Cuprins Inele de cinci atomi poliheteroatomice... 2 B. Cicluri de cinci atomi cu doi heteroatomi diferiți... 2 1. xazol (1,3-oxazol)... 2 2. Benzoxazol... 2 3. Izoxazol (1,2-oxazol)... 3 4. Tiazol (1,3-tiazol)... 3 5. Benzotiazol... 4 6. Izotiazol (1,2-tiazol)... 5 C. Cicluri de cinci atomi cu trei heteroatomi... 5 1. Triazoli... 5 2. Benzotriazol (benztriazol, azimidobenzen)... 6 Inele de șase atomi monoheteroatomice... 7 I. Pirani. Săruri de piriliu, pirone... 7 I.a. Pirani... 7 I.b. Săruri de piriliu... 7 I.c. Pirone... 9 II. Grupa benzopiranului... 11 II.1. Benzo- -pirona (cumarina)... 11 II.2. Benzo- -pirona (cromona)... 12 II.3. Flavona (2-fenilcromona)... 12 1
Inele de cinci atomi poliheteroatomice B. Cicluri de cinci atomi cu doi heteroatomi diferiți 1. xazol (1,3 oxazol) a) Prin tratarea aminocetonelor acilate cu PCl 5. b) Prin tratarea amidelor cu cetone -halogenate. H 3 C H 3 C C NH 2 H C NH + C Br CH 2 C 6 H 5 H C C 6 H 5 CH Br acetamida bromacetofenona H3 C 2 5 C 6 H 5 -H 2 3N 4 -HBr 2-metil-5-feniloxazol 1 xazolii sunt substanțe cu caracter bazic. Termenii inferiori au miros de piridină și sunt miscibili cu apa în orice proporție. 2. Benzoxazol Este un sistem heterociclic care conține un nucleu benzenic condensat cu unul oxazolic Se obține prin tratarea o-aminofenolului cu acid formic la 160 C. Dacă se folosesc alți acizi carboxilici se obțin derivați substituiți în poziția 2 a benzoxazolului. 2
Se prezintă sub formă de lichid incolor miscibil cu solvenții organici. Formează săruri cuaternare la atomul de azot prin tratare cu halogenuri de alchil. 3. Izoxazol (1,2 oxazol) a) Prin tratarea aldehidei propargilice cu hidroxilamina. b) Din 1,3-dicetone și hidroxilamină. Se prezintă sub formă de lichid incolor cu miros puternic de piridină. Este rezistent față de acizi și scindabil de către baze. 4. Tiazol (1,3 tiazol) c) Prin tratarea cloracetaldehidei cu tioformamidă. 3
d) Prin tratarea cloracetaldehidei cu tiouree. 2-Aminotiazolul constituie materie primă pentru obținerea sulfatiazolului (vezi sulfamide). Tiazolii sunt substanțe lichide, miscibili cu solvenți organici având miros de piridină. Dau reacții de substituție electrofilă (halogenare, sulfonare, nitrare, etc) în poziția 5 atunci când în poziția 2 se găsesc grupări respingătoare de electroni (NH 2, H). Inelul tiazolic se întâlnește frecvent în multe substanțe naturale cum ar fi spre exemplu penicilinele. Penicilinele de semisinteză se administrează în infecțiile cu germeni patogeni rezistenți la penicilinele naturale. 5. Benzotiazol Este un sistem heterociclic care conține un nucleu benzenic condensat cu unul tiazolic. Benzotiazolul și derivații săi se obțin prin tratarea o-aminotiofenolului cu acizi carboxilici. 4
Este o substanță lichidă, miscibilă cu solvenții organici. Formează săruri cu acizii tari, iar cu halogenurile de alchil săruri cuaternare. 6. Izotiazol (1,2 tiazol) a) Prin încălzirea propenei cu S 2 și NH 3 la 200 C în prezență de Al 2 3. b) Prin tratarea nitrilului acidului -aminocrotonic cu H 2 S. Este un produs lichid cu miros de piridină, solubil în solvenți organici. Dă reacții de substituție electrofilă în poziția 4. C. Cicluri de cinci atomi cu trei heteroatomi 1. Triazoli În funcție de pozițiile atomilor de azot se disting: 1,2,3- și 1,2,4-triazoli. Ambele sisteme prezintă câte două forme tautomere. 5 N 2 N 1 3 5 4 4 N 4 N N N 1N N 5 N 2 3 2 N 3 N N 1 4 H H H H forma 1H forma 2H forma 1H forma 4H 1,2,3-triazol 1,2,4-triazol Date de ordin fizic au arătat că în cazul 1,2,3-triazolilor predomină forma 2H, iar în cazul 1,2,4-triazolilor forma predominantă este 1H. 3 2 1 5 5
a) Prin cicloadiția 1,3 dipolară a benzilazidei la acetilendicarboxilatul de metil (DMAD). b) Prin tratarea aminoguanidinei cu acid formic, rezultă un derivat de 1,2,4-triazol. c) Din trifenilaminoguanidină și acid formic rezultă nitrona, un derivat de triazol simetric. Triazolii sunt substanțe solide și au caracter aromatic făcând parte din categoria heteroaromatelor bogate în electroni. Cu toate acestea densitatea de electroni la atomul de carbon este mai mică comparativ cu pirolul și imidazolul, fapt ce explică puținele cazuri de substituție electrofilă. 2. Benzotriazol (benztriazol, azimidobenzen) Pentru obținerea lui se urmăresc două etape: bținerea in situ a acidului azotos din azotit de sodiu și acidul acetic din mediul de reacție. Diazotarea selectivă a o-fenilendiaminei și cuplarea sării de diazoniu cu gruparea aminică rămasă liberă. 6
Este o substanță solidă, de culoare cărămizie, solubilă în apă și benzen la fierbere. Se folosește ca inhibitor anticoroziv pentru conservarea pieselor metalice. Se mai folosește în arta fotografică și ca stabilizator în reacțiile de polimerizare. Inele de șase atomi monoheteroatomice I. Pirani. Săruri de piriliu, pirone I.a. Pirani Sunt heterocicluri de șase atomi ce conțin oxigenul drept heteroatom. Se preconizează existența a două tipuri de compuși: și -piranul. H H H H -piranul -piranul Aceștia sunt niște enoli - eteri nesaturați și nestabili. Ei nu îndeplinesc din punct de vedere electronic condiția esențială a caracterului aromatic întrucât au numai două legături duble. I.b. Săruri de piriliu Prin oxidarea, piranilor numărul electronilor se reduce la 6 și sistemul devine stabil prin aromatizare. Această formulare reprezintă cationul unei sări numită de piriliu. 7
Prin ciclizarea benzilidendiacetofenonei cu anhidridă acetică (agent de deshidratare) a clorurii ferice (agent de oxidare) și a acidului clorhidric. Din hidrocarburi nesaturate prin tratare cu cloruri acide în prezență de AlCl 3 (Metoda Nenițescu Balaban). Proprietăți Sărurile de piriliu sunt substanțe solide, ușor solubile în apă cu excepția picraților, percloraților și cloroferaților. Cu hidroxizii alcalini formează o pseudo-bază care poate fi în echilibru cu 1,5-dicetona izomeră. Cu amoniacul conduce la piridine substituite. 8
I.c. Pirone Prin înlocuirea grupei CH 2 din pirani cu grupări carbonil rezultă și -pironă. -Pirona (cumalină) Prin autocondensarea semialdehidei acidului malonic rezultată la rândul ei din acid malic și H 2 S 4 concentrat. Prin tratarea esterului acetilacetic cu H 2 S 4. Proprietăți Este un lichid incolor miscibil cu solvenți organici. Fiind o lactonă, se deciclizează ușor în prezența hidroxizilor. Dacă se folosește acid cumalinic rezultă ca produs final acidul formilacetic. 9
Prin reducere trece în -valerolactonă. Cu NH 3 formează 2-piridonă. -Pirona Prin tratarea esterului acidului acetondioxalic cu HCl concentrat. Se formează intermediar acidul chelidonic, care, prin decarboxilare trece în -pirona propriuzisă. Prin condensarea ceto-esterilor în prezența bicarbonatului de sodiu. Proprietăți Este o substanță solidă, solubilă în apă, alcool și insolubilă în eteri. Formează săruri cu acizii tari. S-a atribuit inițial structura unor săruri de oxoniu. Corectă este însă formularea ca o sare de piriliu, cu protonul fixat la oxigenul exociclic (carbonilic). astfel de structură este stabilizată prin conjugarea aromatică a electronilor. 10
HX H X H X sare de oxoniu sare de piriliu În spiritul formulării ca sare de piriliu pledează faptul că reacția de alchilare cu halogenuri de alchil se realizează la oxigenul exociclic. Acest lucru se recunoaște din faptul că la tratare cu NH 3 se formează alcooxi-piridine. Se poate afirma ca -pirona este un hibrid de rezonanță a următoarelor structuri limită: În conformitate cu structurile de mai sus, -pirona dă reacții de substituție electrofilă în poziția 3 și 5 și substituție nucleofilă în pozițiile 2, 4 și 6. II. Grupa benzopiranului II.1. Benzo pirona (cumarina) Prin tratarea aldehidei salicilice cu anhidridă acetică în prezența acetatului de sodiu. 11
Prin tratarea aldehidei salicilice sau a fenolului cu acid formilacetic. Este o substanță solidă cu miros plăcut, folosită în parfumerie. II.2. Benzo pirona (cromona) Prin ciclizarea și decarboxilarea acidului o-hidroxibenzoilpiruvic. Din o-hidroxiacetofenonă și acetat de metil în prezență de sodiu metalic. Este o substanță solidă cu proprietăți asemănătoare -pironei. II.3. Flavona (2 fenilcromona) 6 7 8 5 4 1 3 2 C 6 H 5 2-fenilcromona (flavona) 12
Prin tratarea o-hidroxiacetofenonei cu anhidridă benzoică. Din o-hidroxiacetofenonă și aldehidă benzoică. H C CH 3 C CH H C Br 2 + CH C 6 H 5 -H 2 HC C H -HBr H H C6 H 5 C 6 H 5 o-hidroxiacetofenona dihidroflavona (flavanona) Din flavanonă prin tratare cu acid azotos și apoi hidroliza izonitrozoderivatului obținut intermediar. Flavona intră în constituția multor coloranți din plante, frunze, fructe și flori. 13