ZWIĄZKI

ZWIĄZKI

HETEROCYKLICZNE

HETEROCYKLICZNE

RODZAJE GRUP FUNKCYJNYCH

RODZAJE GRUP FUNKCYJNYCH

MOGĄCYCH WYSTĘPOWAĆ W FORMIE

MOGĄCYCH WYSTĘPOWAĆ W FORMIE

CYKLICZNEJ (HETEROCYKLICZNEJ)

CYKLICZNEJ (HETEROCYKLICZNEJ)

O

N

N

R

N

H

S

etery

sulfidy

aminy II

o

aminy III

o

iminy

laktony

bezwodniki

laktamy

O

O

O

O

O

N

H(R)

O

O

O

S

S

N

N

O

O

R

S

S

R

nadtlenki

disulfidy

zwiazki

azowe

acetale

tioacetale

PODSTAWY NAZEWNICTWA UKŁADÓW

HETEROCYKLICZNYCH

Pierwiastek

(heteroatom)

Wartościowość

Przedrostek

Tlen

2

Oksa–

Siarka

2

Tia–

Azot

3

Aza–

TABELA 1

Liczba

atomów w

pierścieniu

Przyrostki

Pierścienie zawierające

azot

Pierścienie

niezawierające azotu

nienasycone

nasycone

nienasycone

nasycone

3

–iryna

–irydyna

–iren

–iran

4

–et

–etydyna

–et

–etan

5

–ol

–olidyna

–ol

–olan

6

–yna

*

–yn

–an

7

–epina

*

–epin

–epan

*

umieszcza się przedrostek perhydro– przed nazwą związku

nienasyconego

TABELA 2

NUMERACJA ATOMÓW W PIERŚCIENIU

1. W związkach monocyklicznych numerację zaczynamy

od heteroatomu

2. W przypadku większej ilości heteroatomów numerujemy

tak, aby lokanty określające ich położenie były jak
najniższe

3. W przypadku różnych heteroatomów numerujemy tak,

aby heteroatom znajdujący się wyżej w tabeli 1 miał
najniższy lokant

4. W przypadku, gdy występują dwa lub więcej takich

samych heteroatomów dodajemy przedrostki di–, tri–,
np. diazyna

NAZEWNICTWO NIEKTÓRYCH UKŁADÓW

HETEROCYKLICZNYCH

N
H

N
H

O

O

azirydyna

2–aziryna

oksiran

oksiren

O

N
H

N
H

S

oksetan

azetydyna

2–azetyna

tietan

O

O

S

S

oksol

(furan)

oksolan

(tetrahydrofuran)

tiol

(tiofen)

tiolan

(tetrahydrotiofen

)

N
H

N
H

N
H

N
H

azol

(pirol)

2–azolina

(2–pirolina)

3–azolina

(3–pirolina)

azolidyna

(pirolidyna)

1,2–diazol

(pirazol)

N

N

H

N

N
H

N

N
H

H

N

S

1,3–diazol

(imidazol)

1,3–diazolidyna

(imidazolidyna)

1,3–tiazol

(tiazol)

O

O

O

O

O

2H–oksyn

(2H–piran, α–

piran)

4H–oksyn

(4H–piran, γ–piran)

oksan

(tetrahydropiran)

1,4–dioksyn

(dioksan)

N

N
H

N
H

N

N

azyna

(pirydyna)

1,4–dihydroazyna

(1,4–dihydropirydyna)

perhydroazyna

(piperydyna)

1,2–diazyna

(pirydazyna)

N

N

N

N

H

H

N

N

N

O

H

1,4–diazyna

(pirazyna)

perhydro–1,4–diazyna

(piperazyna)

perhydro–

1,4–oksazyna

(morfolina)

1,3–diazyna

(pirymidyna

)

N

N

2H–azepina

azocyna

N

N

N
H

O

N

indol

kumaron

chinolina

N

N
N

izochinolina

ftalazyna

chinoksalina

N

N

N

N

N

N

N

N

chinazolina

cynolina

pterydyna

PIERŚCIENIE

PIERŚCIENIE

TRÓJCZŁONOWE

TRÓJCZŁONOWE

TWORZENIE TRÓJCZŁONOWYCH PIERŚCIENI

HETEROCYKLICZNYCH METODĄ SUBSTYTUCJI

NUKLEOFILOWEJ WEWNĄTRZCZĄSTECZKOWEJ

1. Otrzymywanie oksiranów (epoksydów)

HO

X

R

4

R

3

R

2

R

1

O

R

2

R

4

R

3

R

1

zasada

– HX

 Synteza epoksydów z halogenohydryn

H

H

H

Cl

OH

H

O

H

H

H

2

O

Na

Cl

Cl

2

H

2

O

NaOH

H

2

O

+

+

cykloheksen

trans–2–chloro–

cykloheksanol

1,2–epoksycykloheksan

(73%)

 Mechanizm wewnątrzcząsteczkowej substytucji
nukleofilowej

Br



NaOH

H

2

O

C C

O

H

Br

R

R

R

R

..

..

O

R

R

R

R

..

..

C C

O

Br

R

R

R

R

.. ...

.

–

+

bromohydryna

substytucja

wewnątrzcząsteczkowa

(zachodzi w ramach tej samej

cząsteczki)

epoksyd

2. Otrzymywanie pochodnych azirydyny

RHN

X

R

2

R

1

R

4

R

3

N

R

R

2

R

1

R

3

R

4

– HX

X = Cl, Br, OSO

3

H

3. Otrzymywanie pochodnych tiiranu

– X

–

S

X

R

1

R

2

R

3

R

4

S

R

2

R

1

R

4

R

3

OKSIRANY

OKSIRANY

(EPOKSYDY)

(EPOKSYDY)

OTRZYMYWANIE

1. Reakcja alkenów z O

2

(Ag

2

O)

2. Reakcja alkenów z nadtlenokwasami

H

2

C CH

2

H

2

C CH

2

O

O

2

Ag

2

O,

300

o

C

etylen

tlenek etylenu

C C

C C

O

RCOH

O

RCO

O

H

O

(nadtlenokwas

)

+

Cl

C

O

O

O

H

O

H

H

Cl

C

O

OH

CH

2

Cl

2

, 25

o

C

+

cyklohepten

1,2-epoksycykloheptan

(78%)

C

C

C

O

R

O

H

+

+

C

C

O

C

O

R

O

O

H

.

.

.
.

alken

nadtlenokwa

s

epoksyd

kwas

REAKCJE OTWIERANIA PIERŚCIENI EPOKSYDOWYCH

C C

O

H

H

H

H

C C

H

O

OH

H

H

H

H

H

3

O

+

tlenek etylenu

glikol etylenowy

(1,2–etanodiol)

H

O

H

O

H

H

H

H

OH

H

O

H

H

3

O

+

H

3

O

+

+

O

H

H

.
..

.

O

H

H

H

.
.

OH

2

..

..

OH

2

..

..

1,2–epoksycyklo–

heksan

trans–1,2–cyklo–

heksanodiol

(86%)

CH

2

O

O



CH

2

OH

O

H

CH

2

OH



OH

+

–

OH

H

2

O, 100

o

C

.. .. ..

H

2

O

tlenek

metyleno–

cykloheksanu

1–

hydroksymetylo–

cykloheksanol

(70%)

H

2

C CH

2

O

CH

3

(CH

2

)

3

MgBr

CH

3

(CH

2

)

5

O

H

+

1. roztwór

eterowy

2. H

3

O

+

bromek

butylomagnezow

y

1–heksanol

(62%)

O

H

H

HX

eter

H

X

H

O

H

trans–2–

halogenocykloheksanol

gdzie

X = F, Br, Cl lub I

ŻYWICE EPOKSYDOWE I ŚRODKI KLEJĄCE

HO

C

CH

3

CH

3

OH

H

2

C CHCH

2

Cl

O

+

bisfenol A

epichlorohydryna

H

2

C CHCH

2

O

O

C

O

CH

2

CHCH

2

O

C

O

CH

2

CH

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

OH

CH

2

O

n

„prepolimer”

CH

CH

2

CH

2

OH

H

2

C CHCH

2

O

O

CH

CH

2

CH

2

O

CH

2

CHCH

2

O

OH

utwardzacz

+

środek

łańcucha 1

koniec

łańcucha 2

„łańcuchy

usieciowane”

DZIAŁANIA BIOLOGICZNE NIEKTÓRYCH ZWIĄZKÓW

ZAWIERAJĄCYCH TRÓJCZŁONOWE PIERŚCIENIE

HETEROCYKLICZNE

O

HO

OH

CH

2

OH

O

O

OH

pochodna benzo[a]pirenu

silne działanie rakotwórcze

epoksydon – antybiotyk

N

O

O

H

2

N

Me

CH

2

OCNH

2

OMe

NH

O

S

Me

H

H

H

H

Me

mitomycyna C

*

Mepitiostane

*

* - działanie

antynowotworowe

* - działanie

antynowotworowe

P

X

N

N

N

O

O

OCH

3

O

N

OHC

OCH

3

O

N t Bu

X = O, Trenimon

*

*

*

N

N

N

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

*

*

PIERŚCIENIE

PIERŚCIENIE

CZTEROCZŁONOWE

CZTEROCZŁONOWE

TWORZENIE CZTEROCZŁONOWYCH

PIERŚCIENI HETEROCYKLICZNYCH

R

1

R

2

X

R

3

R

4

YZ

R

5

R

6

YZ

R

1

R

2

R

3

R

4

R

5

R

6

zasada

X = Br, OTs, OSO

3

–

;

Y = O, S, N;

Z = H, Ts, Bz

NHTs

COOEt

Br

HS

R

R

Cl

HO

R

R

OTs

N

COOEt

Ts

S

R

R

O

R

R

OH

–

– HBr

OH

–

– HCl

1. BuLi
2. Δ

pochodna

azetydyny

pochodna

tietanu

pochodna

oksetanu

β–LAKTAMY (2–AZETYDONY)

I β–LAKTONY (2–OKSETANONY)

2–azetydony – otrzymywanie przez cyklizację β–
aminokwasów

2–oksetanony – otrzymywanie przez cyklizację
β–hydroksykwasów

R

4

NH

R

2

R

3

R

1

COOH

N

R

1

R

2

R

3

R

4

O

Δ

– H

2

O

R

2

R

1

COOH

HO

R

3

O

O

R

1

R

2

R

3

Δ

– H

2

O

 Reakcje otwierania pierścienia

X

O

A

B

X = O, NR, NH

 Reakcje 2–azetydonów – otwarcie pierścienia β–
laktamowego

N

O

R

OH

NHR

O

OEt

NHR

O

NaBH

4

, EtOH

H

2

O, H

+

R = H, alkil,

aryl

 Reakcje 2–oksetanonów – otwarcie pierścienia β–
laktonowego

O

O

OH

OH

O

OPh

O

18

H

O

H

2

O

18

,pH = 7

1. 20% NaOH
2. HCl

OPh

OH

O

O

O

PhOH, H

+

 Pochodne 2–oksetanonów i 2–azetydonów posiadające
znaczenie praktyczne

O

O

CH

3

O

O

CH

2

4–metylo–2–oksetanon

(β–propiolakton)

synteza organiczna – polimery

silna trucizna – sterylizacja na zimno,

czynnik sieciujący włókna wełniane i

bawełniane (ochrona przed owadami)

diketen

synteza organiczna

i sieciowanie polimerów

N

COOR

2

OH

O

R

1

CONH

N

O

H

R

1

CONH

CH

3

H

SO

3



K

+

antybiotyk z grupy

monolaktamów

antybiotyk β–laktamowy

nokardicyna

antybiotyk β–laktonowy 1233A

O

HO

COOH

O

N

O

S

1

2

3

4

5

6

7

N

O

S

1

2

3

4

5

6

7

8

penam

cefam

Antybiotyki cefalosporynowe

N

O

S

R

1

CONH

COOH

CH

2

R

2

S

CH

2

R

1

=

R

2

= ―OAc

R

1

= N≡CCH

2

―

R

2

= ―OAc

N

N

N N CH

2

N

S

N

Me

R

1

=

R

2

=

S

CH

2

N

R

1

=

R

2

=

Antybiotyki penicylinowe

N

O

NH

S

H

C

O

C

6

H

5

CH

2

H

HCOOH

CH

3

CH

3

N

O

S

R

Me

Me

COOH

R =

penicylina G

R =

penicylina V

R =

ampicylina

Ph

NH

O

PhO

NH

O

NH

2

Ph

NH

O

penicylina G

N

O

S

R

Me

Me

COO

N

S

R

Me

Me

COO

H

OOC

OH

–

N

O

S

RCONH

Me

Me

COOR

O

N

O

RCONH

S

COOR

Me

(AcO)

2

O, Δ

Rozszczepienie wiązania β–laktamowego w cząsteczce penicyliny
zachodzi łatwiej niż hydroliza wiązania amidowego w łańcuchu
bocznym R

Przekształcenie penicyliny w cefalosporynę (przegrupowanie
penicylinowe)