blog

An chuid is mó Heterocycles Tionchar sa Domhan

An chuid is mó Heterocycles Tionchar sa Domhan

Comhdhúile Heterocyclic

Tá cumaisc heterocyclic, ar a dtugtar struchtúr fáinne, go bunúsach mar chumaisc ina bhfuil adamh dhá ghné ar leith mar bhaill dá fáinne / fáinní. Is dócha gurb ionann comhdhúile heitreacyclicacha an líon is mó éagsúil agus is suntasaí de theaghlach na gcomhdhúile orgánacha.

Beag beann ar fheidhmiúlacht agus struchtúr, is féidir gach cumaisc carbocyclic a thiontú ina n-aschur heterocyclicacha éagsúla trí atmaisféar fáinne carbóin amháin nó níos mó a athsholáthar le heilimint eile. Mar thoradh air sin, tá ardán á thairiscint ag heterocycles chun malartú taighde a dhéanamh i réimsí éagsúla, lena n-áirítear ceimic chógaisíochta, míochaine, anailíse agus orgánach de chomhdhúile heterocyclic.

Is iad na móra samplaí de chomhdhúile heterocyclic an chuid is mó de dhrugaí, aigéid núicléacha, an chuid is mó de na ruaimeanna sintéiseacha agus nádúrtha, agus formhór na bithmhais cosúil le ceallalóis agus ábhair ghaolmhara.

Aicmiú

Cé go bhféadfadh comhdhúile heterocyclic comhdhúile orgánacha nó neamhorgánacha, tá carbóin amháin ar a laghad acu. Is féidir na comhdhúile seo a aicmiú de réir a struchtúr leictreonach. Iompraíonn comhdhúile heiteacclicacha sháithithe ar an gcaoi chéanna le díorthaigh acyclicacha. Mar thoradh air sin, is éitear agus amine traidisiúnta é tetrahydrofuran agus piperidine le próifílí stéaraithe modhnuithe.

Díríonn an staidéar ar cheimic heterocyclic, dá bhrí sin, go príomha ar dhíorthaigh neamhsháithithe agus cuimsíonn iarratais cúigear neamhfhrainte chomh maith le fáinní sé-bhall. Áirítear leis seo furan, pirrole, thiophene, agus pyridine. Tá an chéad rang mór eile de chomhdhúile heterocyclic comhleádaithe le fáinní beinséine, a bhfuil bózofuran, indole, benzothiophene, agus quinoline le haghaidh furan, pyrrole, thiophene, agus pyridine faoi seach. Má tá dhá fháinní beinséine comhleádaithe, cuireann sé seo le teaghlach mór comhdhúile eile, atá dibenzofuran, carbazole, dibenzothiophene, agus aridine. Féadfar fáinní neamhsháithithe a aicmiú bunaithe ar rannpháirtíocht heteroatóm sa chóras pi, córas comhchlúnaithe.

Ullmhú agus imoibrithe

Fáinní 3-membered

Tá comhdhúile heterocyclic le trí adamh i bhfáinne níos cúitéiseach i gcúirtéis an fháinne. Is éard atá i gcoitinne cnámhchiotail ina bhfuil heteroatóm amháin. Tarlaíonn na cinn ina bhfuil dhá heteroatim, i gcoitinne mar idirmheánacha imoibríocha.

Is iad na húirearaigh, ar a dtugtar epoxides freisin na heterocycles 3-membrane is coitianta. Ullmhaítear oiéaraigh trí mheánracha a imoibriú le hailcíní, le dea-steiréireachtaí. Tá na húirearaigh níos imoibríoch ná éitear neamhsháithithe le cúirtéis ar an brú ard uillinn den fháinne 3-membered. Is é an t-aicme imoibrithe is ginearálta a chuirtear ar aghaidh le hoscailt nucleophilic and electrophilic an fáinne.

Tá imoibriú den chineál seo páirteach i ngníomhaíocht chógaseolaíochta nítrigine a bhí i measc na gcéad druga frithsheasmhaire a forbraíodh. Is é atá i gceist le fáinne intramolecular a dhúnadh i gcás gníomhaire meallchreasaiméin gníomhaire frithsheasmhaigh ná ian aziridium idirmheánach. Ionsaí gníomhaire gníomhach bitheolaíoch a dhéanann iomadú cealla lena n-áirítear cealla ailse trí chosc a dhéanamh ar a gcuid macasamhlú DNA. Úsáideadh mustards nítrigine freisin mar ghníomhairí frithsheasmhacha.

Go tráchtála tá an chuid is mó de na ceimiceáin tionsclaíocha aziridine agus oxirane. Ar tháirgeadh ollmhór ar oxirane, tá eitiléine imoibrítear go díreach le ocsaigin. Is é an t-imoibriú ceimiceach, arb é is gné de na fáinní seo 3, ná go bhfuil siad inghlactha ag ionsaí ag imoibrithe nucleophilic chun an fáinne a oscailt mar a thaispeántar thíos:

Na trí chomhalta is coitianta comhdhúile heterocyclic I measc na heteroatóm amháin:

Sáithithe Neamhsháithithe
Thiirane (episulfides) Thiirene
Phosphirane Phosphirene
Epoxides (oxirane, ocsaíd eitiléine) Oxirene
Aziridine Azirín
Borirane Borirene

I measc na comhdhúile heicteatacracha triúr-membrane is coitianta le dhá heteroatómach tá Diaziridine mar dhíorthaigh sáithithe agus Diazirine mar dhíorthaigh neamhsháithithe chomh maith le Dioxirane agus Oxaziridine.

Fáinní Ceithre Chláraithe

Taispeántar modhanna éagsúla d'ullmhú heterocycles fáinní 4-membered sa léaráid thíos. De ghnáth, is é an próiseas atá ag imoibriú amine, thiol nó 3-halo le bonn éifeachtach ach le toradh mediocre. Is iad na frithghníomhartha tipiciúla a bhaineann le laghdú agus díothú. Féadfaidh feidhmeanna eile dul san iomaíocht san imoibriú freisin.

Sa chéad shampla, tá rothaíocht chuig oxirane i gcónaí ag dul san iomaíocht le foirmiú an tíortha, ach bíonn an nucleophilicity níos airde i gceist go háirithe má úsáideann bonn amháin lag.

Sa dara sampla, is féidir foirmiú an dá azetidine agus an aziridine a dhéanamh, ach níl ach an dara ceann le feiceáil. Léiríonn sampla uimhir ceithre go bhfuil feidhmiú maith ag an gcur chuige seo maidir le foirmiú azetidine mura bhfuil aon chomórtas ann.

Sa tríú sampla, is fearr le cumraíocht dhlúth an tsubstráit foirmiú ocsaídín agus cosc ​​a chur ar rothaíocht oxirane. I samplaí 5 agus 6, tá na fótachóipeanna Paterno-Buchi oiriúnach go háirithe le cruthú oxetane.

Modhanna chun heterocycles fáinní membrane 4 a ullmhú

Frithghníomhartha

Frithghníomhartha de chuid 4 comhdhúile heterocyclic léiríonn tionchar fáinne fáinne freisin. Taispeánann an léaráid seo a leanas roinnt samplaí. Gné tipiciúil d'fhrithghníomhartha éagsúla oscailte fáinne is ea aigéad-catalysis a léirítear i samplaí 1,2, agus 3a. Nuair a imoibríonn 2 de thietane, déanann an sulfair clóirínú leictreafilíseach ar bun, agus é ag bunú clóirídófoniam idirmheánach agus ionaid clóiríd oscailte fáinne a chur in ionad. Agus imoibriú 3b ann, feictear go n-osclaíonn an n-éitear strainthe nucleophiles láidir. Féadfaidh athruithe imréitigh béite-lactóin tarlú trí mhalartú acile catalyzed aigéad mar a fheictear i 4a. Is féidir é a dhéanamh freisin trí réabadh alicil-O ag nucleophiles cosúil le 4b.

Sampla uimhir Léiríonn 6 feiniméan suimiúil maidir le hathchóiriú intramolecular an uirtheaistir. Imoibriú Léiríonn 6 scaoileadh Beta-lactam de penicilín G a mhíníonn an t-imoibriú acylation feabhsaithe ar an gcóras fáinne comhleádaithe.

Samplaí d'imoibrithe comhdhúile heterocyclic 4-membrane

An chuid is mó úsáideach comhdhúile heterocyclic le dhá fháinní 4-membered dhá sraith antaibheathaigh, na cephalosporins, agus penicillins. Tá fáinne azetidinone sa dá shraith ar a dtugtar fáinne Beta-lactam freisin.
Tá go leor oxetanes á n-imscrúdú mar ghníomhairí antiviral, anticancer, anti-inflammatory, agus antifungal. Déantar ocsaídíní, ar an láimh eile, den chuid is mó a chur i bhfeidhm sa talmhaíocht mar baictericides, fungaicídí, agus luibhicídí agus i ndéantúsaíocht polaiméir.
Fuarthas an tuismitheoir i ola scealla agus oibríonn na díorthaigh odoriferous mar marcóirí boladh le haghaidh polecats, ferrets, agus minks Eorpacha. Cuirtear Thietanes i bhfeidhm mar fhungaicídí agus baictéirídí sa phéint, mar choscóirí creimeadh iarainn, agus i ndéantúsaíocht polaiméirí.

Tá fáinní ceithre bhall comhdhúile le heteroatóm amháin

Heteroatom Sáithithe Neamhsháithithe

Heteroatom Sáithithe Neamhsháithithe
Sulfair Thietane Azete
Oxygen Oxetane Oxete
Nítrigin Azetidine Azete

Tá fáinní ceithre bhall comhdhúile le dhá heteratam

Heteroatom Sáithithe Neamhsháithithe
Sulfair Dithietane Dithiete
Oxygen Dioxetane Dioxete
Nítrigin Diazetidine Diazete

Fáinní 5-membered le heteroatom amháin

Is iad na dtiophene, furan, agus pyrrole na comhdhúile aramatacha tuismitheoirí de heterocycles fáinní membrane 5. Seo a gcuid struchtúir:

Is iad na díorthaigh sháithithe de thiophene, furan, agus pyrrole thiophane, tetrahydrofuran, agus pyrrolidine faoi seach. Aithnítear comhdhúile bicyclic déanta as thiophene, furan, nó fáinne pirróil a comhleádh go fáinne beinséin mar bhéiteatóipéin, benzofuran, isoindole (nó indole) faoi seach.
De ghnáth, bíonn pirróil heitrocycle nítrigine in ola chnámh a dhéantar trí dhianscaoileadh próitéiní trí théamh láidir. Faightear na fáinní pirróil sna aimínaigéid, mar shampla hidroxypróilín agus próitéin, a bhfuil comhpháirteanna de phróitéiní éagsúla ann i dtiúchan ard i bpróitéin struchtúrtha ligaments, tendons, craiceann, agus cnámha agus collagen.
Faightear díorthaigh pirróil sna hailcóidigh. Is é an Nicotine an pirróil is coitianta a bhfuil acalóideach ann. Déantar hemoglóibin, myoglóibin, Vitimín B12, agus clóraifíní, trí cheangail le ceithre aonad pirróil i gcóras fáinne mór ar a dtugtar porphirin, cosúil le clóirídill B a léirítear thíos.

Déantar líocha bile a dhéanamh trí dhianscaoileadh fáinne porphirín agus tá slabhra fáinní pirróil 4 acu.
Uathriachtáin fáinne 5-bhall a ullmhú
Ullmhú tionsclaíoch fáltais Furan mar a thaispeántar thíos trí bhealach aldehyd, furfural, a ghintear ó pentose ina bhfuil amhábhair cosúil le corncobs. Taispeántar ullmhóidí den chineál céanna ar thiophene agus pirróil sa dara sraith de chothromóidí.
Taispeánann an tríú sraith de chothromóid amháin an t-ullmhúchán ginearálta de thiophenes, pirróil, furans in ionad comhdhúile 1,4-dicarbonyl. Cuireadh tús le go leor frithghníomhartha eile as a dtiocfaidh heterocycles ionaid den chineál seo ar bun. Taispeántar dhá cheann de na nósanna imeachta seo sa dara agus an tríú imoibriú. Laghdaítear Furan le hidriginiú pallaidiam-catalyzed go tetrahydrofuran. Is tuaslagóir luachmhar é an éitear ciorclach seo, ní féidir é a thiontú go 4-haloalkylsulfonates ach freisin 1,4-dihalobutanes is féidir a úsáid chun thiolane agus pyrrolidine a ullmhú.

Tá fáinní cúig-chomhdhéanta le heteroatóm amháin

Heteroatom Neamhsháithithe Sáithithe
Antamón Stibole Stibolane
arsanaic Arsole Arsolane
Bismuth Bismole Bismolane
Bórón Borole Borolane
Nítrigin Pyrrole Pyrrolidine
Oxygen Furan Tetrahydrofuran

Fáinní 5-membered le heteroatoms 2

Tugtar azoles ar na comhdhúile fáinne cúig-chinn ina bhfuil heteroatim 2 agus ceann amháin de na heteroatóm ar a laghad. Tá atóim nítrigine agus sulfair sa fháinne ag Isothiazoles agus Thiazoles. Tugtar Dithiolanes ar chomhdhúile le dhá adamh sulfair.

Heteroatom Neamhsháithithe (agus neamhsháithithe go páirteach) Sáithithe
Nítrigin

/ nítrigin

Pyrazole (Pirásilín)

Imidazole (Imidazoline)

Pyrazolidine

Imidazolidine

Nítrigin / ocsaigin Isoxazole

Oxazoline (oxazole)

Isoxazolidine

oxazolidine

Nítrigin / sulfair Isothiazole

Thiazoline (Thiazole)

Isothiazolidine

Thiazolidine

Ocsaigine / ocsaigin Dioxolane
Sulfair / sulfair Dithiolane

Tarlaíonn roinnt pyrazoles go nádúrtha. Déantar comhdhúile den aicme seo a ullmhú trí imoibriú a dhéanamh ar 1,3-diketones le hiodráitíní. Úsáidtear an chuid is mó de na comhdhúile pyrazole sintéiseacha mar leigheas agus ruaimeanna. Áiríonn siad aminopyrine analgesic a laghdú-fiabhras, phenybutazone a úsáidtear i gcóireáil airtríteas, an dath snáithín agus tartrazine dath buí, agus an chuid is mó de na ruaimeanna a úsáidtear i bhfótagrafaíocht dath mar ghníomhairí íogair.

Fáinní 5-membered le heteroatoms 3

Tá grúpa mór comhdhúile fáinne cúig-chomhlachta ann chomh maith le heteroatam 3 ar a laghad. Sampla amháin de na comhdhúile sin ná dithiazoles ina bhfuil adamh nítrigin agus dhá shulfair ann.

Fáinní 6-membered le heteroatóm 1

Tá an ainmníocht a úsáidtear i gcomhdhúile fáinne 6-membrane monocyclic anseo thíos. Taispeántar poist ar an bhfáinne le haghaidh pirídín, tá litreacha Gréagacha níos fearr ag uimhreacha Araibis, cé go n-úsáidtear an dá chóras. Is comhdhúile aramatacha iad pyridones go cúirtéiseach ar ranníocaíochtaí le hibrideach athshondais ó fhoirmeacha athshondais muirearacha mar a léirítear don 4-pyridone.

Déantar dhá choinsím móra a bhfuil baint acu le imoibrithe meitibileach ríthábhachtacha éagsúla i gcealla, tá NADP (ar a dtugtar coenzyme1) agus NADP (ar a dtugtar coenyme II) ar a dtugtar ó nicotinamide.
Tá struchtúr fáinne piperidine nó piridine ag formhór na n-alcalóidigh, ina measc piperine (is éard atá i gceist le hábhar géarmhéanta piobar dubh agus bán) agus nicotín. Taispeántar a gcuid struchtúir thíos.

Pyridine a fuarthas amach ó thar guail ach tá sé ullmhaithe go catalytach anois ó amóinia agus tá alcól tetrahydrofurfuryl ríthábhachtach idirmheánach agus tuaslagóir a úsáidtear chun comhdhúile eile a mhonarú. Tá bloic thógála monaiméireachta ríthábhachtacha de vinicphyridíní plaisteach, agus piperidine sáithithe go hiomlán, úsáidtear pirídín mar amhábhar ceimiceach agus próiseáil rubair.

Pyridiní úsáideach cógaisíochta

I measc pyridiní atá úsáideach go cógaisíochta, tá an hiodraic aigéad isonachotinic (tuberculostat isoniazid), an druga frith-AIDS-víreas ar a dtugtar nevirapine, nicorandil-avasodilator a úsáidtear chun rialú a dhéanamh ar angina, phenazopyridine-an analgesic conradh urinary chomh maith leis an drugaí sulfa frith-athlastach. Tá diflufenican, clopyralid, paraquat, agus diquat díorthaigh pyridine tóir a úsáidtear mar luibhicídí.

Fáinní 6-membered le 2 nó heteroatoms níos mó

Tá na heterocycles fáinne monicíclicach 3 monicíclicach le heteratóin 2 nítrigine (diazines) uimhrithe agus ainmnithe mar a thaispeántar thíos.

Is díorthach pyridazine a úsáidtear mar luibhicíd le hiodraicíde fireann. Tarlaíonn roinnt piróisí cosúil le haigéad aspergillic go nádúrtha. Seo struchtúir na gcomhdhúile thuasluaite:

Is cuid de chomhdhúile ilchineaclileach éagsúla de thábhacht tionsclaíoch agus bitheolaíoch é fáinne pirásín. Is iad penazines, alloxazines, agus pteridines baill thábhachtacha de theaghlach pyrazine. Cógaseolaíochta agus bitheolaíoch, is iad na diazines is ríthábhachtach ná pirimidítí. Is é an Cytosine, an tymimín, agus an uracil an 3 de na boinn nucleotide 5 a chuimsíonn an cód géiniteach i RNA agus DNA. Seo thíos a gcuid struchtúir:

Tá fáinne pirimidine ag thiamin vitimín agus i dteannta baribríteanna sintéiseacha, lena n-áirítear drugaí a úsáidtear go coitianta amobarbite. Déantar Morpholine (tuismitheoir tetrahydro-1,4-oxazine) a tháirgeadh ar scála mór le húsáid mar fhungaicíd, inhibitor creimeadh, agus tuaslagóir. Fuair ​​fáinne Morpholine freisin sa trimetozine drugaí sedan-hypnotic agus tá roinnt fungaicídí cosúil le fenpropimorph agus tridemorph. Seo an fhoirmle struchtúrach le haghaidh morpholine:

Fáinní 7-membered

De réir mar a mhéadaíonn méid na fáinne, méadóidh éagsúlacht na gcomhdhúile a d'fhéadfaí a fháil trí shuíomh, cineál, agus líon na heteroatómáin a athrú go mór. Mar sin féin, tá an cheimic heterocycles le fáinní 7-membered nó níos mó níos lú forbartha ná comhdhúile fáinne 6 agus membrane 5.
Tá comhábhair ríthábhachtacha ag fáinní Oxepine agus Azepine de tháirgí meitibileach éagsúla atá ag tarlú go nádúrtha d'orgánaigh mhara agus d'alcaloidí. Déantar an díorthach azepine ar a dtugtar caprolactam a tháirgtear go tráchtála sa chuid is mó lena n-úsáid i ndéantúsaíocht níolón-6 mar idirmheánach agus i dtáirgeadh leathar sintéiseacha, cótaí, agus scannáin.
Is comhdhúile heterocyclic é 7-membrane le dhá adamh nítrigine nó a n-aonad amháin ina bhfáinne aonaid struchtúracha a bhaineann le síceapharmaceuticals a úsáidtear go ginearálta Prazepine (antidepressant tricyclic) agus tranquilizer diazepam ar a dtugtar valium freisin.

Fáinní 8-membered

I measc samplaí de chomhdhúile heterocyclic sa rang seo tá azocane, oxocane, agus thiocane le nítrigin, ocsaigin, agus sulfair na heteroatamaí faoi seach. Is iad siúcra díorthaigh neamhsháithithe faoi seach azocín, ocsaídín, agus thiocine faoi seach.

Fáinní 9-membered

I measc samplaí de chomhdhúile heterocyclic sa rang seo tá azonane, oxonane, agus thionane le Nítrigin, ocsaigin, agus sulfair na heteroatamaí faoi seach. Is iad a n-díorthaigh neamhsháithithe faoi seach azonine, oxonine, agus thionine faoi seach.

Úsáidí comhdhúile heterocyclic

Tá heterocycles úsáideach i réimsí éagsúla eolaíochtaí agus teicneolaíochta saoil. Mar atá feicthe againn cheana féin inár díospóireacht, tá comhdhúile heterocyclic le go leor drugaí.

tagairtí

Leabhar Óir IUPAC, comhdhúile heterocyclic. Nasc:

WH Powell: Athbhreithniú ar an gCóras Ainmniúcháin Hantzsch-Widman leathnaithe do Heteromonocycles, i: Pure Appl. Chem.1983, 55, 409-416;

A. Hantzsch, JH Weber: Ueber Verbindungen des Thiazols (Pyridins der Thiophenreihe), i: Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1887, 20, 3118-3132

O. Widman: Zur Nomenclatur der Verbindungen, welche Stickstoffkerne enthalten, i: J. Prakt. Chem. 1888, 38, 185-201;