1.Przykłady reakcji otrzymywania heterocyklicznych pierścieni trójczłonowych i reakcje jakim ulegają.
OTRZYMYWANIE
Metoda substytucji nukleofilowej wewnątrzcząsteczkowej.
-tworzenie oksiranów (epoksydów)



halogenohydryna epoksyd
-otrzymywanie pochodnych azirydyny
-otrzymywanie pochodnych tiiranu
Reakcja alkenów z O₂ (Ag₂O)


REAKCJE
-Reakcja otwierania pierścieni epoksydowych




-



2.Występowanie i znaczenie zw. zawierających trójczłonowe i czteroczłonowe pierścienie.
TRÓJCZŁONOWE
epoksydy → żywice i środki klejące
epoksydon → antybiotyk
mitomycyna C
Mepitiostane działanie antynowotworowe
Trenimon
CZTEROCZŁONOWE
Pochodne 2–oksetanonów i 2–azetydonów posiadające znaczenie praktyczne:






nokardicyna, penam, cefam → antybiotyk β-laktamowy
antybiotyki penicylinowe-G,V,ampicylina
3. Przykłady reakcji otrzymywania heterocyklicznych pierścieni czteroczłonowych i reakcje jakim ulegają ich pochodne.
OTRZYMYWANIE







-2-azetydony-cyklizacja β-aminokwasów



-2-oksetanony-cyklizacja β-aminokwasów


REAKCJE
-reakcja otwierania pierścienia


-reakcje 2–azetydonów – otwarcie pierścienia β–laktamowego
β-aminokwas



ester etyl. β-aminokwasu


-reakcje 2–oksetanonów – otwarcie pierścienia β–laktonowego






4. W jakich związkach występują układy: β-azetydonu i β-aksetanonu.












5.Otrzymywanie furanu, pirolu i tiofenu.
FURAN




PIROL



TIOFEN






6.Uzasadnij, że furan, pirol i tiofen są zw. aromatycznymi. Rekcje.
Właściwości ich przypominają właściwości pierśc. benzenowego. Pierśc. heterocykliczne są jednak bardziej reaktywne w stosunku do elektrofilu niż benzenowe→łatwiej ulegają subst. elektrofilowej. Testem aromatyczności jest reakcja substytucji elektrofilowej.









Cząsteczka aromatyczna spełnia regułę Hϋckla:
-jest płaskim układem cyklicznym wiązać koniugowanych z orbitalem p na każdym z atomów tego układu,
-układ zawiera 4n+1 elektronów na orbitalach p, gdzie n=1,2,3… tzn. aromatyczne będą cząsteczki zawierające 6,10,14,18 elektronów π0
7.Wzory azoli.




8.Porównaj właściwości zasadowe pirolu, pirolidyny i pirydyny.









Pirol-udział wolnej pary elektr. w sekstecie aromatycznym uniemożliwia przyłączenie atomu azotu. Łatwo reaguje z protonami, ale uprzywilejowanym miejscem reakcji jest at. węgla sąsiadujący z at. azotu. Przyłączenie protonu zapoczątkowuje dalsze reakcje prowadzące do produktów polimerycznych.
Pirydyna-wolna para elektronowa w cząsteczce nie uczestniczy w sekstecie aromatycznym wobec czego związanie przez przyłączenie protonu albo alkilowanie nie powoduje strat energii rezonansu. Dlatego jest silniejszą zasadą niż pirol.
Pirolidyna-w tej cząsteczce znajduje się dodatkowa para elektr. podatna na działanie kwasów (największa zasadowość=zasadowości amin alifatycznych).
9.Właściwości chemiczne układu pirolu i indolu. Pochodne tych układów o znaczeniu biologicznym.
PIROL
Właściwości chemiczne pirolu (furanu i tiofenu) przypominają właściwości pierścienia benzenowego. Pierścienie heterocykliczne są jednak bardziej reaktywne w stosunku do elektrofili niż pierścienie benzenowe. Reaktywność związków maleje w porządku:
furan > pirol > tiofen. Podstawienie w subst. elektrofilowej zachodzi na atomie węgla 2.

Pochodne pirolu
Alkaloidy



hem, chlorofil, porfiryna, kompleks porfiryny z Fe²⁺







































INDOL
Związek heterocykliczny posiadający skondensowany pierścień. Indol ulega substytucji elektrofilowej łatwiej niż benzen ale trudniej niż pirol. Ponieważ pierścień pirolowy jest silniej aktywowany niż benzenowy podstawienie zachodzi na atomie węgla 3 (w przypadku pirolu podstawnik był kierowany w położenie 2). Indol jest słabą zasadą podobnie jak pirol.

Pochodne indolu

bufotenina → halucynogen, występuje w skórze i jadach ropuch (Bufo); psylocybina → występuje w meksykańskich grzybach odurzających (Psilocybe mexicana);LSD-25, amid kwasu lizerginowego → halucynogeny, pochodne kw. lizerginowego, johambina, kantarydyna
10.Wzory diazoli.

11.Dwie metody otrzymywania diazoli.
Otrzymywanie imidazolu (1,3-diazolu)



etanodial
Otrzymywanie pirazolu (1,2-diazolu)



etyn diazometan
12. Własności chemiczne diazoli na przykładzie imidazolu i pirazolu.
Energia rezonansu większa niż w przypadku analogicznych zw. zawierających jeden heteroatom i zbliżona do energii rezonansu benzenu. Reakcje substytucji elektrofilowej zachodzą w 1,3–diazolach łatwiej niż w pirydynie ale trudniej niż w benzenie. Podstawnik kierowany jest w położenie 5. Reaktywność maleje ze wzrostem elektroujemności heteroatomu: imidazol>tiazol>oksazol.
Reakcje substytucji elektrofilowej zachodzą w 1,2–diazolach (podobnie jak w przypadku 1,3–diazoli) dość trudno i wymagają silnych elektrofili. Podstawnik kierowany jest w położenie 4. Reaktywność maleje ze wzrostem elektroujemności heteroatomu: pirazol>izotiazol>izooksazol. 1,2–azole są słabszymi zasadami od 1,3–azoli tzn. że pirazol jest słabszą zasadą niż imidazol.
IMIDAZOL











PIRAZOL

13.Znaczenie i aktywność biologiczna pochodnych imidazolu, pirazolu i tiazolu.
Pochodne imidazolu
















Pochodne pirazolu
O działaniu leczniczym (przeciwbólowym i przeciwgorączkowym) zawierające układ 5-pirazolonu.




Pochodne tiazolu i tiazolidyny





pirofosforan tiaminy (TPP) → koenzym tiamina – wit. B₁
INNE POCHODNE: sulfamid - 2–sulfanilamidotiazol → lek z grupy sulfamidów, aminophenazol - 2,4–diaminofenylotiazol → stosowany przy zatruciu morfiną, benzylohydrazyd kwasu - 5–metylo–3–izoksalilokarboksylowego - izokarboxazid – lek antydepresyjny, 2–(4–tiazolilo)benzimidazol – thiabendazol → lek przeciwgrzybiczny, sacharyna.