Индол. Порфин. Тетраазапорфин. Фталоцианины

Введение

1. Индол 

2. Порфин 

3. Тетраазапорфин 

4. Фталоцианины 


Введение



Гетероциклическими называют соединения, содержащие циклы, включающие один или несколько гетероатомов. Наиболее устойчивыми являются пяти- и шестичленные циклы.

Гетероциклические соединения встречаются во многих природных соединениях и производятся в больших масштабах в промышленности. В данной главе мы будем рассматривать главным образом гетероциклические соединения, обладающие ароматическим характером. Такие гетероциклы называют гетероароматическими.

Существуют пятичленные, шестичленные и т.д. гетероциклы, обладающие ароматическим характером. Наиболее изученными из них являются пяти- и шестичленные соединения, поскольку их производные особенно распространены в природе и часто являются промышленными продуктами. В циклы этих соединений могут входить один, два и большее количество гетероатомов, причем как одинаковых, так и разных. Большинство из них имеют традиционные названия.

 









Большое значение имеют такие соединения, в которых указанные гетероциклы сконденсированы с другими кольцами.



     

 Урацил Тимин Цитозин Индол Хинолин


1. ИНДОЛ



Индол извлекают из каменнноугольной смолы. Его можно получить при пропускании смеси паров анилина с ацетиленом через раскаленные трубки:



 (56)

 Анилин Индол



Индол является слабым основанием. Кислые свойства индола несколько выше, чем у пиррола. В индоле неподеленная пара электронов атома азота сильнее чем в пирроле втягивается в сопряжение, взаимодействуя не только с -электронами пиррольного кольца, но и испытывая влияние бензольного кольца. Как слабая кислота индол с натрием в жидком аммиаке образует N-натрийиндол, с КОН при 130 оС N-калийиндол. Индол реагирует с магнийорганическими соединениями.



 (57)



Электрофильное замещение индола идет главным образом в положение 3. Нитрование индола обычно осуществляется бензоилнитратом, сульфироваие –пиридинсульфотриоксидом, бромироваие - диоксандибромидом, хлорирование - сульфурилхлоридом, алкилирование - активными алкилгалогеидами, ацилироваие - уксусым агидридом.

Упр. 16. Какие продукты образуются в результате взаимодействия индола со следующими реагентами: (а) хлористым сульфурилом; (б) ацетилнитратом;

(в) пиридинсульфотриоксидом; (г) бромом в уксусной кислоте? Напишите соостветствующие реакции.

Упр.17. При гидролизе растительного индикана (-D-глюкозида-3-оксииндола) 

получается индоксил (3-оксииндол). При последующем окислении индоксила кислородом воздуха образуется синее индиго. Напишите уравнения перечисленных реакций.


2. ПОРФИН



Порфин - темно-красное кристаллическое вещество, разлагающееся при 360оС. Порфины, частично или полностью замещенные по положениям 1-8, называют порфиринами.

 





При нагревании порфиринов с ацетатами или хлоридами металлов в уксусной кислоте образуются комплексы:



 (58)

 Cu-Порфин



 (59)



 Mg-Порфин



Гемин образует почти черные блестящие иглообразные кристаллы. Его получают из гемоглобина.







Гемоглобин осуществляет в организме транспорт кислорода от легких к тканям. В гемоглобине железо находится в двухвалентном состоянии. Соответствующее соединение железа, свободное от белкового компонента, т.е. комплекс железа (II) с порфирином, называют гемом.

Хлорофилл представляет собой зеленое красящее вещество высших растений. Функция хлорофилла в растениях заключается в поглощении части падающего на листья солнечного света. Поглощенная при этом энергия исполь-зуется для фотосинтеза углеводов из СО2 и Н2О. Существует два хлорофилла  и . В -хлорофилле одна метильная группа замещена на альдегидную.






3. ТЕТРААЗАПОРФИН



Тетраазапорфин содержит четыре атома азота вместо метиновых групп. 





 Тетраазапорфин



Окрашенный в пурпурный цвет его комплекс с магнием образуется при нагревании динитрила малеиновой кислоты с пропилатом магния:



 (60)

 Mg-Тетраазапофин


4. Фталоцианины



Фталоцианины представляют собой тетрабензотетраазапорфирины. Фталоцианин меди получают нагреванием динитрила фталевой кислоты с порошком меди:



 (61) 

Фталоцианин меди



Фталоцианин меди представляет собой темно-коричневое необычайно устойчивое соединение. Он возгоняется без разложения при 500оС, не разрушается при действии горячих щелочей, ни при кипячении с соляной кислотой.

Фталоцианин меди можно хлорировать и сульфировать. При хлорировании в расплавленной смеси хлоридов натрия и алюминия происходит замещение от 14 до 16 атомов водорода на атомы хлора. Продукт реакции окрашен в зеленый цвет. Фталоцианин меди и продукты замещения используются как красящите пигменты. 

Кроме меди фталоцианины могут содержать железо, собальт и другие металлы.

Получены фталоцианиновые комплексы со многими другими металлами. Их устойчивость зависит от природы атома металла.

Упр.18. Напишите структурную формулу порфина. Соответвует ли число -электронов в его молекуле формуле Хюккеля? Обладает ли порфин ароматическим характером?