindir.

Heterosiklik birləşmələrin istifadəsi

Heterocycles həyat elmləri və texnologiyasının bir çox sahələrində faydalıdır. Müzakirəmizdə gördüyümüz kimi, bir çox narkotik heterosiklik birləşmələrdir.

References

IUPAC Qızıl Kitab, heterosiklik birləşmələr. Link:

WH Powell: Heteromonosikllər üçün genişləndirilmiş Hantzsch-Widman Nomenklatura Sisteminin yenidən nəzərdən keçirilməsi, in: Pure Appl. Chem.1983, 55, 409-416;

A. Hantzsch, JH Weber: Uber Verbindungen des Thiazols (Pyridins der Thiophenreihe), in: Ber. Dsch. Chem. Ges. 1887, 20, 3118-3132

O. Widman: Zur Nomenclatur der Verbindungen, ən yaxşı oyunçuları, in: J. Prakt. Chem. 1888, 38, 185-201;