Лабораторна робота 18

ГЕТЕРОЦИКЛІЧНІ СПОЛУКИ

Гетероциклiчними називають сполуки, якi мiстять в циклi, крiм атомiв вуглецю, ще якийсь iнший атом (гетероатом). В ролi гетероатомiв можуть бути: азот, кисень i сiрка.

Гетероциклiчнi сполуки дiлять за розмiрами циклу i за числом гетероатомiв у ньому. Найбiльш важливi п'яти- i шестизначний гетероцикли з одним або двома гетероатомами. Типовi гетероциклiчнi сполуки мають ароматичний характер: у п'яти-значних циклiв неподiленi електроннi пари гетероатомiв вступають у взаємодiю з p-електронами подвiйних зв'язкiв, утворюючи єдину шестиелектронну систему, аноло-гiчно бензолу, яка задовольняє правило Хюккеля (тобто мiстить 4n+2р-електронiв).

Наявнiсть поєднання пiдтверджується довжинами зв'язкiв i виражається розрахованими величинами сполук:

пірол 88,8	фуран 66,2	тіофен 120,2	піридин 96,4	Енергія поєднання, кДж/моль

Нумерацiю в гетероциклах починають з гетероатома i ведуть проти годинникової стрiлки. Прийнято позначати атоми в циклах також лiтерами грецького алфавiту вiдносно до гетероатома:

піридин	індол	a-метилпірол, 2-метилпірол
5-бромпіримідин	піридин-3-карбонова кислота; b-піридин-карбонова кислота; нікотинова кислота

Одна iз важливих конденсованих гетероциклiчних систем - пурин, який має пiримiдинове (шестичленне) i iмiдазольне (п'ятичленне) ядра:

До кисневих похiдних пурину належать гiпоксантин, ксантин i сечова кислота:

гіпоксантин; 6-оксипурин	2,6-діоксипурин; ксантин	2,6,8-триоксипурин; сечова кислота

Для гетероциклiв, якi мiстять розташованi поряд групи -NН i -СО, характерна так звана лактам-лактимна таутомерiя: наприклад, ксантин може iснувати в трьох формах, якi утворюються при зворотному переходi атома водню вiд кисню до азоту:

лактамна форма (2,6-діоксипурін)	лактам-лактимна	лактимна форма

Дослiд 18.1. Отримання кофеїну з чаю

У фарфоровий тигель кладуть 0,5 г сухого чаю, накривають годинниковим склом i обережно нагрiвають на азбестовiй сiтцi до появи на склi кристалiв кофеїну. Якщо нанести паличкою розчин танiну, колiр кофеїну змiнюється. Формула отриманої сполуки:

Дослід 18.2. Отримання фурфуролу

У пробірку з газовідвідною трубкою насипають приблизно 1 г тирси або висівок, або шкарлупи насіння соняшнику та додають 3-4 мл хлоридної кислоти і декілька крапель розчину хлорного заліза. Суміш нагрівають 10-15 хв на киплячій водяній бані, потім пробірку закріплюють у штативі й відганяють в іншу пробірку 1-1,5 мл отриманого розчину, котрий має запах житнього хліба. Це свідчить про присутність фурфуролу. Щоб переконатися в цьому, виконують реакцію на фурфурол, а саме - змочують фільтрувальний папір сумішшю аніліну з оцтовою кислотою (1:1) і наносять на нього декілька крапель відгону; фільтрувальний папір забарвлюється в рожево-червоний колір.

Дослiд 18.2. Якiснi реакцiї фурфуролу

У пробiрку вносять 2 краплi фурфуролу, 8 крапель води i перемiшують до повного розчинення фурфуролу.

1. Реакцiя з фуксинсiрчистою кислотою. На годинникове скло наносять 4 крап-лi фуксинсiрчистої кислоти, краплю розчину фурфуролу i перемiшують скляною паличкою. Через деякий час з'являється ледь помiтне рожеве забарвлення.

2. Реакцiя з амiакатом срiбла. На годинникове скло наносять краплю розчину амiаку. Випадає осад гiдроксиду срiбла. Додають ще одну краплю амiаку i отримують прозорий розчин комплексної солi срiбла. До розчину амiакату срiбла додають краплю розчину фурфуролу. На склi з'являється вiльне срiбло у виглядi чорної плями або срiблястого нальоту.

3. Реакцiя з анiлiном. На годинниковому склi змiшують краплю анiлiну з краплею оцтової кислоти. Смугу фiльтрувального паперу змочують отриманим розчином i наносять на неї краплю фурфуролу. З'являється рожево-червона пляма.

4. Реакція з флороглюцином. У пробірку поміщають 3 краплі розчину фурфуролу, 1 краплю хлоридної кислоти й 2 кристали флороглюцину. При нагріванні суміш забарвлюється в темно-зелений колір. Фурфурол має властивості ароматичних альдегідів. Він легко дає реакцію ¢¢срібного дзеркала¢¢, забарвлює фуксиносульфатну кислоту, утворюючи фінілгідразон.

Кольорові реакції фурфуролу з аніліном та флороглюцином засновані на реакції конденсації. Фурфурол у присутності хлоридної або оцтової кислоти дає забарвлені продукти конденсації з аніліном, бензидином, резорцином, ксилідіном.