Kurs ishi mavzu: Furan qatori geterosiklik birikmalarini olinishi,fizik-kimyoviy xossalari va ishlatilishi. Kurs ishi rahbari: Xolmirzayev U. Andijon – 2023 Mavzu: Furan qatori geterosiklik birikmalarini olinishi

Fizik va kimyoviy xossalari.
Furan, tiofen va pirrollar rangsiz suyuqliklar bo’lib, suvda deyarli erimaydilar. Furan 320C da, toifen 84,180 c, pirrol esa 1310C da qaynaydi. Besh a’zoli geterotsikllar uchun biriktirib olish, almashinish, halqa ochilishi bilan boruvchi reaksiyalar, geteroatomni almashinishi hamda halqani kengayishi bilan boruvchi reaksiyalar xosdir. Kislota va asoslar ishtirokidi boruvchi reaksiyalar. Furan va pirrol kislotalar ta’siriga chidamsiz. Ular kislotalar ta’sirida polimerlanib ketadilar yoki ularning halqasi ochilib ketadi. Chunki, furan va pirrolga kislota bilan ta’sir etilganda ular protonni oson biriktirib oladilar va aromatik hususiyatni yo’qoladi. Geterotsiklik birikmalar (getero... va yun. kyklos — halqa) — molekulasida halqa saqlaydigan va bu halqada ugleroddan tashqari bir yoki bir nechta boshqa elementlarning atomlari (geteroatomlar)ni tutadigan organik moddalar. Halqasida azot (N), kislorod (O), oltingugurt (S) tutadigan geterotsikllik katta ahamiyatga ega boʻlib, ularga nuklein kislotalar, oqsillar va b. molekulalari tuzilishida ishtirok etadigan alkaloidlar, vitaminlar, antibiotiklar va tabiiy pigmentlar kiradi. Xalqaro nomenklaturaga asosan muhim geterotsikllikning trivial nomlari saqlanib qolgan, mas, pirrol (I), furan (II), tiofen (III). Halqasida 3 tadan 10 tagacha atom tutgan monotsiklik G.b.ning nomlari ulardagi geteroatomlar (N — aza, O — oksa, S — tia, R — fosfa va h.k.)ni, aʼzolarining sonini, halqalarning toʻyingan yoki toʻyinmaganligini eʼtiborga olgan holda tuziladi Mas, aziridin (IV), tiiren (V), tiyet (VI), 1,3dioksolan (VII), pergidropirimidin (VIII). 5 va 6 aʼzoli toʻyinmagan G.b. aromatik xossaga ega boʻlganligi sababli geteroaromatik birikmalar deb ataladi. Ular (mas, tiofen, pirrol, piridin)ning kimyoviy xossalari benzol va uning hosilalariga oʻxshashdir. G.b.ga koʻpchina moddalar, mas, furan guruhiga furfurol (plastmassa i.ch.da ishlatiladigan xom ashyo), pirrol hosilasiga oʻsimliklar xlorofili va qon gemini kiradi. G.b. oʻsimlik va tirik organizm hayot faoliyatida muhim ahamiyatga ega. Tibbiyotda qoʻllaniladigan doridarmonlarning deyarli yarmi G.b.dan iborat.
Molekulasida uglerod atomlaridan tashqari bir yoki bir necha boshqa element atomlari bo’lgan yopiq zanjirli birikmalar geterotsiklik birikmalar deb ataladi. Geterotsiklik birikmalar to’yingan va to’yinmagan, uch, to’rt, besh va olti a’zoli bo’lishi mumkin. Geterotsiklik birikmalar tarkibidagi ugleroddan tashqari kislorod, oltingugurt, azot va boshqa atomlar geteroatomlar (grekcha «geterots» – begona, o’zgacha, har xil, turli ma’nosida ishlatiladi) deyiladi. Geterotsiklik birikmalar hosil bo’lishida ikki va undan ortiq valentli har bir element atomi ishtirok etishi mumkin. Lekin ularning ichida eng barqarori, keng tarqalgani, yaxshi o’rganilgani va ahamiyatligi – tarkibida azot, kislorod va oltingugurt saqlagan geterotsiklik birikmalardir. Ayni shu atomlar bilan uglerod atomlarining halqali birikmalar hosil qilishining sababi, bu atomlarning birikmalaridagi valent burchaklari gibridlangan C – atomi valent burchaklariga juda yaqin (sp 3 – gibridlanish α=1090 va sp 2 – gibridlanish α=1200 ). Natijada hosil bo’lgan geterohalqalarda ichki kuchlanish alisiklik birikmalarnikidan katta farq qilmaydi va molekulalarning geometrik konfiguratsiyasini keskin o’zgartirmaydi. Bulardan tashqari N, O, va S atomlarining atom radiuslari CH2– gruppa hajmiga juda yaqin. Geterohalqali birikmalarning xossalari ular tarkibidagi geteroatom tabiatidan tashqari, halqadagi kimyoviy bog’larning tabiatiga ham bog’liq. Odatda, qo’shbog’ tutmagan geterohalqali birikmalar fizik va kimyoviy xossalari jihatidan tegishli alisiklik birikmalarga o’xshaydi. Yopiq zanjir hosil bo’lishida uglerod atomlari bilan birgalikda qatnashadigan elementlar geteroatomlar deb ataladi. Ularning halqadagi soniga qarab, geterotsiklik birikmalar bir, ikki, uch va hokazo geteroatomli geterotsiklik birikmalarga bo’linadilar. Geterotsiklik birikmalar uch, to’rt, besh, olti va hakozo a’zoli geterotsiklik birikmalar (ular geterotsikllar deb ham ataladi) barqaror 677 bo’lganligi uchun ko’proq uchraydi va ishlatiladi. Geterotsiklik birikmalar jipslashgan tuzilishga ega bo’lishlari mumkin. Geterotsiklik birikmalar tabiatda keng tarqalgan (darmondorilar, alkaloidlar, pigmentlar va boshqalar geterotsiklik birikmalar jumlasiga kiradi), ularning biologik jarayonlardagi, bo’yoqlar va dori-darmonlar olishdagi ahamiyatining kattaligi hamda ularni qishloq xo’jaligi mahsulotlarining chiqindilaridan, toshko’mir qatronidan olish imkoniyatining mavjudligi geterotsiklik birikmalar kimyosining rivojlanishiga asos bo’lgan. Hozirgi kunda butun dunyodagi kimyogar olimlar tomonidan olib borilayotgan tadqiqotlarning uchdan ikki qismi geterotsiklik birikmalarni sintez qilish va ularning xossalarini o’rganishga qaratilgan. O’z xususiyatlari bilan yog’ qator birikmalariga yaqin turadigan ko’pchilik geterotsiklik birikmalar–etilen oksid, laktonlar, ikki asosli karbon kislotalar angidridlarining xossalari avvalgi bo’limlarda yoritilgan. Bu birikmalar ochiq zanjirli birikmalaridan oson hosil bo’ladi va halqaning uzilishi natijasida yana ochiq zanjirli birikmalarga aylanadilar. Geterotsiklik birikmalarning ayrimlari o’z xususiyatlari bilan boshqa organik birikmalardan farq qiladilar va oz yoki ko’p jihatdan aromatik birikmalarning xossalarini takrorlaydilar, bular aromatik birikmalar kabi birikish reaksiyalariga qiyin, almashinish reaksiyalariga esa oson kirishadilar. Ular benzol uchun xos bo’lgan galogenlash, nitrolash, sulfolash, alkillash, atsillash kabi reaksiyalarga oson kirishadilar. Bu xususiyatlar ularning halqasida elektronlar sekstetining mavjudligi tufayli yuzaga keladi. Halqadagi 2 ta π-bog’ va geteroatomdagi juftlashmagan erkin elektronlarning o’zaro ta’siri natijasida halqadagi tutash elektron buluti yuzaga keladi va halqa bir tekislikda joylashadi. Ammo benzol halqasidagi va geterotsikldagi π-elektronlar sekstetining barqarorligi turlichadir. Aromatik uglevodorodlar uchun xos bo’lgan almashinish va birikish reaksiyalaridan tashqari, geterotsiklik birikmalar uchun halqadagi geteroatomning almashinishi, halqaning ochilishi bilan boruvchi reaksiyalar ham xarakterilidir. 678 Nomlanishi. Geterotsiklik birikmalarni hozirgi vaqtda nomlashda quyidagi qoidaga amal qilinadi: geteroatomning tabiatiga qarab ular oksa (O), tio (S), azo (N); halqadagi atomlarning soniga qarab ir – (3), yet – (4), ol – (5), in – (6); to’yinganlik darajasiga qarab – idin- (N-li to’yingan halqa), - an- (N-siz halqa), - in- (to’yinmagan) hokazo qo’shimchalar ishlatiladi.
geterotsikllarni odatda pirrol, pirrolidin, piridin deb nomlanadi. Halqada bitta geteroatom bo’lsa, raqamlash bu geteroatomdan boshlanadi. Agar halqada bir necha geteroatom bo’lsa, raqamlashda avval kislorodga, so’ng oltingugurt va azotga raqam qo’yiladi. Agar halqada NH va N bo’lsa, raqam avval – NH- ga, so’ngra – N-ga qo’yladi. Besh va olti a’zoli geterotsiklik birikmalarni quyidagicha raqamlash qabul qilingan.



Bir a’zoli geterotsikllarda 2 va 5-holatlar α, α’, 3 va 4-holatlar β, β’-holat deb; olti a’zoli geterotsikllarda 2 va 6-holatlar α, α’-; 3 va 5-holatlar β, β’- va 4- holat γ-holat deyiladi. Aziridin; (azairidin) etilenimin Oksiran; (oksaran) etilen oksid Azetidin; (azaetidin) propilenimin Azol; (azaol) pirrol Azalidin; (azaolidin) pirrolidin Azin; (azain) piridin 679 Jipslashgan ko’p halqali geterotsikllarni alohida nomlar bilan ataladi (kumaron, indol, xinolin va h.k.). Ammo bu birikmalar molekulaning qanday halqalardan tashkil topganiga qarab nomlanishi mumkin. Agar halqaning geteroatom bo’lmagan qismida benzol halqasi bo’lsa benzo-, naftalin halqasi bo’lsa nafto – old qo’shimchalar ishlatiladi.
Natijada tutash elektron buluti hosil bo’ladi, halqa bir tekislikda joylashadi va oddiy bog’larning uzunligi qisqaradi. Rentgenografik o’lchashlar natijasida furan, tiofen va pirrol molekulalaridagi atomlar orasidagi masofalar quyidagi qiymatlarga ega ekanligi isbotlangan . Kimyoviy xossalari. Molekulasida –NH gruppasi borligidan pirrolni
ikkilamchi amin deb qarash mumkin. Ammo –NH gruppasining asos xossalari juda
kam namoyon bo’ladi. Diyen birikmalarga xos xususiyat pirrolda ko’rinadi.
Kimyoviy xossalari jihatidan pirrol anilinga o’xshab ketadi. U arildiazoniy tuzlari
bilan azo qo’shish reaksiyasiga kirisha oladi. Hosil bo’lgan azobirikma platina
katalizatorligida vodorod bilan qaytarilganda α-aminopirrol hosil bo’ladi. Demak, pirrolning imino NH– gruppasidagi vodorod kislotali xossaga ega.
Pirrol hatto fenolga qaraganda ham kuchsiz kislota. Pirrol molekulasidagi uglerod
atomlarida fenol molekulasidagi uglerod atomlariga qaraganda elektronlar zichligi
katta, shuning uchun u elektrofil o’rin olish reaksiyalariga fenolga qaraganda
oson kirishadi. Besh a’zoli geterotsikllar uchun biriktirib olish, almashinish,
halqa ochilishi bilan boruvchi reaksiyalar, geteroatomni almashinishi hamda
halqani kengayishi bilan boruvchi reaksiyalar xosdir.
Pirrolning uglerod atomlarida 2,5-holatlardagi elektronlar zichligi 3,4-
holatlardagiga qaraganda ko’proq bo’lganligi uchun unda o’rin olish reaksiyalari,
asosan, 2,5-holatlarda sodir bo’ladi. Agarda bu holatlar o’rinbosarlar bilan band
bo’lsa, reaksiya 3,4-holatlarda amalga oshadi.
Furan va pirrol ozonolizga uchratilganda glioksalni, 2,5-dimetilfuran va
2,5-dimetilpirrollar – glioksal bilan metilgiloksal hosil qiladilar: