Фуран. Тиофен. Пиррол (стр. 1 из 2)
Введение
1. Фуран
1.1. Получение
1.2. Свойства
2. Тиофен
2.1. Получение
2.2. Свойства
3. Пиррол
3.1. Получение
3.2. Свойства
3.2.1. Кислотно-основные свойства
3.2.2. Реакции электрофильного замещения
3.2.3. Восстановление
Введение
Гетероциклическими называют соединения, содержащие циклы, включающие один или несколько гетероатомов. Наиболее устойчивыми являются пяти- и шестичленные циклы.
Гетероциклические соединения встречаются во многих природных соединениях и производятся в больших масштабах в промышленности. В данной главе мы будем рассматривать главным образом гетероциклические соединения, обладающие ароматическим характером. Такие гетероциклы называют гетероароматическими.
Существуют пятичленные, шестичленные и т.д. гетероциклы, обладающие ароматическим характером. Наиболее изученными из них являются пяти- и шестичленные соединения, поскольку их производные особенно распространены в природе и часто являются промышленными продуктами. В циклы этих соединений могут входить один, два и большее количество гетероатомов, причем как одинаковых, так и разных. Большинство из них имеют традиционные названия.
 |
 |
Большое значение имеют такие соединения, в которых указанные гетероциклы сконденсированы с другими кольцами.
Урацил Тимин Цитозин Индол Хинолин
1. Фуран
1.1. Получение
Наиболее доступным производным фурана является фурфурол. Его получают из растительных отходов, содержащих пентозаны, обработкой их разбавленной серной кислотой с последующей перегонкой с водяным паром.
(26)Пентозаны Пентоза Фурфурол
Каталитическим декарбоксилированием фурфурола получают фуран:
(27)Фурфурол Фуран
1.2. Свойства
Фуран проявляет ацидофобные свойства. При действии концентрированной серной кислоты он полимеризуются. Разбавленные кислоты вызывают гидролитическое расщепление кольца с образованием 1,4-дикарбонильных соединений.
(28)Фуран вступает в обычные для ароматических соединений реакции электрофильного замещения, причем легче, чем бензол.
 |
(М 3)
 |
При атаке электрофила по b-положению образуется катион, в котором положительный заряд делокализуется лишь на два атома, в то время как при атаке по a-положению – на три:
 |
Они проходят также легко, как и в фенолах, но проводить их следует лишь в нейтральной и щелочной среде. Так, действие галогенидов в спиртовых растворах приводит к полному замещению атомов водорода:
 |
(29)
Моногалогенпроизводные фурана можно получить лишь через меркуропроизводные, из которых получают также многие другие монопроизводные:
 |  |
Нитрование фурана проводится ацетилнитратом в пиридине, а сульфирование -- комплексом триоксида серы с пиридином.
(33)a-Нитрофуран
(34)a-Фурансульфокислота
 |
(35)
Фуран a-Ацетилфуран
Фуран ведет себя как 1,3-диен в реакциях диенового синтеза:
(36)Упр.10. Составьте схему реакции получения фурфурола из пентозанов.
Упр.11. Напишите реакции фурана с веществами:
(а) пиридинсульфотриоксидом, (б) ацетилнитратом, (в) уксусным ангидридом,
(г) бромом. Опишите механизмы этих реакций? Почему фуран нельзя сульфировать серной кислотой и ацилировать хлористым ацетилом.
Семикарбазоном 5-нитрофурфурола является фурацилин - средство для полоскания горла.2. ТИОФЕН
Тиофен содержится в каменноугольной смоле и является спутником коксохимического бензола (присутствует в количестве 0,5%). По ряду физических и химических свойств тиофен очень близок к бензолу: температура кипения тиофена 84оС, бензола 80оС; запах чистого тиофена напоминает запах бензола, очень близка их склонность к реакциям нуклеофильного замещения. Тиофен - наиболе аромаатический из пятичленных гетероциклов.
2.1. Получение
В промышленности тиофен производят по реакции ацетилена с сероводородом при 400оС или из н-бутана и серы в газовой фазе:
 |
(37)
2.2. Свойства
Тиофен, в отличие от фурана и пиррола, не дает с обычными кислотами тиониевых солей и, следовательно, в кислой среде не утрачивает ароматических свойств. Он не обладает ацидофобностью.
Тиофен легко вступает в характерные для ароматических соединений реакции электрофильного замещения. Механизм этих реакций аналогичен механизму соответствующих реакций фурана:
 |
(М 4)
Поскольку тиофен, в отличие от фурана, не чувствителен к воздействию кислот, эти реакции могут осуществляться в присутствии протонодонорных реагентов. Нужно иметь в виду, что атом серы может быть окислен азотной кислотой. Поэтому тиофен нельзя нитровать азотной кислотой, а только ацетилнитратом.
(38)Тиофен a-Нитротиофен
Тиофен легко на холоде сульфируется концентрированной серной кислотой c образованием тиофен-2-сульфокислоты:
(39)
a-Тиофенсульфокислота
Поскольку бензол в аналогичных условиях не сульфируется, эта реакция используется для очистки бензола от тиофена.
В отличие от фурана тиофен замещает на хлор и бром лишь два атома. С иодм в присутствии оксида ртути замещается только один атом водорода.
(40)
2,5-Дибромтиофен
При бромировании тиофена N-бромсукцинимидом образуется 2-бромтиофен:
(41)Реакцию Фриделя-Крафтса в случае тиофена приходится осуществлять не с AlCl3, а с более мягко действующими SnCl4 или SiCl4. Возможно также ацилирование тиофена:
 |
(42)
Тиофен почти совсем не обнаруживает ненасыщенного характера и не полимеризуется под действием кислот. Гидрирование тиофена в присутствии палладиевого катализатора приводит к образованию тиофана, в присутствии же никелевого катализатора гидрирование сопровождается десульфурированием:
 |
(43)
Тиофан
Тиолан может быть окислен в сульфоноксид (сульфан) или в тиоландиоксид (сульфолан)
 |
Упр.12. Промышленный синтез тиофена осуществляется пропусканием (1 сек) через раскаленную трубку при температуре 600оС смеси серы с бутаном, бутадиеном или бутенами. Напишите соответствующие реакции.