ZWIĄZKI

ZWIĄZKI

HETEROCYKLICZNE

HETEROCYKLICZNE

ZAWIERAJĄCE AZOT

ZAWIERAJĄCE AZOT

ZWIĄZKI

ZWIĄZKI

HETEROCYKLICZNE

HETEROCYKLICZNE

związki pierścieniowe, które w

szkielecie pierścienia zawierają

heteroatomy (atomy pierwiastków

innych niż węgiel, np. azot, tlen,

siarka i inne)

Heterocykle dzielimy na dwie
podgrupy:

•niearomatyczne, np. tlenek etylenu,
cykliczne estry (kumaryna), cykliczne
acetale, cykliczne aminy

•aromatyczne

Związki heterocykliczne

Związki heterocykliczne

pięcioczłonowe

pięcioczłonowe

Orbitale azotu z cząsteczce pirolu mają hybrydyzację
sp

2

. Wolna para elektronowa zajmuje orbital p i bierze

udział w tworzeniu sekstetu aromatycznego.
Zmniejsza to zasadowość pirolu.

Reguła H

Reguła H

ü

ü

ckla 4n+2

ckla 4n+2

Układem aromatycznym jest tylko związek

płaski

,

cykliczny

, w którym

wiązania podwójne

są

sprzężone

, a elektrony p obsługują całą cząsteczkę.

Liczba elektronów p obsługująca cząsteczkę musi
spełniać warunek:

liczba elektronów p = 4n+2

N

+

+

-

S

..

..

O

..

..

..

pirydyna

tiofen

furan

O związkach, które spełniają regułę Hückla mówimy, że są
aromatyczne.

+

+

+

+

Mimo, że dla związku możemy zapisać wiele struktur
granicznych, elektrony p obsługują cały pierścień,
związek nie jest aromatyczny ponieważ posiada 4n
elektronów p. O takim związku mówimy, że jest

antyaromatyczny

i jest on wybitnie nietrwały

(najczęściej nie istnieje).

Reguła H

Reguła H

ü

ü

ckla 4n+2

ckla 4n+2

Związki heterocykliczne

Związki heterocykliczne

pięcioczłonowe

pięcioczłonowe

Grupa pirolowa stanowi jednostkę powtarzalną

wielu sprzężonych związków

makrocyklicznych, np. porfiryn i koryn.

Po uwodornieniu pirol staje się zasadą o mocy

porównywalnej z mocą innych amin

drugorzędowych

.

Układy pirolowe występują m.in. w:

tryptaminy

witamina B

12

Pochodnymi pirolidyny są
m.in. aminokwasy prolina
i hydroksyprolina.

Związki heterocykliczne

Związki heterocykliczne

pięcioczłonowe

pięcioczłonowe

Pochodne tiazolu są
stosowane w przemyśle
farbiarskim i w
medycynie.

Związki heterocykliczne

Związki heterocykliczne

pięcioczłonowe

pięcioczłonowe

imidazol (1,3-diazol)

Związek zaliczany do grupy alkaloidów.
Substancje zawierające pierścień
imidazolowy w swej cząsteczce są
szeroko rozpowszechnione w
przyrodzie, np. histydyna.
Zastosowanie:

•tworzenie termostabilnych tworzyw
sztucznych

•inhibitor procesów korozji

•stosowany w leczeniu grzybic i lekach
skierowanych przeciw nadciśnieniu
tętniczemu

Z

Z

wiązki heterocykliczne

wiązki heterocykliczne

sześcioczłonowe

sześcioczłonowe

Orbitale azotu w pirydynie również mają hybrydyzację
sp

2

, tym razem jednak w sekstecie aromatycznym

uczestniczy tylko jeden elektron, a wolna para zajmuje
orbital shybydyzowany na zewnątrz pierścienia.

Z

Z

wiązki heterocykliczne

wiązki heterocykliczne

sześcioczłonowe

sześcioczłonowe

Struktury graniczne pirydyny

Pirydyna ma
właściwości zasadowe.
Może ulegać
protonowaniu i tworzyć
sole (np.
chlorowodorki), lub
reagować z
halogenkami alkilu z
powstaniem
czwartorzędowych soli
pirydynowych.

Z

Z

wiązki heterocykliczne

wiązki heterocykliczne

sześcioczłonowe

sześcioczłonowe

Pierścień pirydynowy obecny jest w wielu
istotnych związkach organicznych, takich
jak witamina PP i B

6

.

Witamina B

6

(pirydoksyna)

Witamina B

3

(witamina PP, kwas

nikotynowy, niacyna, czyli kwas
3-pirydylokarboksylowy)

Z

Z

wiązki heterocykliczne

wiązki heterocykliczne

sześcioczłonowe

sześcioczłonowe

piperydyna

powoduje degradację
wiązań
N-glikozydowych i
fosfodiestrowych, co
wykorzystywane jest w
metodzie sekwencjonowania
DNA Maxama-Gilberta.

pirymidyna (1,3-
diazyna)

Wykazuje właściwości
aromatyczne. Trzy
podstawowe części kwasów
nukleinowych – cytozyna,
tymina i uracyl są
pochodnymi pirymidyny.

Z

Z

wiązki heterocykliczne

wiązki heterocykliczne

zawierające

zawierające

pierścienie skondensowane

pierścienie skondensowane

puryna

Zawiera pierścień pirymidynowy
skondensowany z pierścieniem imidazolu.
Jest podstawą dwóch zasad azotowych
wchodzących w skład kwasów nukleinowych
– adeniny i guaniny.

indol (2,3-beznzopirol)

Powstaje podczas biosyntezy tryptofanu.
Nazwa pochodzi od nazwy barwnika
indygo, zawierającego dwie grupy
indolowe.

Przykłady puryn:

kwas moczowy (2,6,8-trioksypuryna)

kofeina

teobromina (3,7-dimetyloksantyna)

Z

Z

wiązki heterocykliczne

wiązki heterocykliczne

zawierające

zawierające

pierścienie skondensowane

pierścienie skondensowane

akrydyna (dibenzopirydyna,
benzochinolina,
azantracen)

Jest to związek występujące w smole
pogazowej. Używany:

•do produkcji barwników (np. oranż
akrydyny)

•do produkcji leków (np. rywanolu)

•w analizie chemicznej

•Jako wskaźnik fluorescencyjny
Akrydyna jest szkodliwa, wywołuje
podrażnienia błon śluzowych i
egzemy.

Z

Z

wiązki heterocykliczne

wiązki heterocykliczne

zawierające pierścienie

zawierające pierścienie

skondensowane

skondensowane

tropan (8-metylo-8-aza-
bicyklo[3.2.1]oktan)

Zawiera skondensowane pierścienie pirolidyny i
piperydyny. Wchodzi w skład alkaloidów
tropanowych takich jak:

atropina

Stosowana jako lek
rozkurczowy i
środek
rozszerzający
źrenice.

kokaina
(metylobenzoiloekgonin
a)

Substancja pobudzająca
pochodzenia roślinnego.

skopolamina

W medycynie
używana w
przypadku zapalenia
tęczówki i ciała
rzęskowego oraz do
rozszerzania źrenicy
i paraliżu mięśni oka
w celach
diagnostycznych.

Związki heterocykliczne często występują w

substancjach biologicznie czynnych.

morfina

Ma działanie narkotyczne, przeciwbólowe,
przeciwkaszlowe, przeciwbiegunkowe, działa depresyjnie
na ośrodkowy układ nerwowy.

kwas lizergowy

Jest prekursorem narkotykowym, np. LSD.

nikotyna

Silna neurotoksyna, zbudowana jest z dwóch pierścieni
heterocyklicznych, pirydyny i pirolidyny.

koniina

alkaloid piperydynowy, pseudoalkaloid. Silny jad
zwojowy – poraża ośrodek oddechowy.