Гетероциклические ароматические соединения.
(Самостоятельная работа студентов).
В ряду этих соединений встречаются оба вида сопряжения – π,π- и р,π-сопряжение.
π,π-Сопряжение характерно для шестичленных гетероциклов с одним или несколькими гетероатомами. Простейшим их представителем является пиридин, содержащий в цикле один атом азота.
Атом азота находится в состоянии sp2-гибридизации (две из трех sp2-гибридных орбиталей образуют σ-связи). Он поставляет в ароматический секстет один р-электрон. Неподеленная пара электронов на sp2-гибридной орбитали обусловливает свойства пиридина как основания. Атом азота с таким электронным строением принято называть пиридиновым.
В результате большей электроотрицательности по сравнению с атомом углерода пиридиновый атом азота понижает электронную плотность на атомах углерода ароматического кольца. Поэтому системы с пиридиновым атомом азота называют π-недостаточными. Кроме пиридина, примером таких систем служит пиримидин, содержащий два пиридиновых атома азота .
р,π-Сопряжение осуществляется в пятичленных гетероциклахс атомами азота, кислорода, серы. Довольно часто в составе биологически значимых соединений встречается гетероцикл с одним атомом азота — пиррол.
В пирроле от атома азота в ароматический секстет включается находящаяся на негибридизованной р-орбитали пара электронов. Три электрона на sp2-гибридных орбиталях участвуют в образовании трех σ-связей. Атом азота в таком электронном состоянии получил название пиррольного.
Шестиэлектронное облако в пирроле делокализовано на пяти атомах цикла, поэтому пиррол представляет собой π- избыточную систему.
В фуране, пиране и тиазоле ароматический секстет также включает неподеленную пару электронов негибридизованной р-АО кислорода и серы соответственно. В имидазоле два атома азота вносят разный вклад в образование делокализованного электронного облака: пиррольный атом азота поставляет пару n-электронов, а пиридиновый — один р-электрон.
пиран фуран тиазол
В пиррольном и пиридиновом атомах азота электроны находятся на негибридизованных р--АО.
Ароматическим характером обладает также пурин, представляющий собой конденсированную систему из двух гетероциклов — пиримидина и имидазола. Делокализованное электронное облако в пурине включает 10 π-электронов. Ароматичностью обладают также пиримидин, хинолин и индол.
пиридин пиримидин хинолин индол пурин
Гетероциклические ароматические соединения обладают высокой термодинамической устойчивостью. Неудивительно, что именно они служат структурными единицами важнейших биологических полимеров — нуклеиновых кислот.
Дата добавления: 2019-09-30; просмотров: 465;