CARBOHYDRAT
CH 2 OHOH
D- Glucose
1. Pyridin
1.4. Một số hợp chất chứa dị vòng pyridin 1. Picolin
N-oxyd pyridin là chất trung gian để tổng hợp các hóa chức khác gắn trên vòng pyridin. Các dẫn xuất thu được có tính chất tương tự các dẫn xuất của benzen.
N O
- 3H2O - HNO2
HCl - POCl3
2[ H ] ( Fe , H+) PCl3
- 3H2O 8[ H ] ( Ni )
- H2O HNO3
N O NO2
N NH2
N NO2
N O Cl
N Cl
Chức amin của aminopyridin có khả năng bị diazo hóa.
0 _ 5oC +HCl NaNO2
Cl
-+ N
N NH2 N
N
Chức phenol có hiện tượng hỗ biến.
N OH N O
H
1.4. Một số hợp chất chứa dị vòng pyridin
N CH3
N CH2Li + C4H10 + C4H9Li
Nhóm CH3 rất dễ bị oxy hóa tạo acid pyridin carboxylic. Các amid và hydrazid của acid picolin carboxylic có nhiều ứng dụng trong dược phẩm như Vitamin PP, Rimifon.
N
C N (CH3 )2 O
Vitamin PP Dimetylnicotinamid
N C
O NH NH2
Izonicotinhydrazid Izoniazid , Rimifon , Tubazid
1.4.2. Quinolin: Benzo[b]pyridin
Quinolin C9H7N chứa nhân benzen và nhân pyridin có công thức như sau:
N b a 1 2
3 5 4
6 7
8 1
2 3 5 4
6 7
8 N
Quinolin có trong nhựa than đá. Tính chất của quinolin cũng gần với tính chất của naphthalen và pyridin.
a. Tổng hợp quinolin
• Tổng hợp Skraup (1880):
Amin thơm bậc một tác dụng với glycerin, acid sulfuric đậm đặc, nitrobenzen và sulfat sắt (II).
NH2 + C6H5NO2 CH2OH
CHOH CH2OH
H2SO4 , FeSO4 +
N + C6H5NH2 + H2O
• Cơ chế:
ư Dưới tác dụng của H2SO4 và nhiệt độ, glycerin bị loại nước tạo aldehyd acrylic
H2SO4 ,∆
+ 2 H2O CH2OH CHOH CH2OH CH2 CH CHO
Aldehyd acrylic
ư Cộng hợp ái nhân của anilin vào aldehyd acrylic:
Aldehyd β-phenylaminopropionic +
N CH2 CH2 C O H
H CH
CH2 H C
O
NH2
ư Tương tác ái điện tử của nhóm carbonyl đã proton hóa vào nhân benzen (quá trình đóng vòng).
1,2-Dihydroquinolin N CH2
CH2 C O H
H N CH2
CH2 C OH H
H N
H H OH
- H2O + H+ - H+
N H
+
ư Oxy hóa bằng nitrobenzen:
1,2-Dihydroquinolin 3
N N H
+ C6H5NO2 H+
+ C6H5NH2 + 2H2O 3
Quinolin
Sulfat sắt (II) có tác dụng tăng tốc độ phản ứng.
Nếu thay đổi bản chất các chất phản ứng thì có thể thu được các dẫn xuất của quinolin. Ví dụ:
ư Nếu cho anilin tác dụng với aldehyd crotonic thì thu được 2-metylquinolin.
ư Nếu cho 3-nitro-4-aminoanisol tác dụng với glycerin tạo thành 6-metoxy-8-nitroquinolin.
• Tổng hợp Friedlander (1882):
+
CHO NH2
CH3 CHO
CHO NH2- H2O
N CH CHO
CH3
- H2O N
b. Tính chất của quinolin.
Quinolin là chất lỏng (ts = 238°C). Tính chất hóa học của quinolin giống pyridin.
Quinolin là một base yếu hơn pyridin. Quinolin tạo muối khó tan với một số acid mạnh như acid dicromic H2Cr2O7 hoặc với acid H2PtCl6 tạo muối (C9H7N7) H2CrO7 và muối (C9H7N7). H2PtCl6.2H2O. Quinolin tạo muối picrat với acid picric.
Phản ứng thế ái điện tử xảy ra trên vòng benzen có sự định hướng như vòng naphthalen. Nitro hóa bằng hỗn hợp HNO3 và H2SO4 ở 0°C thu được hỗn hợp 5 và 8-nitroquinolin. Sulfon hóa ở 200°C thu được acid quinolin -8-sulfonic.
Phản ứng thế ái nhân chủ yếu xảy ra trên vòng pyridin. Các tác nhân ái nhân như NaNH2, RMgX hoặc KOH (ở 250°C) đều thế vào vị trí 2 của pyridin.
N
+ NaH
4 5 4
8
1 2
8 5
2 1
H2SO4
+ NaNH2 + SO3 + HNO3 H2SO4
N NH2 NO2 N
SO3HN
2
2 1 4 8 4
8 1
+ H2O
+ H2O
Quinolin tác dụng với các alkylhalogenid RX, các acylhalogenid RCOX hoặc dialkylsulfat (RO)2SO2 đều tạo muối bậc 4 tương ứng.
N
X -+ RX
N+
R
Hợp chất 8-hydroxyquinolin là hợp chất hữu cơ quan trọng được dùng trong phân tích hữu cơ cũng như được dùng để tách các ion kim loại như Al3+, Mg2+, Zn2+. Các ion kim loại tạo phức không tan với 8-hydroxyquinolin.
8-Hydroxyquinolin tạo liên kết hydro nội phân tử:
N.:
O H
8 7 6
5 4
3 2 1
Lieõn keỏt hydro trong phaõn tửỷ 8-Hydroquinolin 8
1 8
N1 N O
O M
Liên kết phối trí
1.4.3. Isoquinolin: Benzo[c]pyridin
Isoquinolin có vòng benzen và dị vòng pyridin ngưng tụ với nhau và có công thức:
a b c 8 7 6
5 4
3
2 1
N
N
1 2
3 5 4
6 7
8
8
7 6
5 4
3
2 1
N
Tổng hợp vòng isoquinolin:
Sự đóng vòng của một base Schiff trong môi trường acid và sau đó khử hóa.
- H2O + RCHO
NH2 N
HC R
HCl
N R
H - 4H( Pd )
N R
Cũng có thể tạo vòng isoquinolin bằng phản ứng đóng vòng dẫn xuất acyl hóa của β-phenylethylamin khi có mặt của acid (thường sử dụng P2O5).
1-Methyl-3,4-dihydroisoquinolin Pd
toC N
CH3 C NH
O CH3
1-Methylisoquinolin
P2O5 N
CH3
+ H2
N-(2-phenylethyl) acetamid
1.4.4. Các hợp chất alcaloid chứa khung pyridin
• Nhóm pyridin: Các alcaloid chứa vòng pyridin đã bị hydro hóa.
Thuộc nhóm này có các alcaloid như: Trigonellin có trong hạt cà phê; Ricinin có trong dầu thầu dầu; Guvacin, guvacolin, Arecadin, Arecolin là những alcaloid chiết xuất từ các bộ phân của cây cau ; Coniin có trong cây độc cần (hemlock);
Piperin có trong hạt tiêu đen.
NCH3 COO
Trigonellin
+
-N CN OCH3
O CH3 Ricinin
N
COOH H
Guvacin
N
COOCH3 H
Guvacolin
N
COOH CH3 Arecadin N
COOCH3 CH3
Arecolin
N CH2 CH2 CH3 ( ) Coniin+-H
O
H2C O CH CH CH CH CO N
Piperin
• Nhóm Pyrolidin -Pyridin:
ư Nicotin
Có trong thuốc lá. Trong thiên nhiên tồn tại dạng (-)nicotin có nhiệt độ nóng chảy 247°C và [α]D = -169°. Nicotin bị mất nhóm metyl gọi là nor -nicotin.
N CHN 3 Nicotin
N N
H nor -Nicotin
− Atropin
Atropin là ester của acid tropic với tropin (alcol). Atropin có trong cà độc d−ợc (Atropa belladonna). Atropin có công thức cấu tạo:
CH2
CH2 CH2
NCH3 CH O CH CH2 CH2
C CH C6H5 CH2OH O
Atropin
Thủy phân Atropin thu đ−ợc acid tropic và tropin (alcol)
Atropin Acid tropic
CH COOH CH2OH C17H23O3N
CH2
CH2 CH2
NCH3 CHOH CH CH2 CH2
+
Tropin + H2O
1.4.5. Các hợp chất alcaloid chứa khung quinolin:
Quinin, Chloroquin, Plasmoquin là những thuốc điều trị bệnh sốt rét.
Chloroquin CH
NH
N
CH3 CH2 CH2 CH2 N(C2H5)2
Cl
Plasmoquin CH
NH
CH3 CH2 CH2 CH2 N(C2H5)2 CH3O
N
8 7 6
5 4
3 2
1 Quinin
N
CH2 CH2
CH CH2
CH3O
N HO C
H H
1.4.6. Các hợp chất alcaloid chứa khung isoquinolin Nhiều loại alcaloid đ−ợc tách từ cây thuốc phiện.
Nhóm isoquinolin có papaverin, laudanosin, narcotin...
CH2 N
OCH3 OCH3
OCH3 OCH3 OCH3 CO H2C O
O CH3
O CH
N
Papaverin Narcotin
OCH3 OCH3
N CH2
CH3 CH3O
CH3O
OCH3
Laudanosin 1.4.7. Acridin-Dibenzo[b,e]pyridin
Acridin cã cÊu trĩc ph¼ng gièng anthracen.
g e 10
9d c b a 8 7 6
5 4
3 2 1
N
Cã thĨ tỉng hỵp nh©n acridin theo ph−¬ng ph¸p sau:
- 2H2OZnCl2
+
N R
N H R COOH
Mét sè aminoacridin nh− 9-aminoacridin, 3,6-diaminoacridin cã t¸c dơng kh¸ng khuÈn. Mét sè aminoacridin dïng lµm thuèc nhuém nh− 3,6-dimetylaminoacridin. Cation cđa nã cã hƯ liªn hỵp kÐo dµi gäi lµ acridin vµng L.
N N(CH3)2 (CH3)2N
H (CH3)2N N N(CH3)2
H
+ .. +
Acridin vàng L 2. Pyran
Pyran tån t¹i 2 d¹ng cÊu t¹o: α-Pyran vµ γ-Pyran
1 2 α β
α-Pyran (2H-Pyran) O
γ-Pyran (4H-Pyran) 1 2 4 γ
O O+ R
R R R
R
Muèi Pyrilium