Классификация и номенклатура поли- и гетерофункциональных соединений

Лекция №11

КЛАССИФИКАЦИЯ, СТЕРЕОИЗОМЕРИЯ ПОЛИ- И ГЕТЕРОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. ВЗАИМНОЕ ВЛИЯНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП В МОЛЕКУЛАХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ПОЛИГЕТЕРОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ И ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

План

Классификация и номенклатура поли- и гетерофункциональных соединений

Стереоизомерия гетерофункциональных соединений

Реакционная способность поли- и гетерофункциональных соединений

Кислотно-основные свойства

Влияние гетерофункционального заместителя на реакционный центр

Свойства гетероциклов

Полифункциональные соединения – соединения, в молекулах которых присутствуют две или более одинаковых функциональных групп Гетерофункциональные соединения – соединения, в молекулах которых имеются различные функциональные группы

Ключевым моментом в составлении названия является выбор основной цепи.

1) В основную цепь должна входить старшая характеристическая группа; 2) В нее должны максимально быть включены кратные связи; 3) Основная цепь… 2. Стереоизомерия гетерофункциональных соединений Стереоизомеры – соединения, в молекулах которых имеется одинаковая последовательность химических связей атомов, но…

Хиральные молекулы всегда оптически активны.

Рацематы – смесь равных количеств энантиомеров, оптически неактивны. Диастереомеры – стереоизомеры, не являющиеся энантиомерами, отличаются…

Энантиомеры

Гидроксипропановой кислоты (молочной кислоты)

Проекционные формулы Фишера

Углеводородную цепь располагают вертикально, чтобы вверху оказалась старшая функциональная группа, хиральный атом углерода переносится в точку пересечения горизонтальной и вертикальных линий и не обозначается символом, горизонтально располагают атом водорода и заместитель.

Конфигурация не меняется в результате:

-четного числа перестановок

-вращения на 180^° без выведения из плоскости бумаги

Абсолютная конфигурация- истинное расположение в пространстве заместителей у хирального центра

Относительная конфигурация – сравнение конфигурации с конфигурационным стандартом (эталоном) – D(+)- и L(-)-глицериновым альдегидом (1906, М.А. Розанов)

3.

3. Реакционная способность поли- и гетерофункциональных соединений

Проявляют свойства, присущие монофункциональным соединениям, т.е. вступают в реакции по каждой функциональной группе.

Одновременное наличие нескольких функциональных групп ведет к появлению различий в свойствах моно-, поли-, гетерофункциональных соединений:

Усиление или ослабление свойств, характерных для монофункциональных соединений;

Появление специфических свойств, наиболее важных для обеспечения биологических функций

3.1. Кислотно-основные свойства

Кислотность возрастает с накоплением кислотных групп, наличие электроноакцепторного заместителя (ЭА) повышает кислотность

Основность увеличивают электронодонорные заместители (ЭД)

Нитрофенол: - I,-М (ЭА)

Крезол: + I (ЭД)

Амфотерность – содержат кислотные и основные группы, способны взаимодействовать как с кислотами, так и с основаниями.

Аминокислоты в водных растворах присутствуют в виде диполярных ионов (цвиттер-ионов)

Таутомерия – равновесная динамическая изомерия, сущность которой заключается в о взаимном превращении изомеров с переносом какой-либо подвижной группы и соответствующим перераспределением электронной плотности.

Сдвиг равновесия в сторону лактамной формы урацила объясняется большей основностью N, чем О

Кето-енольная таутомерия обусловлена наличием слабого СН-кислотного центра, подвижностью атома водорода у α-атома углерода.

3.2. Влияние гетерофункционального заместителя на реакционный центр

Нуклеофильное замещение

Влияние ЭА СООН-группы ведет к увеличению на α-С атоме δ⁺,облегчается нуклеофильное замещение

Межмолекулярная циклизация

α-аминокислоты подвергаются межмолекулярной циклизации с образованием устойчивых циклов – диамидов (наличие у α-С атома нуклеофила и электрофила одновременно ведет к взаимодействию двух молекул с образованием устойчивого цикла)

Элиминирование

Элиминирование в β-гетерофункциональных соединениях протекает легче,чем в монофункциональных соединениях, это объясняется высокой протонной подвижностью α-Н, из-за влияния двух ЭА групп (Х и СООН)

Внутримолекулярная циклизация

γ-аминомасляная кислота с γ- расположением функциональных групп при нагревании превращается в циклический амид – γ-бутиролактам

Декарбоксилирование

Незамещенные карбоновые кислоты декарбоксилируются трудно. Реакция протекает легко при наличии у α-С атома ЭА заместителя

Присоединение к алкенам

3.3. Свойства гетероциклов Основные свойства гетероциклов обусловлены наличием герероатома с неподеленной парой электронов, способного принимать…

Пиррольный атом азота, связанный с водородом, служит центром кислотности. Пиррол- слабая кислота

Пиррол как ароматическое соединение вступает в реакции электрофильного…

В рекакциях пиридин выступает в роли нуклеофила.

Имидазол проявляет основные свойства за счет пиридинового атома азота и слабые…