Hop chat di vong steroid

Định nghĩa những hợp chất vịng được tạo thành khơng những do các nguyên tử carbon mà cịn cĩ các nguyên tố khác như N, O, S, B, Al, Si, P, Au, Cu, … nhưng phổ biến và quan trọng hơn là cá

Hợp chất dị vòng

1 Định nghĩa

những hợp chất vịng được tạo thành khơng những do các

nguyên tử carbon mà cịn cĩ các nguyên tố khác như N, O, S,

B, Al, Si, P, Au, Cu, … nhưng phổ biến và quan trọng hơn là

các dị tố N, O, S

2 Phân loại

- Dị vịng khơng thơm: no hoặc chưa no

- Dị vịng thơm : cấu trúc điện tử phù hợp Huckel (4n+2) eЛ

Dị vịng 5,6,7 cạnh 1 dị tố Dị vịng 5,6,7 cạnh 2 dị tố

* furan, thiophen, pyrrol …

* ngưng tụ với benzen: benzofuran

* 2 dị tố giống nhau: pyrazol

* 2 dị tố khác nhau: oxazol, thiazol.

* Ngưng tụ với benzen: benzothiazol.

3 Danh pháp

3.1 Danh pháp thông thường

xuất phát từ nguồn gốc và tính chất của hợp chất

không phản ánh cấu trúc phân tử nhưng trở thành phổ biến như

1 quy ước của hệ thống danh pháp IUPAC

N H

N N O

Pyrrol Furan Thiofen Pyr az ol Imi dazol Furazan Pyrroldin

N N

N

H

N H

H N

O

H N

Pyridin Pyrid az in Pyr imi din Pyrazin -Pyran Piperidin Piperazin Morpholin

N

H

N H

N N

N H S

α

3.2 Danh pháp hệ thống- Danh pháp Hantzsh-Widman

* Tiếp đầu ngữ các dị tố: Oxy : Oxa

Lưu huỳnh: Thia

* Tên phần thân các vòng đơn:

Tên dị vòng = tiếp đầu ngữ (dị tố) + thân (khung, độ lớn vòng)

iridin

etidin

olidin

perhydroperhydroperhydro

Nguyên tắc đánh số:

- nhiều dị tố: đánh số ưu tiên theo thứ tự O > S > N > P

- đánh số vòng từ dị tố sao cho tổng số vị trí nhỏ nhất

* Khi vòng có số nối đôi cực đại được no hóa dần thì vị trí

nguyên tố bão hòa được gọi với tiếp đầu ngữ H kèm theo tên

của dị vòng chưa no (với số nối đôi cực đại) tương ứng

N N

S

N N

N O

O

O NH

1 2

4 3

1

3 1

2

Thieren Oxiran 1,3-Diazet 1,2-Oxazetidin

1,3-Dioxolan 1,2,4-Triazin Thiepan

1

H N

O N

1H-Azirin 2H-1,3-Oxazin

N 3H-Azepin

1

2 3

3.3 Danh pháp hệ thống vòng ngưng tụ

Nguyên tắc gọi tên:

* Thành phần thứ 2: là tiếp đầu ngữ của thành phần cơ sở

Tên = tên dị vòng + “o” Một số ngoại lệ về tiếp đầu ngữ

Furo Imidazo Isoquino Pyrido Quino Thieno

N N

Pyrrolo[1,2-a] pyrimidin

Thành phần thứ 2 Thành phần cơ sở

* Thành phần cơ sở:

Chọn theo thứ tự sau:

- Chọn dị vòng chứa nitơ (nếu không có N thì theo thứ tự)

- Chọn vòng ngưng tụ có nhiều vòng hoặc vòng lớn hơn

- Chọn vòng có nhiều dị tố và ưu tiên theo thứ tự

- Các vòng cùng dị tố và độ lớn thì ưu tiên cách đánh số nhỏ hơn

N Imidazo Oxazol 1

2 3

b a

Imidazo[ 1,5 -b]pyridazin Imidazo Pyridazin

1 2 3

4 5 a b

N

H N O N

N

H N O

N Oxazol Pyrazolo

1 2 3 b

N N N

N

N N

3 4 5

N

H N O

N Oxazol Pyrazolo

1 2 3

N

N N

1 2

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6

Imidazo[ 1,2 -b]-1,2,4-triazin Imidazo 1,2,4-triazin

1 2 3 4

b

1 2 3 4 5 6

7 8

5

3.4 Danh pháp thế

Xem hợp chất dị vòng là các hydrocarbon trong đó 1 hay nhiều

nguyên tử carbon được thay thế bởi các nguyên tố khác

N

O

1 2 3 4 5

6 7

Azabenzen 1,3-Diazabenzen 7-Oxabicyclo[2,2,1]-2,5-heptadien

Hợp chất dị vòng 5 cạnh 1 dị tố

Các dị vịng 5 cạnh 1 dị tố thơng dụng

Xét Pyrrol

Đơi điện tử tự do trên N tham gia liên hợp 4n + 2 = 6 e → thơm

Đơi điện tử khơng linh động → khơng cĩ tính base, cĩ tính acid

Năng lượng thơm hĩa Furan 16,2 kcal.mol-1

Pyrrol 21,6 kcal.mol-1Thiophen: 29,1 kcal.mol-1Benzen 35,9 kcal.mol-1Tính thơm: Furan < Pyrrol < Thiophen < Benzen

H

S

Furan Thiophen Pyrrol

Furan, Pyrrol, Thiophen khơng thể hiện tính chất của ether,

amin và sulfur

Các dị vịng thơm 5 cạnh thể hiện tính chất hydrocarbon thơm

- thế ái điện tử: NO2hĩa, SO3H hĩa, X2hĩa, Fiedel-Crafts …

Thế ái điện tử vào dị vịng thơm 5 cạnh: ưu tiên vị trí 2

Mỗi dị vịng thơm cĩ những điều kiện phản ứng thế ái điện tử

khác nhau

Khả năng thế ái điện tử theo thứ tự

pyrrol > furan > thiophen > benzen

E

X E

Chất lỏng khơng màu, ts31oC, khơng tan/ H2O, tan tốt/alcol, ether

1 Tổng hợp

Dehydrat hĩa 1,4-dicarbonyl

Ngưng tụ α-halogenoceton với β-cetoester

O C

COOC 2 H 5

R' +

- Hydro hóa tạo THF (tetrahydrofuran)

- Phản ứng Diels-A lder

- Phản ứng thế ái điện tử

3 Dẫn xuất của furan

Chất lỏng, ts130 oC, ít tan /H2O, tan tốt trong

alcol, benzen, ether, mùi giống như CHCl3.Cặp điện tử tham gia liên hợp nhân thơm → tính base giảm

Khi bị mất proton H+, pyrrol bền hơn do cộng hưởng → tính acid

N R'

R + 2H 2 O H

N H

R"

R"

N H

2 Hóa tính

- Tính acid-base: pyrrol có tính acid yếu

- Phản ứng thế ái điện tử

Như furan, thiophen phản ứng thế ái điện tử chủ yếu xảy ra ở vị

trí 2, có thể nitro hóa bằng HNO3/ (CH3CO)2O, sulfonic hóa

N MgBr

R O

t o N H

C O R

N H CHO

N H CHO

N H N=N-C 6 H 5

N H I

I I I

+ HN(CH 3 ) 2

+ 3KCl + 2H 2 O

+ HCl + SO 2 + HCl

2[H]

N H 3-pyrrolin pyrrolidin

* Benzopyrol (Indol)

Indol có thể được tổng hợp theo nhiều cách

Các hợp chất có chứa nhân indol

N H N

R 2

R 1 ZnCl 2

CH 2 CHCOOH

N H

R 2

R 1

2 Tính chất hóa học

Có tính thơm mạnh hơn furan và pyrrol

Tham gia phản ứng thế ái điện tử nhưng chậm hơn so với

furan và nhanh hơn benzen

hydro hóa có xúc tác tạo thiolan

Dẫn chất có chứa nhân thiophen: Benzo[b]thiophen

ứng dụng trong công nghệ chất dẻo và lưu hóa cao su

S

SertaconazolZileuton

Raloxifen

* Các dị vòng 5 cạnh furan, pyrrol và thiophen có thể chuyển hóa

lẫn nhau

S

N H

N góp thêm 1 điện tử tạo hệ thống vòng thơm theo Huckel

N còn dư đôi điện tử tự do, nên có tính base

N là nhóm thế loại II (hạ hoạt), nên phản ứng thế ái điện tử (SE)

khó xảy ra (3,5) và phản ứng ái nhân (SN) dễ xảy ra (2,4,6)

2 Điều chế

- Pyridin có trong nhựa than đá (khoảng 0,1%)

- trùng hợp với acetylen và acid cyanhydric

- ngưng tụ từ aldehyd chưa no với NH3

- ngưng tụ β-cetoester với aldehyd và NH3-phản ứng Hantzsch

CH CH

CH CH

4-(2,3-dichlorophenyl)-3-Ethyl 5-methyl 2-(2-aminoethoxy

methyl)-4-(2-chlorophenyl)-1,4-dihydro-6-methylpyridin-3,5-dicarboxylat

3 Tính chất hóa học

3.1 Tính base: có tính base yếu

4-dimethylaminopyridin (DMAP) làm xúc tác (base) trong các

- không tham gia phản ứng Friedel-Crafts (alkyl, acyl hóa)

- halogen (clor, brom, iod) hóa pyridin ở 300 oC sẽ cho hỗn hợp

+ H 2 O + H 2 O

+ HBr

Br 2

CH 3 ONa

N NH 2

N OCH 3

3.5 Phản ứng khử

- có thể bằng H2, xúc tác, hay Na/C2H5OH, LiAlH4

* Một số chất chứa nhân pyridin

N O

a

N R

a = H 2 /Ni hay Fe/H + hay PCl 3

N

b

N H

b

N H

b

N H

Vitamin PP

Dimethylnicotinamid

Isoniazid, Rimifon Isonicotinhydrazid

N OH

CH 3

CH 2 OH HOH 2 C

Vitamn B 6 Pyridoxin

Quinolin là chất lỏng, ts238 oC có trong nhựa than

đá Tính chất gần giống naphthalen và pyridin

CH 2 OH + + C 6 H 5 NO 2

H 2 SO 4 , FeSO 4

N + C 6 H 5 NH 2 + H 2 O

NH 2

CHO

CH 3 CHO

5

6

7

8

2 Hóa tính

- Phản ứng thế ái điện tử: giống như naphthalen, ở vị trí 5,8

- Phản ứng thế ái nhân giống như pyridin, ở vị trí 2,4

8-hydroxyquinolin dùng trong phân tích hữu cơ cũng như tách

các ion kim loại như Al3+, Mg2+, Zn2+

O M

Cloroquin

Quinin

Plasmoquin

Isoquinolin- benzo[c]pyridin

Chất lỏng, ts243 oC mùi hăng giống với mùi của hỗn hợp dầu hồi và benzen, hầu như không tan trong nước, tan trong acid loãng, hỗn hòa với nhiều dung môi hữu cơ Tính base mạnh hơn quinolin

HC N R

HCl

NH R -4H

R Pd

NH O

H 3 CO

CH 2

OCH 3 OCH 3

H 3 CO

HC

OCH 3 OCH 3

CH 3

O O

H 3 CO

O

Berberin Morphin

2 Pyran

Pyran có 2 dạng: α-pyran và γ-pyran, cả 2 không có tính thơm Trong thiên nhiên tồn tại chủ yếu dưới dạng α-pyron, γ-pyron, α-benzopyron (coumarin), γ-benzopyron

γ-Pyron γ-Chromon Flavon Flavonol

Epigallocatechin gallat

Dị vòng 5 cạnh nhiều dị tố

Các dị vịng 5 cạnh 2 dị tố

1 Tổng hợp

- Ngưng tụ α-bromoceton với amid

- Ngưng tụ nitrilmandelic với aldehyd thơm

N O

N N H

N S

N

O

N S

N N H Oxazol Isoxazol Thiazol Isothiazol Imidazol Pyrazol

1

2 3 4 5

2 2

2 2

2

3 3

3 3

4

5 5

5 5

NH CH HO

C

C 6 H 5

HC OH

O C 6 H 5

C 6 H 5 2,5-Diphenyloxazol

- Ngưng tụ cloroacetaldehyd với thioformamid

Thiazol cĩ trong cấu trúc một số hoạt chất sau:

HC

H 2 C O Cl

NH 2 CH S +

N S Thiazol HC

H 2 C O Cl

NH 2 C S +

N S 2-Aminothiazol

N S

CH 2 OH COOH O

N H MeON

COOH ROCHN

O

CH 3

* Imidazol

- Đun nóng glyoxal (dicarbonyl) với NH3và aldehyd

- Ngưng tụ α-aminonitril với aldehyd thơm

Imidazol có liên kết hydro liên phân tử nên tscao

Một số dược phẩm có nhân imidazol

C R C O O

N N H

R' -3H 2 O

+

N N H

H 3 CO

S O N OCH 3

H 3 C CH 3 Losec (Omeprazol) Tagamet (Cimetidin)

* Pyrazol

- Ngưng tụ dẫn xuất của hydrazin với 1,3-dicarbonyl

- Cộng hợp diazoalkan với alkyn

Khung 5-pyrazolon là khung cơ bản của một số thuốc hạ nhiệt

O O R

R HN

NH 2 R'

N N R' R R

+

C C R R

N N CH R' R' CH N N

N N H R'

R R

N N

H

N

C 6 H 5 O

CH 3

N N

C 6 H 5 O

CH 3 (H 3 C) 2 N

N N

CF 3

SO 2 NH 2

H 3 C

Dị vòng 6 cạnh nhiều dị tố

Một số hợp chất dị vịng 6 cạnh 2 dị tố

Hợp chất dị vịng thơm 6 cạnh chứa 2, 3, 4 nguyên tử N là các

diazin, triainz, tetrazin Các chất quan trọng là pyridazin,

pyrimidin, pyrazin Các benzodiazin là cinnolin, quinazolin,

quinoxalin

Các dị vịng chứa O, N và S, N thường khơng thơm

N N

H N

S N

N

N N

S

H N

O O

N

N N

O O

1,2-Diazin

Pyridazin

1,3-Diazin Pyrimidin

1,4-Diazin Pyrazin 1,4-Thiazin Phenothiazin

Cinnolin Quinazolin Quinoxalin 1,4-dioxan 1,4-dioxin

Hợp chất dị vòng 2 dị tố Nitơ

1 Pyridazin: chất lỏng, ts207 oC, là một base yếu

- Tổng hợp pyridazin

- Một số hoạt chất cĩ nhân pyridazin

R R

H 2 N-NH 2

R R

N N

1,2-Diazin

Pyridazin

N N H N

H 3 C N O

N N

NH 2

O

NO 2

2 Pyrimidin: chất rắn, tnc22,5 oC, ts124 oC, là base yếu.

NH 2 S +

N N N

NH S R

N N

N OH

HO OH

POCl 3

N N Cl

Cl Cl

6H (Zn) +

H 2 N COOC 2 H 5

R

O O

O

N N OH

N OH

- Ngưng tụ 2 phân tử α-aminoceton

- Ngưng tụ 1,2-diamino và 1,2-dicarbonyl

Khử hóa pyrazin được piperazin thuốc trị giun

R

+

N

N R R -2H -2H 2 O

N

N R R

NH 2

NH 2

O O

R

+

N N

R -2H -2H 2 O

N N

H N

Hợp chất dị vòng chứa 2 dị tố N và S

PhenothiazinTổng hợp

Các hoạt chất chứa phenothiazin

S

H N

S

H

2 3 4 5 6

7

8

9 10

H N

S

H N AlCl 3 hay I 2

+ S

S N N(CH 3 ) 2

(H 3 C) 2 N

Br

-Xanh metylen

S N

O O -CH 2 CHCH 2 N(CH 3 ) 2

Cl

O OH

Hợp chất dị vòng ngưng tụ

Purin: Imidazo[5,4-d]pyrimidin

Purin là khung dị vịng ngưng tụ cơ bản của nhiều

hợp chất trong thiên nhiên

Một số alkaloid cĩ nhân purin

N N H

N N

N N H

N N

N N H N OH

HO OH

OH HO

NH 2 OH

H 2 N Acid uric Xanthin Adenin Guanin 2,6,8-trihydroxypurin 2,6-dihydroxypurin 6-aminopurin 2-amino-6-hydroxypurin

HN

N O

O

CH 3

CH 3 H 3 C CH 3 H 3 C

3,7-dimethylxanthin 1,3,7-trimethylxanthin 1,3-dimethylxanthin

Acid nucleic

1 Định nghĩa

Acid nucleic là polyester của

acid phosphoric (H3PO4)

đường pentose (D-(-)-ribose và D-(-)-2-Deoxyribose)

base hữu cơ (purin và pyrinmidin)

Đường

Base hữu cơ

+

Đường Base hữu cơ

H 3 PO 4

Đường Base hữu cơ

Phosphat

Nhiều nucleotid

Acid nucleic

1 Phần đường: trong acid nucleic là pentose

Đường trong ARN (Acid RiboNucleic) là D-ribose

Đường trong ADN (Acid DeoxyriboNucleic) là D-2’-deoxyribose

OH OH

O OH HOH 2 C

OH

1'

3' 2'

4' 5'

1' 2' 3'

4' 5' 1'

2'

5'

1' 2' 5'

D-Ribose D-2'-Deoxyribose

2 Phần base hữu cơ

Có 4 base hữu cơ khác nhau trong nucleotid

Hai có nhân purin (adenin và guanin)

Hai có nhân pyrimidin (cytosin và thymin)

Adenin, guanin, thymin và cytosin xuất hiện trong ADN,

nhưng trong ARN thymin được thay bằng uracil

N

N N H N

NH 2

HN

N N H N O

H 2 N

HN N H

HN N H

N N H

O O

O

NH 2

CH 3

Uracil Thymin

Cytosin

3 Cấu tạo nucleosid

Liên kết nucleosid tạo thành do C1của ribose và N3của pyrimidin

Liên kết nucleosid tạo thành do C1của ribose và N9của purin

N N O

NH 2

O HOH 2 C

OH

3'

1' 2' 4'

5'

N

N N N

NH 2

O HOH 2 C

OH

3'

1' 2' 4'

5'

HN

N N N O

5'

HN N O O

O HOH 2 C

OH

3'

1' 2' 4'

HN N O O

O HOH 2 C

OH

3'

1' 2' 4'

4 Cấu tạo nucleotid

Tên và cấu trúc của 4 deoxyribosenucleotid

N N O

NH 2

O O=PO H 2 C

OH

3'

1' 2' 4'

OH

3'

1' 2' 4'

5'

HN

N O

OH

OH

H 2 N

O O=PO H 2 C

OH

3'

1' 2' 4'

5'

OH

OH

HN N O O

O O=PO H 2 C

OH

3'

1' 2' 4'

5'

OH

OH

CH 3 2'-Deoxyadenosin 5'-phosphat 2'-Deoxyguanosin 5'-phosphat

2'-Deoxycytidin 5'-phosphat 2'-Deoxythymidin 5'-phosphat

Tên và cấu trúc của 4 ribosenucleotid

N N O

NH 2

O O=PO H 2 C

OH

3'

1' 2' 4'

OH

3'

1' 2' 4'

5'

HN

N N N O

OH

OH

H 2 N

O O=PO H 2 C

OH

3'

1' 2' 4'

5'

OH

OH

HN N O O

O O=PO H 2 C

OH

3'

1' 2' 4'

5'

OH

OH Adenosin 5'-phosphat Guanosin 5'-phosphat

Cytidin 5'-phosphat Uridin 5'-phosphat

OH OH

5 Cấu tạo acid nucleic

Các nucleotid liên kết với nhau trong ADN và ARN bằng liên

kết ester phosphat giữa nhóm 5’-phosphat trên 1 nucleotid với

nhóm 3’-hydroxy của 1 nucleotid khác

Kết thúc bằng một đầu 3’-hydroxy tự do và 5’-phosphat tự do

Định nghĩa & phân loại

• Hydrocarbon chưa no cĩ cơng thức chung (C5H8)n

• Tạo thành bằng các đơn vị isopren liên kết với nhau ở dạng

mạch thẳng hay vịng theo nguyên tắc cộng hợp đầu đuơi

Terpen trong thiên nhiên chủ yếu trong tinh dầu

Trong tinh dầu, terpen cĩ thêm các dẫn xuất cĩ oxy như alcol,

aldehyd, ceton và acid, gọi chung là terpenoid

Terpenoid cấu tạo: khơng vịng, đơn vịng, đa vịng

1 2 3 4 5 6 7 8 7-Methyl-3-methylen-1,6-octadien

Thành phần chủ yếu trong tinh dầu: hoa hồng, cam, chanh, sả, …

Citral, citronellal có nhiều trong tinh dầu sả, bạch đàn …

CHO H 3 C C CH 3

O -H 2 O

8

3 4 5 1

9 10

p-Mentan

Limonen -Terpinen -Terpinen -Terpinen

Một số monoterpen 1 vòng

Các dẫn xuất của monoterpen 1 vòng

Trong đó 2 dãy pinan và camphan là có nhiều ứng dụng nhất

Caran Thuyan Pinan Camphan iso-Camphan Fenchan iso-Bornilan

CH 3

H 3 C

CH 3 OH

CH 3

H 3 C

CH 2 SO 3 H O

CH 2 SO 3 H

H 3 C

CH 3 O

Acid 10-camphorsulfonic Acid 8-camphorsulfonic

Guaiazulen

Khung azulen có màu xanh hay tím

Một hợp chất azulen tiêu biểu là guaiazulen, dẫn xuất oxy của

chúng là guaiol

OH

Carotenoid: chất màu thực vật hay động vật có màu vàng hay

vàng cam Carotenoid kết hợp với H2SO4 đđ và dd SbCl3

trong CHCl3tạo màu xanh đậm (phản ứng Carr-Price)

* Caroten

-Caroten



-Caroten

* Steroid là nhóm hợp chất có cấu trúc tương tự nhau có trong

động vật và thực vật

* Steroid gồm các loại hợp chất như sterol vitamin D, acid mật,

các hormon sinh dục, hormon tuyến thượng thận, …

3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13

16 17

Cyclopentanoperhydrophenanthren

* Đánh số trên khung steroid

* Cấu hình, danh pháp và cấu dạng của khung steroid

Khung steroid no có nguồn gốc thiên nhiên chia làm 2 dãy:

Trên khung Cholestan

CH 3

CH 3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13

14 15 16 17 18

27

CH3

R

CH3H

13

14 17

3 5

8 9 10

13

14 17

e

e a a

13 14 17

- Có trong mật, dầu gan cá, não và cột sống

- Có vai trò quan trọng trong hình thành cấu trúc tế bào và kích thích tố

- Được chuyên chở bởi LDL tới tế bào và HDL về gan để chuyển hóa

* Phản ứng màu đặc trưng của cholesterol:

- Cholesterol/CHCl3 + H2SO4 màu đỏ (phản ứng Salkowski)

- Cholesterol/CHCl3 + hh (CH3CO)2O/H2SO4 màu xanh lá

Cholesterol H 2 , Pt Cholestanol Cr 2 O 3 Cholestanon Zn-Hg/HCl Cholestan

22 23

Ergosterol

H

HO

23 22

18 20 21

11 17 21