blog

Heterocycles nyingi zinazoathirika katika dunia

Heterocycles nyingi zinazoathirika katika dunia

Heterocyclic misombo

Kiwanja cha heterocyclic, pia kinachojulikana kama muundo wa pete kimsingi ni kiwanja kinacho na atomi za vipengele viwili tofauti kama viungo vya pete / pete zake. Misombo ya Heterocyclic pengine hufanya aina tofauti na idadi kubwa ya familia ya misombo ya kikaboni.

Bila kujali utendaji na muundo, kila kiwanja cha carbocyclic kinaweza kubadilishwa kuwa analog mbalimbali za heterocyclic kwa kuchukua nafasi ya atomi moja au zaidi ya pete za kaboni yenye kipengele tofauti. Matokeo yake, heterocycles imetoa jukwaa la ubadilishaji wa utafiti katika maeneo mbalimbali ikiwa ni pamoja na lakini sio mdogo kwa dawa, dawa, uchambuzi, na kemia ya kikaboni ya misombo ya heterocyclic.

Mifano kubwa ya misombo ya heterocyclic ni madawa mengi, asidi ya nucleic, wengi wa rangi ya maumbo na asili, na idadi kubwa ya mimea kama vile cellulose na vifaa vinavyohusiana.

Ainisho ya

Ingawa misombo ya heterocyclic inaweza kuwa kikaboni au misombo isiyo na kawaida, wengi wana angalau kaboni moja. Misombo hii inaweza kutengwa kulingana na muundo wao wa umeme. Mimea ya heterocyclic iliyojaa yaliyofanya kwa njia sawa na derivatives ya acyclic. Matokeo yake, tetrahydrofuran na piperidine ni ethers za kawaida na amini zilizo na maelezo mazuri ya steric.

Utafiti wa kemia ya heterocyclic, kwa hiyo, inalenga hasa kwenye derivatives zisizochafuliwa na maombi huhusisha tano zisizojumuishwa na pete sita. Hii inajumuisha furan, pyrrole, thiophene, na pyridine. Darasa kubwa ijayo la misombo ya heterocyclic ni fused kwa pete ya benzini, ambayo kwa furan, pyrrole, thiophene, na pyridine ni benzofuran, indole, benzothiophene, na quinoline, kwa mtiririko huo. Ikiwa pete mbili za benzini zimeunganishwa, hii husababisha familia nyingine kubwa ya misombo, ambayo ni dibenzofuran, carbazole, dibenzothiophene, na aridine. Pete zisizowekwa tayari zinaweza kutengwa kulingana na ushiriki wa heteroatom katika mfumo wa pi, mfumo wa conjugated.

Maandalizi na athari

Pete za 3

Heterocyclic misombo na atomi tatu katika pete ni njia ya ufanisi zaidi ya tete ya pete strain. Heterocycles yenye heteroatom moja kwa ujumla imara. Zina zenye heteroatom mbili hutokea, kwa ujumla kama intermediates tendaji.

Oxiranes, pia inajulikana kama epoxides ni heterocycles ya kawaida ya 3. Oxiranes hutayarishwa kwa kuguswa na peracids na alkenes, na stereospecificity nzuri. Oxiranes ni tendaji zaidi kuliko ethers zilizosiwa na heshima ya mstari wa juu wa pete ya 3. Mchakato wa kuongeza unaoendelea na ufunguzi wa nucleophili na electrophilic ya pete ni darasa la kawaida la majibu.

Tabia ya aina hii inahusishwa na hatua ya dawa ya dawa ya nitrojeni iliyokuwa kati ya madawa ya kulevya ya kwanza ya anticancer yaliyotengenezwa. Kufungwa kwa pete ya intramolecular kama ilivyo kwa mechlorethamine wakala wa anticancer huunda ioni ya kati ya aziridiamu. Waliojenga wakala wa mashambulizi ya wakala wa kimaumbile wanajumuisha seli zinazojumuisha seli za saratani kwa kuzuia replication yao ya DNA. Mchungaji wa nitrojeni pia hutumiwa kama mawakala wa anticancer.

Biashara ya aziridine na oxirane ni kemikali muhimu sana za viwanda. Kwa uzalishaji mkubwa wa oxirane, ethylene inachukuliwa moja kwa moja na oksijeni. Mmenyuko wa kemikali, ambayo ndiyo sifa zaidi ya pete hizi za 3, ni kwamba zinaweza kushambuliwa na reagents za nucleophilic kufungua pete kama ilivyoonyeshwa hapa chini:

Wanyama wa kawaida watatu heterocyclic misombo pamoja na heteroatom moja ni pamoja na:

Ulijaa Haijawashwa
Thiirane (episulfides) Thiirene
Phosphirane Phosphirene
Vijiko (oxirane, oksidi oksidi) Oxirene
Aziridine Azioni
Borirane Borirene

Heterocyclic ya tatu ya kawaida yenye misombo ya aina tatu na heteroatoms mbili ni pamoja na Diaziridine kama derivative iliyojaa na Diazirine kama derivative unsaturated pamoja na Dioxirane na Oxaziridine.

Pete za Wanachama 4

Njia mbalimbali za maandalizi ya heterocycles za pete za 4-membete zinaonyeshwa kwenye mchoro hapa chini. Mchakato wa kukabiliana na amine, thiol au 3-halo yenye msingi ni kwa ufanisi lakini kwa mavuno mazuri. Kupunguza na kuondokana ni athari za kawaida. Kazi nyingine zinaweza pia kushindana katika majibu.

Katika mfano wa kwanza, cyclization kwa oxirane daima kushindana na malezi ya thietane, lakini nucleophilicity ya juu inaongoza hasa kama moja inatumia msingi dhaifu.

Katika mfano wa pili, malezi ya azetidine na aziridine inawezekana, lakini mwisho tu huonekana. Mfano namba nne inaonyesha kuwa njia hii ya kuunda kazi ya azetidine vizuri ikiwa hakuna ushindani.

Katika mfano wa tatu, usanifu thabiti wa substrate unapendelea kuundwa kwa oxetane na kuzuia cyclization ya oxirane. Katika mifano 5 na 6, picha za Paterno-Buchi picha zinafaa hasa kwa malezi ya oxetane.

Njia za kuandaa heterocycles za pete za 4

Reactions

Majibu ya wanachama wa 4 heterocyclic misombo pia kuonyesha ushawishi wa pete. Mchoro unaofuata unaonyesha mifano. Acid-catalysis ni kipengele cha kawaida cha athari mbalimbali za kufungua pete zilizoonyeshwa katika mifano 1,2, na 3a. Katika mmenyuko 2 ya thietane, sulfuri hupata chlorini ya electrophilic inayoongoza kwa kuundwa kwa kati ya chlorosulfonium na kubadili pembe ya kloridi ya kufungua pete. Katika mmenyuko 3b, nucleophiles kali pia huonekana kufungua ether iliyosababishwa. Athari za cleavage za Beta-lactones zinaweza kutokea ama kwa kubadilishana asidi-catalyzed acyl kama inavyoonekana katika 4a. Inaweza pia kufanyika kwa alkyl-O kupasuka na nucleophiles kama katika 4b.

Mfano wa namba 6 inaonyesha jambo la kuvutia la upyaji wa intramolecular ya ortho-ester. Mchakato 6 inaonyesha ufafanuzi wa Beta-lactam ya penicillin G ambayo inaelezea mmenyuko wa upungufu wa mchanganyiko wa mfumo wa pete fused.

Mifano ya athari za misombo ya heterocyclic ya 4

Ni muhimu zaidi heterocyclic misombo na pete za 4 ni mbili mfululizo wa antibiotics, cephalosporins, na penicillins. Mfululizo huu una pete ya azetidinone ambayo pia inajulikana kama pete ya lactam.
Ng'ombe nyingi zinashughulikiwa kama antiviral, anticancer, anti-inflammatory, na mawakala antifungal. Oxetanoni, kwa upande mwingine, hutumika zaidi katika kilimo kama baktericides, fungicides, na madawa ya kulevya na katika utengenezaji wa polymer.
Mzazi thietane alipatikana katika mafuta ya shale wakati derivatives yake ya odoriferous hufanya kazi kama harufu za harufu kwa polecats za Ulaya, ferrets, na minks. Thietanes hutumiwa kama fungicides na baktericides katika rangi, kama inhibitors ya kutu ya chuma, na katika utengenezaji wa polima.

Pete nne za pete huchanganywa na heteroatom moja

Heteroatom Imejaa Satasta

Heteroatom Ulijaa Haijawashwa
Sulfuri Thietane Azete
Oksijeni Oxetane Oxete
Nitrogen Azetidine Azete

Pete nne za membete huchanganywa na heteroatom mbili

Heteroatom Ulijaa Haijawashwa
Sulfuri Dithietane Dithiete
Oksijeni Dioxetane Dioxete
Nitrogen Diazetidine Diazete

Pete za 5 yenye heteroatom moja

Thiophene, furan, na pyrrole ni misombo ya harufu ya mzazi ya heterocycles za pete za 5. Hapa ni miundo yao:

Vipengele vyenye kujazwa vya thiophene, furan, na pyrrole ni thiophane, tetrahydrofuran, na pyrrolidine kwa mtiririko huo. Misombo ya bicyclic iliyofanywa na thiophene, furan, au pete pyrrole iliyochanganywa kwa pete ya benzini inajulikana kama benzothiophene, benzofuran, isoindole (au indole) kwa mtiririko huo.
Hitrojeni heterocycle pyrrole kawaida hutokea katika mafuta ya mfupa ambayo hutengenezwa na kupasuka kwa protini kupitia joto kali. Pete za pyrrole hupatikana katika asidi ya amino kama vile hidroxyproline na proline ambazo ni vipengele vya protini mbalimbali zilizopo katika viwango vya juu katika protini za miundo ya mishipa, tendons, ngozi, na mifupa na collagen.
Vipunguzi vya pyrrole hupatikana katika alkaloids. Nikotini ni pyrrole inayojulikana zaidi ambayo ina alkaloid. Hemoglobin, myoglobin, Vitamini B12, na klorophylls, zote hutengenezwa kwa kujiunga na vitengo vinne vya pyrrole katika mfumo mkuu wa pete inayoitwa porphyrin, kama ule wa chlorophyll B ulionyeshwa hapo chini.

Vile rangi huundwa kwa kupasuka kwa pete ya porphyrine na kuwa na mnyororo wa pete za 4 pyrrole.
Maandalizi ya heterocycles ya pete ya 5
Maandalizi ya mazao ya furan kama ilivyoonyeshwa hapa chini kwa njia ya aldehyd, furfural, ambayo huzalishwa kutokana na pentose iliyo na malighafi kama vile mahindi. Maandalizi sawa ya thiophene na pyrrole yanaonyeshwa katika safu ya pili ya equations.
Mstari wa tatu wa equation moja unaonyesha maandalizi ya jumla ya thiophenes, pyrroles, furans kutoka kwa misombo ya 1,4-dicarbonyl. Masikio mengine mengine yanayoongoza kwenye malezi ya heterocycles iliyobadilishwa ya aina hii imeanzishwa. Njia mbili hizi zimeonyeshwa katika majibu ya pili na ya tatu. Furan imepungua kwa hidrojeni ya palladium-catalyzed kwa tetrahydrofuran. Ether hii ya mzunguko ni kutengenezea thamani ambayo haiwezi tu kugeuzwa kwa haloalkylsulphonates ya 4 lakini pia 1,4-dihalobutanes ambayo inaweza kutumika kutayarisha thiolane na pyrrolidine.

Pete za tano zimechanganywa na heteroatom moja

Heteroatom Haijawashwa Ulijaa
antimoni Weka Stibolane
arseniki Arsole Arsolane
Bismuth Bismole Bismolane
Boroni Borole Borolane
Nitrogen Pira Pyrrolidine
Oksijeni Furan Tetrahydrofuran

Pete za 5 na heteroatoms 2

Mchanganyiko wa pete ya tano yenye heteroatom ya 2 na angalau moja ya heteroatoms ni Nitrogeni, inajulikana kama azoles. Isothiazoles na thiazoles zina atomu ya nitrojeni na sulfuri katika pete. Mchanganyiko na atomi mbili za sulfu zinajulikana kama Dithiolanes.

Heteroatom Inasaturatiwa (na kwa kiasi fulani haijatengenezwa) Ulijaa
Nitrogen

/naitrojeni

Pyrazole (Pyrazoline)

Imidazole (Imidazoline)

Pyrazolidine

Imidazolidine

Nitrogeni / oksijeni Isoxazole

Oxazoline (oxazole)

Isoxazolidine

oxazolidine

Nitrogeni / sulfuri Isothiazole

Thiazoline (Thiazole)

Isothiazolidine

Thiazolidine

Oksijeni / oksijeni Dioxolane
Sulfuri / sulfuri Dithiolane

Baadhi ya pyrazoles hutokea kwa kawaida. Maunzi ya darasa hili yanatayarishwa kwa kuguswa na 1,3-diketoni na hydrazines. Mchanganyiko wengi wa synthetic pyrazole hutumiwa kama dawa na rangi. Zinajumuisha aminopyrine analgesic ya kupunguza homa ya fever, phenybutazone inayotumiwa katika matibabu ya arthritis, rangi ya nyuzi na tartrazine ya rangi ya njano, na rangi nyingi za rangi zinazotumiwa katika picha za rangi kama mawakala wa kuhamasisha.

Pete za 5 na heteroatoms 3

Kuna pia kuna kundi kubwa la pete ya tano yenye misombo na angalau heteroatom ya 3. Mfano mmoja wa misombo hiyo ni dithiazoles ambayo yana atomi ya nitrojeni na sulfuri mbili.

Pete za 6 na heteroatom ya 1

Nomenclature iliyotumiwa katika misombo ya pete ya 6 ya pete ya mchanganyiko wa nitrojeni ni hapa chini. Vyeo juu ya pete ya pyridine vinaonyeshwa, namba za Kiarabu zimependekezwa zaidi kwa barua za Kigiriki, ingawa mifumo yote mawili hutumiwa. Pyridones ni misombo ya harufu nzuri kwa michango ya kuondokana na mseto kutoka fomu za resonance zilizoshtakiwa kama ilivyoonyeshwa kwa 4-pyridone.

Coenzymes mbili kubwa zinazohusika katika athari muhimu za kimetaboliki katika seli, NAD (pia inajulikana kama coenzyme1) na NADP (pia inajulikana kama coenyme II), hutoka kwa nicotinamide.
Wengi wa alkaloids huwa na piperidine au pyridine pete muundo, kati yao piperine (ni moja ya yaliyo mkali-yaliyomo ya pilipili nyeusi na nyeupe) na nikotini. Miundo yao imeonyeshwa hapo chini.

Pyridine ambayo mara moja ilitolewa kwenye lami ya makaa ya mawe lakini sasa imeandaliwa kichocheo kutoka kwa amonia na tetrahydrofurfuryl pombe ni muhimu na kutengenezea muhimu kutumika kutengeneza misombo mingine. Vinylpyridines ni vitalu muhimu vya ujenzi wa plastiki, na piperidini iliyojaa kikamilifu, pyridine hutumiwa kama vifaa vya kemikali na usindikaji wa mpira.

Madawa ya dawa ya dawa

Mipira ya dawa za dawa zinazojumuisha dawa ni pamoja na asidididi ya isonicotiniki (tuberculostat isoniazid), dawa ya kupambana na UKIMWI-inayojulikana kama nevirapine, nicorandil - avasodilator kutumika kwa kudhibiti angina, penazopyridine-analgesic ya mkojo na dawa ya kupambana na uchochezi. Diflufenican, clopyralid, paraquat, na diquat ni maarufu ya derivatives ya pyridine ambayo hutumiwa kama herbicides.

Pete za 6 na 2 au heteroatoms zaidi

3 monocyclic heterocycles ya pete sita za pete na heteroatom 2 (diazines) zinahesabiwa na zimeitwa kama inavyoonyeshwa hapo chini.

Hydrazide ya kiume ni derivative ya pyridazine inayotumiwa kama dawa. Baadhi ya pyrazines kama asidi ya aspergillic hutokea kwa kawaida. Hapa ni miundo ya misombo iliyotajwa hapo juu:

Pete ya pyrazine ni sehemu ya misombo mbalimbali ya polycyclic ya umuhimu wa viwanda na kibaiolojia. Wajumbe muhimu wa familia ya pyrazine ni phenazines, alloxazines, na pteridines. Pharmacologically na biologically, diazines muhimu zaidi ni pyrimidines. Cytosine, thymine, na uracil ni 3 ya msingi wa nucleotide ya 5 ambayo hufanya kanuni za maumbile katika RNA na DNA. Chini ni miundo yao:

Vitamini thiamin wana pete ya pyrimidine na pamoja na barbiturates ya synthetic ikiwa ni pamoja na amobarbital ni kawaida kutumika dawa. Morpholine (mzazi tetrahydro-1,4-oxazine) huzalishwa kwa kiwango kikubwa kwa kutumia kama fungicide, inhibitor ya kutu na solvent. Pete ya Morpholine pia inapatikana katika sedemetozine ya sedative-hypnotic na baadhi ya fungicides kama fenpropimorph na tridemorph. Hapa kuna formula ya kimuundo ya morpholine:

Pete za 7

Kama ukubwa wa pete huongezeka, aina ya misombo ambayo inaweza kupatikana kwa kutofautiana mahali, aina, na idadi ya heteroatoms huongezeka kwa kiasi kikubwa. Hata hivyo, kemia ya heterocycles na pete 7-membered au zaidi ni chini ya maendeleo kuliko ile ya 6 na 5-membered pete heterocyclic misombo.
Pete ya Oxepine na Azepine ni sehemu muhimu ya bidhaa za kimetaboliki za asili za viumbe vya baharini na alkaloids. Derivative ya azepine inayojulikana kama caprolactam inazalishwa kwa biashara kwa wingi kwa matumizi ya nylon-6 kama kati na katika uzalishaji wa ngozi za ngozi, mipako na filamu.
Heterocyclic ya kiungo cha 7 na atomi mbili au moja kwenye pete zao ni vitengo vya kimaumbile vya kisaikolojia za kinga Prazepine (tricyclic antidepressant) na diazepam ya tranquilizer pia inajulikana kama valium.

Pete za 8

Mifano ya misombo ya heterocyclic katika darasa hili ni pamoja na azocane, oxocane, na thiocane na nitrojeni, oksijeni, na sulfuri kuwa heteroatoms husika. Damu zao zisizowekwa safi ni azocine, oxocine, na thiocine kwa mtiririko huo.

Pete za 9

Mifano ya misombo ya heterocyclic katika darasa hili ni pamoja na azonane, oxonane, na thionane na nitrojeni, oksijeni, na sulfuri kuwa heteroatoms husika. Dalili zao zisizowekwa safi ni azonini, oxonine, na thionini kwa mtiririko huo.

Matumizi ya misombo ya heterocyclic

Heterocycles ni muhimu katika maeneo kadhaa ya sayansi ya maisha na teknolojia. Kama tulivyoona katika majadiliano yetu, dawa nyingi ni misombo ya heterocyclic.

Marejeo

Kitabu cha Gold cha IUPAC, misombo ya heterocyclic. Kiungo:

WH Powell: Marekebisho ya mfumo wa kupanuliwa wa Hantzsch-Widman wa Nomenclature kwa Heteromonocycles, katika: Appl safi. Chem.1983, 55, 409-416;

A. Hantzsch, JH Weber: Ueber Verbindungen des Thiazols (Pyridins der Thiophenreihe), katika: Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1887, 20, 3118-3132

O. Widman: Zur Nomenclatur der Verbindungen, welche Stickstoffkerne enthalten, katika: J. Prakt. Chem. 1888, 38, 185-201;