Наличие гетероатома в цикле привносит совершенно новые химические свойства и определяет специфику методов синтеза. <...> Многообразие гетероциклических соединений обусловлено возможностями вариаций: • числа и природы гетероатомов в молекуле, • размера цикла, • степени ненасыщенности, которая определяет наличие или отсутствие ароматичности. <...> Такой подход теснее всего примыкает к современной ретросинтетической концепции, что должно способствовать умению студентов выбирать ациклические фрагменты, из которых может быть построен гетероцикл, необходимые функциональные группы, способные обра зо вывать новую связь. <...> Химические свойства ра злич ных классов гетероциклических соединений рассмотрены хотя и кратко, но в том объеме, который необходим и достаточен для проведения синтеза общеизвестных лекарственных препаратов. <...> 1 Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом фуран (X = O), пиррол (X = NH) или тиофен (X = S) Производные пятичленных гетероциклов (особенно пиррола) входят в состав многих природных соединений, часто играющих ключевую роль в процессах жизнедеятельности: 6 1. <...> Методы синтеза пятичленных гетероциклов с одним гетероатомом Типы образующихся связей: 1.1. <...> Методы синтеза пятичленных гетероциклов с одним гетероатомом 1.1.1. <...> Общие методы синтеза с образованием связи С–Х Взаимодействие 1,4-дикарбонильных соединений с NH3, RNH2, H3O+, P2S5 (синтез Пааля–Кнорра) Использование в реакциях с 1,4дикарбонильными соединениями аммиака или первичных аминов позволяет получать Nнезамещенные или Nалкилпирролы с хорошими выходами. <...> Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом Наглядно роль кислотного катализа можно продемонстрировать следующей схемой: Ограничения метода связаны лишь с доступностью 1,4дикарбонильных соединений. <...> Специфические методы синтеза с образованием связи C–Х Получение пиррола из аммонийной соли слизевой кислоты Превращение в пиррол при нагревании аммонийной соли слизевой кислоты в глицерине <...>
Химия_ароматических_гетероциклических_соединений.pdf
УЧЕБНИК ДЛЯ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ
М. А. Юровская
ХИМИЯ
АРОМАТИЧЕСКИХ
ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ
2-E ИЗДАНИЕ, ЭЛЕКТРОННОЕ
Лаборатория знаний
2020
Москва
Стр.2
УДК 547
ББК 24.236я73
Ю78
С е р и я о с н о в а н а в 2009 г.
Юровская М. А.
Ю78
Химия ароматических гетероциклических соединений
/ М. А. Юровская.—2-е изд., электрон.—
М. : Лаборатория знаний, 2020.—211 с.—(Учебник
для высшей школы).—Систем. требования: Adobe
Reader XI ; экран 10".— Загл. с титул. экрана.—Текст :
электронный.
ISBN 978-5-00101-832-2
В учебном пособии, написанном профессором химического
факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, приведены
сведения о методах получения и химических свойствах основных
классов ароматических гетероциклических соединений.
Рассмотрены классические и специальные методы, которые
включают последние достижения в области металлокомплексного
катализа, реакций циклоприсоединения, фотохимических,
многокомпонентных и каскадных процессов и др.
Для студентов и преподавателей химических специальностей.
УДК
547
ББК 24.236я73
Деривативное издание на основе печатного аналога:
Химия ароматических гетероциклических соединений /
М. А. Юровская.—М. : БИНОМ. Лаборатория знаний,
2015.—208 с. : ил.—(Учебник для высшей школы).—
ISBN 978-5-9963-0537-7.
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений,
установленных техническими средствами защиты авторских прав,
правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков
или выплаты компенсации
ISBN 978-5-00101-832-2
○c Лаборатория знаний, 2015
Стр.3
Содержание
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
1. Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом . . . . . . . . . . .5
1.1. Методы синтеза пятичленных гетероциклов
с одним гетероатомом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.1.1. Общие методы синтеза с образованием связи С–Х . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.2. Специфические методы синтеза с образованием
связи C–Х. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.1.3. Синтезы с образованием связи С(3)–С(4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.1.4. Образование связи С(2)–С(3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.1.5. Образование связей С(2)–С(3) и С(4)–С(5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.2. Химические свойства пятичленных гетероциклов
с одним гетероатомом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2.1. Химические свойства пирролов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.2.2. Химические свойства фуранов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.2.3. Химические свойства тиофенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2. Конденсированные пятичленные гетероциклы
с одним гетероатомом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.1. Индолы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.1.1. Синтезы индолов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.1.1.1. Аннелирование пиррольного кольца. . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.1.1.1.1. Образование связи С(2)–N . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.1.1.1.2. Образование связи С(3)–С(3а) . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.1.1.1.3. Образование связи С(2)–С(3) . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.1.1.1.4. Образование связи С(7а)–N. . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
2.1.1.1.5. Образование связей С(3)–С(3а) и С(2)–N. . . . . . . . 70
2.1.1.2. Аннелирование бензольного кольца к пиррольному. . . . . 70
2.1.1.3. Одновременное образование бензольного
и пиррольного колец. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.1.2. Химические свойства индолов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
2.2. Бензофураны и бензотиофены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
2.2.1. Общие методы синтеза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
2.2.1.1. Образование связи С(3)–С(3а) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
2.2.1.2. Образование связи С(2)–С(3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
2.2.2. Специфические методы синтеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
2.3. Изоиндолы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
2.3.1. Построение пиррольного кольца. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Стр.207
Содержание
207
2.3.1.1. Образование связи С–N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
2.3.1.2. Образование связи С(1)–С(1а) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
2.3.1.3. Образование связей С(1)–С(1а) и С(3)–С(3а) . . . . . . . . . . . . . . 89
2.3.2. Построение бензольного кольца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
2.4. Индолизины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
2.4.1. Образование связи С(1)–С(2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
2.4.2. Образование связи С(2)–С(3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
2.4.3. Конкурентное образование связей С(1)–С(2) или С(2)–С(3) при
обработке солей N--оксоалкил-2-алкилпиридиния ангидридами
кислот в присутствии оснований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
2.4.4. Образование связи С(3)–N. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
2.4.5. Образование связи С(1)–С(8а). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
2.4.6. Образование связей С(1)–С(8а) и С(2)–С(3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
2.5. Химические свойства конденсированных пятичленных
гетероциклов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
2.5.1. Химические свойства бензофуранов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
2.5.2. Химические свойства бензотиофенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
2.5.3. Химические свойства изоиндолов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
2.5.4. Химические свойства индолизинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
3. Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами . . . . . . . 105
3.1. 1,2-Азолы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
3.1.1. Образование связей С(3)–N и X–C(5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
3.1.2. Образование связей С(3)–С(4) и С(5)–Х. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
3.1.3. Образование связи N–X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
3.1.4. Рециклизации других гетероциклов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
3.1.5. Образование связей C–N или С–Х . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
3.2. 1,3-Азолы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
3.2.1. Методы синтеза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
3.2.1.1. Образование связей C–N и С–Х . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
3.2.1.2. Синтез 1,3-азолов из фрагментов
C(4)–C(5)–N(1) и C(2)–N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
3.2.1.3. Образование связи C(4)–N. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
3.3. Химические свойства азолов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
3.3.1. Химические свойства 1,2-азолов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
3.3.2. Химические свойства 1,3-азолов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
4. Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом . . . . . . 128
4.1. Пиридины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.1.1. Методы синтеза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.1.1.1. Образование связи C–N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.1.1.2. Образование связи С(2)–С(3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.1.1.3. Образование связи С(3)–С(4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Стр.208
208
Содержание
4.1.1.4. Одновременное образование связей
С(2)–С(3) и С(3)–С(4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
4.1.1.5. Одновременное образование связей
С(2)–С(3) и С(4)–С(5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
4.1.1.6. Образование связей С(3)–С(4) + C(4)–C(5) + C–N . . . . . . . . 142
4.1.2. Химические свойства пиридина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
4.2. Азаиндолы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
4.2.1. Синтезы азаиндолов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
4.2.2. Химические свойства азаиндолов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.3. Соли пирилия и пироны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.3.1. Методы синтеза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.3.1.1. Образование связи С–O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.3.1.2. Образование связей С(3)–С(4) и С(4)–С(5) и С–O . . . . . . . . 156
4.3.1.3. Образование связей С(3)–С(4) и С–O . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
4.3.1.4. Образование связей С(4)–С(5) и С–O . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
5. Конденсированные шестичленные гетероциклы
с одним гетероатомом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.1. Хинолины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.1.1. Методы синтеза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.1.1.1. Образование связи N–С(2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.1.1.2. Образование связи С(3)–С(4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
5.1.1.3. Образование связи С(4)–С(4а). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
5.2.1.2. Образование связи С(1)–С(1а). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
5.2.1.3. Образование связи С(4)–С(4а). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
5.2. Изохинолины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
5.2.1. Методы синтеза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
5.2.1.1. Образование связи C–N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
5.3. Химические свойства хинолинов и изохинолинов . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
6. Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами . . . . . 180
6.1. Пиримидины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
6.1.1. Методы синтеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
6.1.2. Химические свойства производных пиримидина . . . . . . . . . . . . . 185
6.2. Пиридазины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
6.2.1. Методы синтеза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
6.2.2. Химические свойства пиридазинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
6.3. Пиразины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
6.3.1. Методы синтеза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
6.3.2. Химические свойства пиразинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
6.4. Пурины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
6.4.1. Методы синтеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
6.4.2. Химические свойства пуринов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Стр.209