Физические и химические свойства оксикислот

Оксикислоты – жидкости или большей частью кристаллические

вещества. В воде они растворимы лучше, чем соответствующие карбоновые

кислоты, не содержащие гидроксила. Низшие оксикислоты смешиваются с

водой в любых соотношениях.

Химическое поведение оксикислот, как и других

гетерофункциональных соединений, то есть соединений, содержащих в

молекуле разные функциональные группы, определяется природой этих

групп. Оксикислоты вступают в большинство химических реакций,

характерных для кислот (-COOH) и спиртов (-OH). Строение

углеводородного радикала также сказывается на их химическом поведении:

ароматические кислоты (например, салициловая кислота) вступают во

многие реакции, характерные для соответствующих производных бензола. В

одних реакциях каждая из функциональных групп может участвовать

независимо друг от друга, в других ход реакции и характер образующихся

продуктов зависит от взаимного влияния этих групп, в некоторых случаях

окси- и карбоксильная группы могут взаимодействовать одновременно или

между собой.

1. Кислотныесвойства.

По сравнению с карбоновыми кислотами с тем же числом углеродных атомов

оксикислоты (в особенности α-кислоты) обнаруживают более сильно

выраженные кислотные свойства. Так, константа диссоциации гликолиевой

кислоты в 8,5 раз больше, чем уксусной.

2. Какспирты.

Вступление в реакцию спиртового или кислотного гидроксила

определяется выбором реагента и условиями реакций. Так, при действии НСl

замещается гидроксил спиртовой, а при действии PCl5 и кислотный и

спиртовой. Во всех превращениях оксикислот приходится считаться с

взаимным влиянием гидроксильной (-ОН) и карбоксильной (-СООН) групп.

3. α-Оксикислотылегковосстанавливаются в карбоновыекислоты.

4. Термическоеповедениеоксикислот.

Отщепление Н2О при температуре происходит легко, причем в

зависимости от положения гидроксильной группы образуются различные

вещества.

28АЛЬДЕГИДОКИСЛОТЫ И КЕТОКИСЛОТЫ,органические соединения, в молекулах к-рых, наряду с присущей кислотам карбоксильной группой

содержится группа (альдегидокислоты) либо группа

(кетокислоты). Примером альдегидокислоты может служить глиоксиловая к-та (I), а кетокислоты - пировиноградная к-та (II).

А. и к. встречаются в природных продуктах, нек-рые из них играют важную роль в обмене веществ, являются промежуточными продуктами при спиртовом брожении Сахаров.

АЛЬДЕГИДЫ,класс органич. соединений, содержащих карбонильную группу

связанную с органич. радикалом (R) и с атомом водорода,

Свойства А. во многом сходны со свойствами кетонов, также содержащих карбонильную группу, но связанную с двумя радикалами, R₂CO. Назв. "А." обычно производят от назв. соответствующих кислот. Так, муравьиной кислоте НСООН соответствует муравьиный альдегид, или формальдегид НСНО; уксусной кислоте - уксусный альдегид, или ацеталь-дегидСНзСНО. Так, при окислении первичных спиртов или при осторожном восстановлении хлорангидридов кислот образуются А.:

Промежуточному положению А. отвечает и их способность к реакциям окисления-восстановления; напр., в присутствии спиртового раствора едкой щёлочи А. превращаются в смесь спирта и кислоты

А. могут быть получены также пиролизом смешанных кальциевых солей муравьиной и к.-л. другой карбоновой к-ты:

Осторожным окислением ароматич. соединений, содержащих метильную группу,получают ароматич. А.

Технич. значение имеет аналогичный способ получения простейшего ненасыщенного А.- акролеина - из пропилена:

Метод синтеза ацетальдегида, имеющий пром. значение, состоит в гидратации ацетилена в присутствии солей ртути (см. Кучерова реакция):

А. склонны к полимеризации; формальдегид, напр., легко превращается в пара-формальдегид, ацетальдегид - в цик-лич. тример, т. н. паральдегид. При конденсации 2 молей А. образуются альдоли:

(см. Альдольная конденсация), к-рые с отщеплением воды могут образовать ненасыщенные альдегиды:

Еще химсв-ва :

Гидрирование (присоед водорода) по двойной связи карбонильной группы легко протек при пропускании паров оксосоед над Ni или Pd катализатором. При этом кетоны образ вторич спирты а альжегиды первичные :

Присоединение реактивов Гриньяра по двойной связи карбонильной группы

Присоединение HCN к карбонильной группе альдегидов и кетонов

Присоединение Н₂О характерно только для наиболее активных альдегидов

Присоединение спиртов

Присоединение бисульфата

Замещение карбонильного кислорода на галоген

Р-я галогенирования

Альдольная и кротоновая конденсации оксосоедин

Простейшая альдегидокислота – глиоксалевая кислота HC(=O)–COOH – может быть получена гидролизом дихлоруксусной кислоты или электролитическим восстановлением щавелевой кислоты. Она встречается в природе в незрелых плодах. Простейшая -кетокислота – пировиноградная кислота CH₃COCOOH – является важным промежуточным веществом в окислительном и ферментативном расщеплении сахаров (в гликолизе) живыми организмами. Ее можно получить, используя общие реакции, ведущие к образованию -кетокислот:

-Кетокислоты легко окисляются:

Они также очень чувствительны к действию концентрированной серной кислоты, вызывающей реакцию

-Кетокислоты. Свободные -кетокислоты при нагревании легко выделяют углекислый газ, образуя кетоны:

Однако их эфиры вполне устойчивы. Их можно получить из сложных эфиров конденсацией Клайзена:

Их простейший представитель – ацетоуксусный эфир CH₃COCH₂COOC₂H₅ – имеет большое значение для органического синтеза. Его натриевая соль CH₃–CO–CHNa–COOC₂H₅, получаемая действием этилата натрия, легко реагирует с алкилгалогенидами, давая алкилацетоуксусные эфиры, CH₃COCHRCOOC₂H₅. Их в свою очередь можно проалкилировать до диалкилпроизводных CH₃COCRRCOOC₂H₅. Расщепление таких эфиров до замещенных уксусных кислот можно осуществить действием сильных щелочей:

Расщепление до замещенных ацетонов достигается обработкой разбавленными кислотами или щелочами:

29. Липиды- сложные эфиры трехатомного спирта глицерина в высших карбоновых кислот. По строению их подразделяют на сложные и простые. Твердые жиры- обычно глицериды предельных к-т: миристиновой( С₁₄), пальмитиновой (С₁₆) и т д. Жидкие жиры- сложные эфиры непред к-т: чаще всего олеиновой.

Химическиесв-васложных липидов

Как к-ты, благодаря наличию карбокс групп в сос-ве молекул, они реагируют со щелочами, спиртами, аммиаком и образуют при этом соли, эфиры, амиды и т д

Как спирты, благодаря наличию спиртового гидроксила, оксикислотыреагир с металлич натром, образуя алкоголяты.

Гидролиз в зав-ти от условий бывает:

-водный( без катализ-ра, при высоких t , P)

-кислотный ( в присут кислоты в кач-ве катализатора)

- ферментативный

-щелочной

Р-я присоеднинения водорода

Присоединение галогенов

Ф-ии жиров в организме. Энергетическая, Структурная, Защитная.

Липиды входят в состав или служат источником многих важных веществ.

Липиды — важный пластический материал

Способы получения

30.Еще в XIX веке было отмечено, что некоторые органические вещества в жидком состоянии и в растворе способны вращать плоскость поляризации плоскополяризованного света (оптическая активность), причем одни отклоняют ее вправо, а другие – влево. Эта способность впервые была обнаружена Пастером в 1848 г. у винных кислот. С тех пор это явление называется оптической изомерией. Сейчас известно, что оптическая активность связана с наличием в молекуле sp³-гибридизированного атома углерода, связанного с четырьмя различными заместителями. Такой атом углерода называется асимметрическим или хиральным.

Так, например, в молекуле молочной кислоты содержится асимметрический атом углерода (хиральный атом углерода обозначают С*), связанный с четырьмя различными группами.

Наличие асимметрического атома углерода приводит к образованию двух зеркальных изомеров. Они отличаются друг от друга, как предмет от своего изображения в зеркале (как левая и правая руки).

Если тетраэдрические модели молочной кислоты спроектировать на плоскость, то получаются проекционные формулы, названные формуламиФишера по имени ученого, предложившего их:

При использовании формул Фишера нужно помнить, что верхняя и нижняя групп ы (для молочной кислоты это -СООН и -СН₃) лежат за плоскостью чертежа, а боковые (для молочной кислоты это -Н и -ОН) – перед плоскостью чертежа. Асимметрический атом углерода находится на пересечении прямых, связывающих эти группы. Такие модели нельзя совместить при вращении в плоскости чертежа (они относятся друг к другу, как предмет к своему зеркальному изображению или как левая и правая руки). Подобные пространственные изомеры называются зеркальными изомерами, энантиомерами или оптическими антиподами. Общее число стереоизомеров N вычисляется по формуле N=2ⁿ, где n – количество С*.

31. Моносахариды – это сахароподобные, сладкие на вкус и не подверженные гидролизу до более простых соединений индивидуалного в-ва.Альдозы – многоатомные спирты с альдегидной функциональной группой у первого углеродного атома. По кол-ву атомов углерода альдозы подразделяют: альдотриозы, альдотетрозы, альдопентозы, альдогексозы. Пространственное строение углеводов иллюстрирует существование глицеринового альдегида в виде двух антиподов D (+) L(-) , отличающ расположением спиртового гидроксила у асиметричного атома углерода :

Если строение монозы выводить из глицеринового альдегида, то отнесение любого углевода к D или Lгенетич ряду определ конфигурацией его предпоследнего ассиметрического атома углерода : так, если гидроксил находится справа, то это D –ряд, а если гидроксил слева – L ряд.

Циклические формы альдопетоз и гексопентоз

Циклические формы

При этом открытые и закрытые формы находятся в динамическом равновесии

Пример на маннозе

Кетозы- общее название моносахаридов, содерж помимо гидроксильных еще и кетонную С=О группировку в сос-ве молекулы и способных реагировать как кетонополиспирты. Это излмерныеальдозам соединения, которые по числу атомов углерода подразд: кетотетрозы, кетопентозы, кетогексозы. Кетозысодерж на один ассиметрич атом углерода меньше альдоз. Подобно альдозам принадлежность к D или Lгенетич ряду определ положением спиртового гидроксила у предпоследнего, считая с функцион С=О группы, ассиметрич атома углерода. Эритрулоза :

Кетозы, подобно альдозам, в растворах сущ как в открытой , так и в циклич форме, которые наход в динамич равновесии по отношению друг к другу. На примере D –фруктозы

32. . Моносахариды – это сахароподобные, сладкие на вкус и не подверженные гидролизу до более простых соединений индивидуалного в-ва. Альдозы – многоатомные спирты с альдегидной функциональной группой у первого углеродного атома. По кол-ву атомов углерода альдозы подразделяют: альдотриозы, альдотетрозы, альдопентозы, альдогексозы. Кетозы- общее название моносахаридов, содерж помимо гидроксильных еще и кетонную С=О группировку в сос-ве молекулы и способных реагировать как кетонополиспирты. Это излмерныеальдозам соединения, которые по числу атомов углерода подразд: кетотетрозы, кетопентозы, кетогексозы.

Химсв-ва:
1. Реакционноспособностьполуацетального гидроксила.

2. Р-я алкилирования

3. Эпимеризация моноз

4. Р-я ацилирования

5. Восстановление моноз

33.

Окисление в кислой среде

Окисление аммиачным р-ом оксида серебра

Вопрос 33. Монасахариды-сахароподобные,сладкие на вкус и не подверженные гидролизу до более простых соединений индивидуальные в-ва.

Вопрос 34.Дисахариды- углеводы, кот сод-ат 2 остатка моносахаридов,связанных между собой простой эфирной гликозидной связью.

Строение:

Мальтоза(2 остатка альфа-гликопиранозаа)тип связи 1,4-альфа. Мальтоза-природный дисахарид,встречающийся как продукт неполного гидролиза крахмала.

сахароза-смешанный дисахарид,остаток глюкозы и фруктозы,тв.кристаллич в-во,сладкий на вкус,синтезируют только растения,раствор в воде.(1,2-альфа,бетта)

целлобиоза-в природе встречается как продукт неполного гидролиза целлюлозы.

Хим св-ва:1.гидролиз до моносахаридов

2.восстанавливающие св-ва(только дисахаиды имеющие свободн полуацетальный гидроксил:мальтоза,целлобиоза,лактоза,но не сахароза)

3.образование гликозидов(восстанавливающие дисахарды)

Все гликозил-гликозы имеют свобод.полуацетальный гидроксил и относятся к восстанавливающим дисахаридам(восстанавливают реактив Фелинга и серебро из аммиачного р-ра его оксида). К наиболее часто встречающимся восстанавли-им дисах-ам относятся:альфа-1,4-мальтоза,бетта-1,4-целлобиоза и лактозы,альфа-1,6-меллибиоза. Их восстанав-ие св-ва обусловлены способностью образовывать в растворах открытые формы.

К невосстанавливающим дисахаридам(гликозил-гликозидам) следует отнести трегалозу и сахарозу(см выше ее строение). Невосстанавливающие сахара не имеют ОН-группы ни при одном аномерном центре, восстанавливающие – имеют свободную ОН-группу при аномерном центре.

Вопрос 35.Образование из 2-х моносахаридов дисахарид В-мальтозу.(глюкоза+глюкоза=мальтоза)

+ 

Природный дисахарид состоящий из двух остатков глюкозы, является восстанавливающим сахаром, так как имеет незамещённую полуацетальную гидроксильную группу,мальтоза восстанавливает фелингову жидкость,способна к мутаротации.

образование восстанав-его дисах-да

Вопрос 36.полисахариды-высокомолекулярные полимерные углеводы,построенные из большого числа остатков моноз,соединенных между собой гликозид-гликозной связью. Если полисах-ды сост из остатков одного моносах-да,их относят к гомополисах-ам(крахмал,целлюлоза),гетерополисах-ды-сополимеры,в состав кот входят различные монозы.

Полисах-ды-бесцветные,аморфные в-ва,большинство кот вообще не растворимо в воде;они выполняют роль конструкционного материала клеток растительных организмов(целлюлоза). Водорастворимые же полиозы(например,крахмал,гликоген) явл.запасными в-ми в растительных и животных организмах.

Крахмал-природная смесь 2-х полисахаридов(20% амилоза и 80% амилопектин). Строение амилозы-линейный полисах-д,сод-щий остатки альфа-глюкопиранозы,тип связи 1,4-альфа.,растворим в воде.

Строение амилопектина-сильно разветвленный полисахарид,не растворим в воде,также образованный из остатков альфа-глюкопиранозы,тип св. 1,4-альфа, в точке ветвления тип связи 1,6-альфа.

Крахмал- главное резервное пит-ое в-во растений,в виде зерен содержится во многих органах растений,особенно запасающих.представляет собой белый аморфный порошок,не раствор в спирте,хол.воде,эфире.

Целлюлоза-природный полисах-д из остатков В-глюкопиранозы. В чистом виде изестна в виде хлопка и фильтрованной бумаги. Много(до 50%)клетчатки сод-ся в древисине. Не растворим в воде,только набухает,ее способны переваривать только некот виды организмов(жвачные животные до40% и термитные 85%) . ее синтезируют только растения,волокнистый материал,оч прочный и с трудом подвергается гидролизу.

Хим св-ва: 1. Гидролиз(300градусов,серная к-та,Р) целлюлозы протекает ступенчато до глюкозы через промежуточные низкомолекул-ые целлодекстрины: целлюлоза---(везде над стрелками Н2О и Н⁺)---целлодекстрины---целлобтоза---глюкоза.

2.р-ии по ОН-гр для получения искусственного волокна(ацетатный шелк) (см лекцию)

Вопрос 37. Ами́ны— органические соединения, являющиеся производными аммиака, в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены на углеводородные радикалы.Классиф-ия:первичные R-NH2,вторичныеR-R-NH,третичные R-R-R-N: Номенклатура: К названию органических остатков, связанных с азотом, добавляют слово «амин» при этом группы упоминают в алфавитном порядке: CH3NHC3H7 — метилпропиламин, CH3N(C6H5)2 — метилдифениламин,СН3-NH2-метиламин,С6Н5-NH2-фениламин(анилин). Основные виды изомерии по строению R

Методы получения:1.Взаимодействие аммиака со спиртами NH3+CH3OH(Al2O3,t над стрелкой,под стр. –Н2О)--СН3NH2(метиламин) СН3ОН+СН3NН2СН3(СН3)-NН-диметиламин и т.д до (СН3)₃N 2.Р-ия ГофманаI(последовательное взаимод-ие галогенуглеводородов с NH3): а) СН3С1(хлорметан)+NH3 CH3NH3⁺ * C1^-(солянокислый метиламин) б)CH3NH3⁺ * C1^- +СН3С1(н.стр+NH3) NH4Cl+ (CH3)2NH2⁺ *C1^-(солянокисл диметиламин) в)(CH3)2NH2⁺ *C1^-+ СН3С1 NH4Cl+ (CH3)3NH⁺ *C1^-(солянокислый триметиламин) г)т.д. получится тетраметиламмонийхлористый 3.Р-ия ГофманаII (окисление амидов кислот)

амид уксусной к-ты

4.последовательное взаим-ие ROH c NH3 NH3+CH3OH(Al2O3,t над стрелкой,под стр. –Н2О)--СН3NH2(метиламин) СН3ОН+СН3NН2СН3(СН3)-NН-диметиламини т.д до (СН3)₃N

На основность аминов влияют различные факторы: электронные эффекты углеводородных радикалов,способность образующихся ионов к стабилизации за счет сольватации в среде растворителя. В результате +I-эффекта алкильных групп основность алифатических аминов в газовой фазе (без растворителя) растет в ряду: первичные < вторичные < третичные.

Вопрос 38. Ами́ны— органические соединения, являющиеся производными аммиака, в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены на углеводородные радикалы.Классиф-ия:первичные R-NH2,вторичныеR-R-NH,третичные R-R-R-N:

Хим св-ва: 1. Ацилирование(введение остатка карб-ой к-ты R-C_-^=O)

2. р-ия алкилирования

3. Солеобразования (взаимод-ие с кис-ми) 1.СН3NH2(метиламин)+ НС1CH3-NH3⁺ * Cl^-(cолянокисл метиламин) 2.СН3-NH2+HOSO3HCH3-NH3⁺*OSO3H^-(серно-кислая соль метиламина)

4.взамодействие аминов с HNO3: а)первичные амины:СН3-NH2+HO-N=OCH3-OH+ H2O+N2 б)вторичные амины превращаются в нитрозаамины: (СН3)2NH(диметиламин)+HO-N=O (н.стр.НС1,Н2О) Н2О+ (СН3)2-N-N=O (N-N-диметилнитрозоамин)желтый р-р. 3) третичные амины-р-ии нет. 4)ароматического амина

Вопрос 53

Пиридин.

Общая характеристика

Гетероциклические соединения — органические соединения, содержащие в своих молекулах циклы, в образовании которых принимают участие неуглеродные атомы (гетероатомы). Гетеро­циклические соединения классифицируют по числу атомов в цикле и по типу гетероатома. В данной главе мы рассмотрим только некоторые азотсодержащие гетероциклы, производные которых имеют важное биохимическое значение.

Шестичленные гетероциклы

Пиридин C₅H₅N - простейший шестичленный ароматиче­ский гетероцикл с одним атомом азота. Его можно рассматривать как аналог бензола, в котором одна группа СН заменена на атом азота:

Строение. По электронному строению пиридин напоминает бензол. Все атомы углерода и атом азота находятся в состоянии sp²-гибридизации. Шесть электронов (по одному от каждого ато­ма), находящихся на негибридных орбиталях, образуют p-электронную ароматическую систему. Из трех гибридных орбиталей атома азота две вступают в образование σ-связей C-N, а третья содержит неподеленную пару электронов .

Физические свойства. Пиридин — бесцветная жидкость, немного легче воды, с характерным неприятным запахом; с водой смешивается в любых отношениях.

Получение. Пиридин выделяют из каменноугольной смолы, в которой его содержание 0,08%. В лабораторных условиях пири­дин можно синтезировать из синильной кислоты и ацетилена:

2HC≡CH + HC≡N C₅H₅N.

Химические свойства

Химические свойства пиридина определяются наличием ароматической системы и атома азота с неподеленной электронной парой.

1. Основные свойства. Пиридин — более слабое основание, чем алифатические амины (К_b = 1,7^.10^-9). Его водный раствор окрашивает лакмус в синий цвет:

При взаимодействии пиридина с сильными кислотами образуются соли пиридиния:

2. Ароматические свойства. Подобно бензолу, пиридин всту­пает в реакции электрофильного замещения, однако его активность в этих реакциях ниже, чем бензола, из-за большой электроотрицательности атома азота. Пиридин нитруется при 300 °С с низким выходом:

Атом азота в реакциях электрофильного замещения ведет себя как заместитель 2-го рода, поэтому электрофильное замещение происходит в мета-положение.

В отличие от бензола, пиридин способен вступать в реакции нуклеофильного замещения, поскольку атом азота оттягивает на себя электронную плотность из ароматической системы, и орто-пара-положения по отношению к атому азота обеднены электронами. Так, пиридин может реагировать с амидом натрия, образуя смесь орто- и пара-аминопиридинов (реакция Чичибабина):

3. При гидрировании пиридина образуется пиперидин, который представляет собой циклический вторичный амин и является гораздо более сильным основанием, чем пиридин:

4. Гомологи пиридина по свойствам похожи на гомологи бензола. Так, при окислении боковых цепей образуются соответствующие карбоновые кислоты:

Никотиновая кислота и ее амид — важные лекарственные препараты

Пиримидин

Пиримидин C ₄H ₄N ₂ - шестичленный гетероцикл с двумя атомами азота. Его можно рассматривать как аналог бензола, в котором две группы СН заменены на атомы азота:

Благодаря наличию в кольце двух электроотрицательных ато­мов азота пиримидин еще менее активен в реакциях электрофильного замещения, чем пиридин. Его основные свойства также выражены слабее, чем у пиридина.

Основное значение пиримидина состоит в том, что он является родоначальником класса пиримидиновых оснований.

Производные пиримидина широко распространены в живой природе, где участвуют во многих важных биологических процессах. В частности, такие производные как цитозин, тимин, урацил входят в состав нуклеотидов, являющихся структурными единицами нуклеиновых кислот, пиримидиновое ядро входит в состав некоторых витаминов группы B, в частности B1, коферментов и антибиотиков.

Ÿ

Ÿ Структурная формулацитозина

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ Структурная формулатимина

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ Структурная формулаурацила

Ÿ

Пиримидиновая структура — как ароматическая, так и гидрированная, входит в состав многих биологически активных веществ и лекарственных препаратов — например, барбитуратов — производных 1,3,5-тригидроксипиридина, обладающих снотворным, противосудорожным и наркотическим действием.

Вопрос 54.

Индол (1-H-indole) — органическое соединение ряда азотсодержащих гетероциклов. Является родоначальником широкого класса природных соединений.

Состоит из конденсированных бензольного (6 атомов углерода) и пятичленного пиррольного ядра, содержащего в цикле один атом азота.
Химические свойства

Индол - слабое основание (рКа —2,4). При протонировании образует катион 3H-индолия (формулла I), который при взаимодействии с нейтральной молекулой индола дает димер (II).

Индол, подобно пирролу, мало устойчив к действию кислот, поэтому реакции с электрофилами проводят, избегая сильнокислых сред.

Преимущественное направление электрофильной атаки для индола – положение 3 гетероцикла, что находится в соответствии с эффективной резонансной стабилизацией образующегося при этом s-комплекса. Отметим, что в случае атаки по положению 2 резонансная стабилизация s-комплекса с участием гетероатома возможна только через делокализацию положительного заряда по бензольному кольцу, что менее выгодно вследствие нарушения ароматичности всей системы.

Примерами реакций индола, протекающих как электрофильное замещение, являются реакция Вильсмаейра, приводящая к 3-формилиндолу, и аминометилирование – реакция Maннuxa – взаимодействие с формальдегидом и солями вторичных аминов.

При взаимодействии формальдегида с вторичным амином в кислой среде образуется соль N,N-диметилметилидениминия, которая и выступает в роли электрофила. Надо отметить, что реакция Манниха характерна не только для индола и других p-избыточных гетероциклов, но и для многих СН-активных соединений, например кетонов.

В случае индола реакция с формальдегидом и хлоргидратом диметиламина приводит к грамину – алкалоиду, встречающемуся в некоторых растениях. Более важным является то обстоятельство, что грамин является исходным соединением в промышленном синтезе триптофана – незаменимой аминокислоты. С этой целью грамин вводят во взаимодействие с натриевой солью эфира ацетамидомалоновой кислоты, образующийся малоновый эфир гидролизуют и декарбоксилируют. Подробнее об этом можно прочесть в пособии, посвященном аминокислотам.

Еще одно полезное вещество, которое получают по реакции электрофильного замещения в индоле, это индолилуксусная кислота или гетероауксин – стимулятор роста растений. Гетероауксин образуется при взаимодействии индола с Na-солью хлоруксусной кислоты в щелочной среде и последующем подкислении реакционной смеси для выделения свободной кислоты. Это реакция алкилирования, то есть электрофильного замещения в ароматическом ядре, однако условия ее протекания принципиально отличаются от условий, характерных для реакции Фриделя-Крафтса. Возможность ее протекания связана с тем, что индол, подобно пирролу, является достаточно сильной NH-кислотой, способной депротонироваться с образованием аниона. Последний, будучи анионом, гораздо легче реагирует с электрофилом, чем исходный индол, и электрофильная атака направлена в положение 3.

Приведенный выше пример показывает, что в реакции электрофильного замещения зачастую вводят не сам индол, а его анион, который обычно генерируют действием сильного основания, например магнийорганического соединения. В отличие от аниона пиррола в этом случае реакции протекают в несколько более жестких условиях и всегда по положению 3. Еще один пример такого рода превращения это взаимодействие индола с амилнитритом в присутствии метилата натрия, которое приводит к оксиму.

Следует отметить, что во всех случаях электрофильное замещение в индоле происходит по положению 3. Если положение 3 занято электронодонорным заместителем, то реакция протекает по положению 2, и только если в положении 3 находится электроноакцепторный заместитель, реакция может идти по бензольной части молекулы. Это означает, что если нужно синтезировать индол, замещенный в бензольном кольце, необходимо чтобы заместитель уже присутствовал на стадии построения гетероцикла. Например, 4-оксизамещенные индолы могут быть получены взаимодействием циклогександиона-1,3 с a-бромкетонами и последующей реакцией с первичными аминами илиаммиаком.

Как слабая кислота (рKа 17), индол с Na в жидком NH3 образует N-натрийиндол, с КОН при 130°С - N-калийиндол.

Обладает ароматическими свойствами. Электрофильное замещение идет главным образом в положение 3.

Нитрование обычно осуществляется бензоилнитратом, сульфирование - пиридинсульфотриоксидом, бромирование - диоксандибромидом, хлорирование - SO2Cl2, алкилирование - активными алкилгалогенидами.

Ацетилирование в уксусной кислоте также идет в положение 3, в присутствии CH3COONa - в положение 1; в уксусном ангидриде образуется 1,3-диацетилиндол. Индол легко присоединяется по двойной связи a,b-непредельных кетонов и нитрилов, например:

Взаимодействует с альдегидами приводит к образованию дииндолильных производных, например:

Аминометилирование (реакция Манниха) в мягких условиях протекает в положение 1, в жестких - в положение 3. Замещение в бензольное кольцо (преимущественно в положения 4 и 6) идет лишь в кислых средах при блокированном положении 3.

В присутствии Н2О2, надкислот или на свету индол окисляется в индоксил, который затем превращается в тример или индиго. Более жесткое окисление под действием О3, МnО2 приводит к разрыву пиррольного кольца с образованием 2-формамидобензальдегида. При гидрировании индола водородом в мягких условиях восстанавливается пиррольное кольцо, в более жестких - и бензольное, например:

Нахождение в природе

Содержится в каменноугольной смоле, в некоторых эфирных маслах (например, в масле жасмина и цитрусовых).

Индол встречается в некоторых эфирных маслах (жасминовом, апельсиновом), входит в состав гликозида индикана, природной аминокислоты триптофана и других соединений.
Индольная система типична для растений чилибухи, спорыньи, калабарских бобов, раувольфии и других растений, содержащих алкалоиды.

Вопрос 55

Пурин — простейший представитель имидазо[4,5-d]пиримидинов. Бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде, горячем этаноле и бензоле, плохо растворимые в диэтиловом эфире, ацетоне и хлороформе. Производные пурина играют важную роль в химии природных соединений (пуриновые основания ДНК и РНК; кофермент NAD;алкалоиды, кофеин, теофиллин и теобромин; токсины, сакситоксин и родственные соединения; мочевая кислота) и, благодаря этому, в фармацевтике.