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1. INTRODUCCIÓN

Los heterociclos son compuestos en los que uno o más átomos de carbono del anillo han sido sustituidos por heteroátomos, como oxígeno, azufre, fósforo, nitrógeno, etc.

Son compuestos muy abundantes en la naturaleza, se estima que más del 50% de los compuestos naturales son heterociclos: vitaminas, drogas, medicamentos, etc. Son los más importantes dentro de la química orgánica la farmacéutica, en la bioquímica y, actualmente, son objeto de intensa atención por parte de la comunidad científica, tanto por el interés fundamental que presentan como por sus múltiples aplicaciones prácticas.

Los compuestos heterocíclicos se encuentran ampliamente difundidos en la naturaleza, muchos de ellos juegan un papel primordial en la mayoría de los procesos biológicos y son esenciales para la vida.

La mayoría de los compuestos utilizados como fármacos, productos veterinarios o agroquímicos pertenecen a esta clase de compuestos y encuentran aplicación en casi todos los campos industriales.

Las moléculas que contienen heterociclos nitrogenados se encuentran en muchos productos naturales y en muchos otros compuestos bioactivos vitales para mejorar la calidad de vida.

Como dato adicional se puede decir que los compuestos heterocíclicos son extraordinariamente útiles en la Química de la coordinación y en el diseño de sistemas supramoleculares, donde se utilizan como ligandos bi-, tri- y multidentados. Los ligandos nitrogenados encuentran una gran aplicación en diversas áreas de investigación y en el campo tecnológico.

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2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Investigar acerca de los heterociclos nitrogenados para determinar sus características, funciones que cumplen y comprender la formación de las vitaminas y ácidos nucleicos mediante el análisis de su importancia en la formación de dichas moléculas.

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Identificar la importancia de los heterociclos nitrogenados en el campo industrial, natural y biológico.

Determinar que aplicaciones tienen los heterociclos nitrogenados relacionados con la Biotecnología.

Determinar la importancia que tienen los Heterociclos Nitrogenados en nuestra vida cotidiana.

Investigar cuáles son los principales métodos de preparación y reacciones químicas de los Heterociclos Nitrogenados para la formación de ácidos nucleicos.

Buscar las vitaminas que se forman a partir de los heterociclos nitrogenados.

3. JUSTIFICACIÓN

La presenta investigación teórica acerca de los heterociclos nitrogenados intenta dar a conocer algunos aspectos relevantes sobre su obtención, aplicaciones, reacciones químicas de éstos para la formación de ácidos nucleicos, además de demostrar cuál es el propósito de la existencia de éstos en la Química Orgánica, Bioquímica y en la Farmacéutica.

Esta monografía intenta dar una nueva manera de ver a los heterociclos nitrogenados desde el punto Biotecnológico, ya que la Biotecnología tiene fuertes lazos con la Química, Bioquímica y Farmacéutica por esta y muchas más razones creemos que una investigación acerca de este tema no solamente es de interés, sino también de mucha importancia, ya que estos conocimientos nos llevan al enorme estudio de las vitaminas, ácidos nucleídos, y alcaloides los cuales son moléculas orgánicas muy importantes.

Nuestro país tiene una amplia gama de especies vegetales. Las cuales en su interior poseen una

serie de vitaminas y alcaloides, los cuales van a servir para la fabricación de fármacos, por lo

que para realizar esta fabricación debemos basarnos en los conocimientos de los Heterociclos

Nitrogenados; es un paso importe en la fabricación de nuestros propios fármacos en base a

nuestras propias plantas endémicas. Esto traería muchos beneficios tanto para nosotros como

para la economía de nuestro país.

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4. MARCO TEORICO

4.1. ¿QUÉ SON LOS HETEROCICLOS NITROGENADOS?

Un heterociclo es un compuesto cíclico que contiene átomos de dos o más elementos en su anillo, por lo regular carbono junto con nitrógeno, oxigeno o azufre. Las aminas heterociclos son particularmente comunes, y tienen muchas propiedades biológicas importantes.

Los más comunes son los heterociclos con anillos de 5 o 6 átomos y donde uno o más átomos de carbono están sustituidos por átomos de nitrógeno. Por ejemplo la piridina y la pirimidina son heterocíclicos de 6 miembros con nitrógenos en sus anillos

4.2 CLASIFICACIÓN BASADA EN LA ESTRUCTURA ELECTRONICA

4.2.1 3 ESLABONES

Heterociclos con tres átomos en el anillo son más reactivos a causa de la tensión del anillo . Los que contienen un heteroátomo, en general, estable.

Saturado: AZIRIDINA

Son compuestos orgánicos que contienen la aziridina (grupo funcional, uno de tres miembros heterociclos con una amina grupo y dos metilenos. El compuesto también se llama etilenimina y su fórmula molecular es C2H5N. Anexo 1

Toxicología humana

La toxicología de un compuesto de aziridina particular depende de su estructura y la actividad, si bien comparte las características generales de aziridinas. Como electrófilos , aziridinas son objeto de ataques y el anillo de apertura por nucleófilos endógenos, tales como bases nitrogenadas en pares de bases del ADN, lo que resulta en la mutagenicidad potencial.

Insaturado: AZIRINE

Tres miembros heterocíclicos insaturados (es decir, contienen un doble enlace ), compuestos que contienen un nitrógeno y un átomo en relación con el análogo saturado aziridina (anexo 2). Son muy reactivos aún se encuentran en una serie de productos naturales como el antibiótico azirinomycin , aislado a partir de Streptomyces auras. Hay dos isómeros de azirine: 1 H-azirines con un enlace doble carbono-carbono no son estables y reorganizar a la tautoméricas 2 H-azirine, un compuesto con un enlace carbono-nitrógeno doble. 2 H-Azirines puede considerarse tensas iminas y aislable.

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Preparación

2 H-Azirines son más a menudo se obtiene por la termólisis de vinilo azidas . Durante esta reacción, un nitreno se forma como producto intermedio. Alternativamente, pueden obtenerse por oxidación de los correspondientes aziridina .

4.2.2 4 ESLABONES

COMPUESTOS CON UN HETEROATOMO

- SATURADO:AZETIDINA.- Es un heterociclo de compuestos orgánicos . Pertenece a la clase de los cuatro aros miembros y contiene un nitrógeno átomo .

- INSATURADO: AZETO.- Es un heterocíclicos compuesto químico que consiste en una insaturados de cuatro eslabones, con tres átomos de carbono y un átomo de nitrógeno.

4.2.3 ANILLOS DE 5 MIEMBROS.

Con heterociclos que contienen cinco átomos, los compuestos insaturados suelen ser más estables debido a la aromaticidad .

CON UN HETEROATOMO

- SATURADO: PIRROLIDINA

Es un compuesto orgánico con la fórmula molecular C 4 H 9 N (Anexo 4). Se trata de una cíclica secundaria amina con una de cinco miembros heterociclo que contiene cuatro de carbono y

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átomos de un nitrógeno átomo. Es un líquido transparente con un olor desagradable que se amoniacal, a pescado, como los mariscos y las algas marinas.

Pirrolidina se encuentra naturalmente en las hojas de tabaco y la zanahoria . La estructura de anillo de pirrolidina está presente en numerosos alcaloides naturals como la nicotina. Se encuentra en muchos productos farmacéuticos, tales como la prociclidina y bepridil . También constituye la base para los compuestos de la racetam (por ejemplo, piracetam , aniracetam ).

Un anillo de pirrolidina es la estructura central de la aminoácidos prolina y hidroxiprolina. Es una base fuerte. En química orgánica, pirrolidina se utiliza para activar las cetonas y aldehidos hacia adición nucleofílica por la formación de la imina .

4.2.4 INSATURADO: PIRROL

Es un heterociclo aromático compuesto orgánico , un anillo de cinco miembros con la fórmula C 4 H 4 N H(Anexo 5). Es un líquido incoloro, volátil, que se oscurece rápidamente por exposición al aire. Derivados sustituidos también son llamados pirroles, por ejemplo, N-metilpirrol, C 4 H 4

NCH 3. porfobilinógeno , un pirrol trisustituido, es el precursor de la biosíntesis de muchos productos naturales, tales como hemo. Son componentes de macro ciclos más complejas, incluyendo el porfirinas de hemo , las clorinas , bacterioclorinas, clorofila.

Propiedades

Tiene una basicidad muy baja en comparación con el convencional, aminas y algunos otros compuestos aromáticos como piridina . Esta disminución de la basicidad se atribuye a la deslocalización de los pares solitarios de electrones del átomo de nitrógeno en el anillo aromático. Pirrol es una base muy débil, con un aH pK de aproximadamente -4. Protonación resultados en la pérdida de aromaticidad, y, por tanto, desfavorable.

Al igual que muchas aminas, se oscurece pirrol en contacto con el aire y la luz, y tiene que ser destilada inmediatamente antes de su uso.

Síntesis

Pirrol se prepara industrialmente por el tratamiento de furano con amoníaco en presencia de ácido sólido catalizadores .

Una vía de síntesis de pirrol implica la descarboxilación de mucato amonio , la sal de amonio del ácido mucic . La sal se calienta típicamente en una destilación de instalación con glicerol como solvente .

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4.2.5 PIRROLES SUSTITUIDOS

Existen muchos métodos para la síntesis orgánica de los derivados de pirrol. Clásico "reacciones llamada" son la síntesis de Knorr pirrol , la síntesis Hantzsch pirrol , y la síntesis de Paal-Knorr . Métodos más especializados figuran en esta lista.

Los materiales de partida en la síntesis Piloty-Robinson pirrol son dos equivalentes de un aldehído y la hidracina . El producto es un pirrol con sustituyentes específicos en el 3 y 4 posiciones. El aldehído reacciona con la diamina de un intermedio di- imina (R-C = N-N = C-R), que, con adición de ácido clorhídrico , da el anillo de cierre y la pérdida de amoníaco . al pirrol

En una modificación, propionaldehído se trata primero con hidracina y luego con cloruro de benzoilo a altas temperaturas y con la asistencia de la radiación de microondas :

En el segundo paso, a [3,3] la reacción tiene lugar entre dos intermediarios.

Pirrol puede ser polimerizado para formar polipirrol .

Reactividad

El N H de protones en pirroles es moderadamente ácido con un pKa de 16,5. Pirrol puede desprotonarse con fuertes bases , tales como butil-litio y de hidruro de sodio . El resultado es un

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pirrol alcalino, es nucleofílica . El tratamiento de esta base conjugada con un electrófilo tales como yoduro de metilo da N-metilpirrol.

Colaboradores de resonancia del pirrol

Los contribuyentes de resonancia de pirrol dar una idea a la reactividad de los compuestos. Al igual que furano y tiofeno , pirrol es más reactivo que el benceno hacia la sustitución electrofílica aromática , ya que es capaz de estabilizar la carga positiva del intermedio carbocatión .

Pirrol se somete a la sustitución electrofílica aromática sobre todo en el 2 y 5 posiciones. Dos reacciones que son especialmente importantes para la producción de pirroles funcionalizados son las reacciones de Mannich y la reacción Vilsmeier-Haack (se muestra a continuación) las cuales son compatibles con una variedad de sustratos pirrol.

Formulación de un derivado de pirrol (Garabatos-Perera 2007 )

Pirroles reaccionar con aldehídos para formar porfirinas . Por ejemplo, benzaldehído se condensa con pirrol. Compuestos de pirrol también pueden participar en ciclo adición ( Diels-Alder ) reacciones en determinadas circunstancias, como en la catálisis ácido de Lewis, calefacción, o alta presión. Pirrol se polimeriza en la luz. También es un agente oxidante como el persulfato de amonio se puede utilizar, por lo general a 0 º C y la oscuridad, para controlar la polimerización.

Usos comerciales

No tiene ninguna aplicación comercial importante, pero N-metilpirrol es un precursor del Ácido N-metilpirrolcarboxilico, elemento fundamental en la química farmacéutica.

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CON DOS HETEROATOMO: NITROGENO-NITROGENO

4.2.6 SATURADO: IMIDAZOLIDINA

Es un compuesto heterocíclico (sólido, líquido o gaseoso) formalmente derivado de la adición de cuatro átomos de hidrógeno de imidazol . El intermedio, como resultado de la adición de sólo dos átomos de hidrógeno se llama dihydroimidazole (imidazolina). La conexión de imidazolidina de compuestos relacionados se indica en la figura.

Figura. La relación química de imidazol de sus derivados reducidos.

Formalmente, la eliminación de los dos hidrógenos en el carbono 2 (entre los dos nitrógenos) daría el carbeno dihydroimidazol-2-ilideno . Derivados de estos últimos comprenden una clase importante de carbenos persistente .

4.2.7 SATURADO: PIRAZOLIDINA

4.2.8 INSATURADO: IMIDAZOL O IMIDAZOLINA

Es un compuesto orgánico con la fórmula C 3 H 4 N 2. (Anexo 6). Este aromático heterocíclico es un diazol y se clasifica como un alcaloide . Imidazol se refiere al compuesto original, mientras que los imidazoles son una clase de heterociclos con estructura de anillo similar, pero sustituyentes diferentes. Este sistema de anillos está presente en importantes bloques de construcción biológicos, como la histidina , y la hormona relacionada con la histamina . Puede servir como base de una débil y ácido . Muchos medicamentos contienen un anillo de imidazol, como los fármacos antimicóticos y nitroimidazol .

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Descubrimiento

Imidazol fue sintetizado por primera vez por Heinrich Debus en 1858, pero varios derivados de imidazol se había descubierto ya en la década de 1840. Su síntesis, como se muestra a continuación, utiliza glioxal y el formaldehído en amoniaco para formar imidazol (o glyoxalino, como se llamaba originalmente). Esta síntesis, mientras que produce un rendimiento relativamente bajo, todavía se utiliza para la creación de C-sustituidos imidazoles.

Estructura y propiedades

Imidazol es un anillo plano de 5 miembros, que es soluble en agua y otro polar solventes. Existe en dos equivalentes tautoméricas formas, 1 H-imidazol y 3 H-imidazol, debido a que el hidrógeno átomo se puede encontrar en cualquiera de las dos de nitrógeno átomos. Imidazol es un compuesto altamente polar, como lo demuestra un dipolo calculado de 3,61 D , y es completamente soluble en agua. El compuesto está clasificado como aromáticos , debido a la presencia de un sexteto de electrones π , que consiste en un par de electrones del átomo de nitrógeno protonado y uno de cada uno de los otros cuatro átomos del anillo.

Algunas estructuras de resonancia de imidazol se muestran a continuación:

Preparación

Puede ser sintetizado por diversos métodos, además del método de Debus. Muchas de estas síntesis se puede aplicar a diferentes imidazoles sustituidos y los derivados de imidazol simplemente variando el grupo funcional de los reactivos. En la literatura, estos métodos son generalmente clasificados por el cual y cómo se forman muchos bonos para hacer los anillos de imidazol. Por ejemplo, el método de Debus forma el (1,2), (3,4) y (1,5) en bonos del imidazol, con cada reactivo como un fragmento del anillo, y por lo tanto este método sería una fianza de tres de formación de la síntesis. Una pequeña muestra de estos métodos se presenta a continuación.

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Formación de un enlace

El vínculo de la (1,5) o (3,4) se puede formar por la reacción de un imidato y un aminoaldehido α-α o aminoacetal, resultando en la ciclación de una amidina de imidazol. El siguiente ejemplo se aplica a imidazol cuando R = R 1 = Hidrógeno.

Formación de dos enlaces

Los bonos (1,2) y (2,3) puede estar formado por el tratamiento de una 1,2-diaminoalkane, a altas temperaturas, con un alcohol , aldehído , o ácidos carboxílicos . Un catalizador de deshidrogenación, tales como platino sobre alúmina , es necesario.

Los bonos (1,2) y (3,4) también se pueden formar a partir de N-α-sustituido aminocetonas y formamida con el calor. El producto será un imidazol 1,4-disustituidos, pero aquí ya que R = R 1

= Hidrógeno, imidazol es en sí mismo el producto. El rendimiento de esta reacción es moderada, pero que parece ser el método más eficaz de hacer la sustitución de 1,4.

Formación de cuatro enlaces

Este es un método general que es capaz de dar buenos rendimientos para los imidazoles sustituidos. Se trata esencialmente de una adaptación del método de Debus llamado síntesis Debus-Radziszewski imidazol . Los materiales de partida son sustituidos glioxal, aldehidos, aminas y amoníaco o una sal de amonio.

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Formación de otros heterociclos

Imidazol pueden ser sintetizados por la fotólisis de 1-vinyltetrazol. Esta reacción sólo se dan los rendimientos sustanciales si el 1-vinyltetrazole se hace de manera eficiente a partir de un compuesto de estaño , como el 2-tributylstannyltetrazole. La reacción, que se muestra a continuación, produce imidazol cuando R = R 1 = R 2 = Hidrógeno.

Imidazol también se pueden formar en una reacción en fase de vapor. La reacción se produce con formamida , etilendiamina , y el hidrógeno sobre platino sobre alúmina , y debe llevarse a cabo entre 340 y 480 ° C. Esto constituye un producto muy puro imidazol.

4.3 SIGNIFICADO BIOLÓGICO Y LAS APLICACIONES

Imidazol se incorpora en muchas moléculas biológicas importantes. El más generalizado es el aminoácido histidina , que tiene un imidazol de la cadena lateral . Histidina está presente en muchas proteínas y enzimas y juega un papel vital en la estructura y funciones de unión de la hemoglobina . Histidina se descarboxila a la histamina , que es también un compuesto biológico común. Es un componente de la toxina que causa la urticaria , que es otro nombre para alérgica urticaria. La relación entre la histidina e histamina son los siguientes:

Una de las aplicaciones de imidazol en la purificación de Su-etiquetados proteínas en la cromatografía de afinidad metálicos inmovilizados (IMAC). Imidazol se utiliza para la elución de proteínas etiquetadas obligado a Ni los iones adheridos a la superficie de cuentas en la columna de cromatografía. Un exceso de imidazol se pasa a través de la columna, que desplaza a la Su-etiqueta de níquel de coordinación, liberando las proteínas de etiquetado Su.

Imidazol se ha convertido en una parte importante de muchos productos farmacéuticos. Imidazoles sintéticos están presentes en muchos fungicidas y antifúngicos , antiprotozoarios y antihipertensivos medicamentos. Imidazol es parte de la teofilina molécula, que se encuentra en las hojas de té y café en grano, que estimula el sistema nervioso central . Está presente en el

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medicamento contra el cáncer -mercaptopurina , que lucha contra la leucemia interfiriendo con el ADN actividades.

Derivados farmacéuticos

Los derivados de imidazol sustituidos son valiosos en el tratamiento sistémico de muchas infecciones por hongos, los imidazoles pertenecen a la clase de antifúngicos azoles , que incluye el ketoconazol , miconazol y clotrimazol .

Para la comparación, otro grupo de los azoles es la triazoles, que incluye el fluconazol , itraconazol y voriconazol . La diferencia entre los imidazoles y triazoles la involucra el mecanismo de inhibición de la enzima citocromo P450 . El N3 del compuesto imidazol se une al átomo de hierro hemo de hierro del citocromo P450, mientras que la N4 de los triazoles se unen al grupo hemo. Los triazoles se ha demostrado que tienen una mayor especificidad para el citocromo P450 de imidazoles, lo que hace que sean más potentes que los imidazoles.

Las aplicaciones industriales

Se lo utiliza ampliamente como un inhibidor de la corrosión en los metales de transición determinado, como el cobre. La prevención de la corrosión del cobre es importante, especialmente en sistemas acuosos, donde la conductividad del cobre disminuye debido a la corrosión.

Muchos compuestos de importancia industrial y tecnológico contienen derivados del imidazol. Los termoestables polibenzimidazole PBI contiene imidazol fusionado con un benceno anillo y vinculado a un benceno, y actúa como retardante del fuego. Imidazol también se pueden encontrar en diferentes compuestos que se utilizan para la fotografía y la electrónica.

Las sales de imidazol

Sales de imidazol, donde el anillo de imidazol se encuentra en el catión que se conoce como sales de imidazolio (por ejemplo, el cloruro de imidazolio). Estas sales se forman por la protonación o sustitución en el nitrógeno del imidazol. Estas sales se han utilizado como líquidos iónicos y de los precursores de carbenos estables . Sales en una desprotonada imidazol es un anión son también posibles; estas sales se conocen como sales de imidazolidos (por ejemplo, imidazolido de sodio).

4.3.1 INSATURADO PIRIDAZOL O PIRAZOLINA

Se refiere tanto a la clase de los simples anillos aromáticos de compuestos orgánicos de los heterocíclicos de diazol. Se caracteriza por una de 5 miembros estructura de anillo compuesta de tres de carbono y dos átomos de nitrógeno, átomos en posiciones adyacentes, y el compuesto original no sustituido. Al ser tan compuesta y con los efectos farmacológicos en los seres

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humanos, que se clasifican como alcaloides , aunque son raros en la naturaleza.(Anexo 7) En 1959, la primera piridazol natural, 1-pirazolilo-alanina, fue aislada a partir de semillas de sandía .

Reacciones

En un método clásico desarrollado por H. Pechmann en 1898, pirazol puede ser sintetizado a partir de acetileno y diazometano .

Aunque son producidas sintéticamente a través de la reacción de α, β-insaturados aldehídos con hidrazina y posterior deshidrogenación :

Reaccionan con borohidruro de potasio para formar una clase de ligandos conocidos como scorpionate o ligando tridentado conocido como ligando Tp .

Usos

En medicina, los derivados de pirazoles se utilizan para su analgésico, anti-inflamatorios, antipiréticos, antiarrítmicos, los músculos tranquilizante, relajante, psicoanalgesico, monoamineoxidase anticonvulsivantes, las actividades de la inhibición, antidiabéticos y antibacterianas.

Celecoxib , es un derivado de pirazol utilizado como analgésico

CON TRES HETEROATOMO:

3X NITROGENO

4.3.2 INSATURADO: TRIAZOLES

Se refiere a uno de un par de isómeros compuestos químicos con la fórmula molecular C 2 H 3 N 3, con un anillo de cinco miembros de dos átomos de carbono y tres átomos de nitrógeno.

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Los dos isómeros son:

1,2,3-triazol 1,2,4-triazol

Derivados

Los triazoles antimicóticos son fluconazol, isavuconazol, itraconazol, voriconazol, pramiconazole y posaconazol.

Los triazoles que se utilizan como fungicidas incluyen epoxiconazol, triadimenol, propiconazol, metconazol, ciproconazol, tebuconazol, flusilazol y paclobutrazol.

Importancia de la agricultura

Debido a la difusión de la resistencia de los patógenos de las plantas a los fungicidas de la clase de las estrobilurinas, el control de hongos como Septoria tritici o Gibberella zeae se basa en gran medida de los triazoles.

2x NITROGENO – 1x Oxigeno

4.3.3INSATURADO: FURAZANO 1,2,5-oxadiazol, es un heterociclo aromático compuesto orgánico que consiste en un anillo de cinco átomos que contienen un oxígeno y dos átomos de nitrógeno. El sistema de anillos furazan también se encuentra en el esteroide furazabol . El furazan y sus derivados se obtienen de la oxima de derivados de 1,2 - dicetonas .

4.3.4 INSATURADO: OXAZOL

Es el compuesto principal de una vasta clase de heterocíclicos aromáticos compuestos orgánicos. Estos son los azoles con un átomo de oxígeno y de nitrógeno, separadas por un carbono. Oxazoles son compuestos aromáticos , pero menos que los tiazoles. Estos son una base débil, y su ácido conjugado tiene un pKa de 0,8, frente al 7 de imidazol .

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Los métodos clásicos de oxazoles sintéticas en química orgánica son:

la síntesis de Gabriel Robinson, por la deshidratación de 2-acylaminoketones la síntesis de Fischer oxazol de cianohidrinas y aldehídos la reacción Bredereck con α- haloketones y formamida

La biosíntesis

En las biomoléculas , oxazoles el resultado de la ciclación y oxidación de serina o treonina ribosomales péptidos :

Donde X = H, CH3 de serina y treonina, respectivamente, B = base. (1) la ciclación enzimática. (2) Eliminación. (3) [O] = oxidación enzimática.

Oxazoles no son tan abundantes en las biomoléculas como los relacionados con tiazoles con el oxígeno sustituido por un átomo de azufre.

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1x NITROGENO – 2x AZUFRE

4.INSATURADO: DITIAZOL

Es un compuesto heterocíclico que consiste en una insaturados de cinco miembros del anillo que contiene dos átomos de carbono, un átomo de nitrógeno y dos átomos de azufre.

CON CUATRO HETEROATOMO: 5 INSATURADO: TRETRAZOL

Son una clase de sintéticos orgánicos heterocíclicos compuesto , formado por un anillo de 5 miembros de las cuatro de nitrógeno y uno de carbono átomo (más átomos de hidrógeno).

La más sencilla es tetrazol sí mismo, NC 4 H 2. Estos no se conocen en la naturaleza. Hay varios agentes farmacéuticos que los utiliza, pero en general son indeseables por razones de seguridad para la síntesis de los procesos de escala; los tetrazoles suelen ser explosivos. Sin embargo, pueden actuar como un bioisoester para el grupo carboxilato , el aumento de su utilidad. angiotensina II bloqueadores de los receptores, en particular, a menudo contienen tetrazoles, como losartán y candesartán .

Un tetrazol conocido es MTT, que es un di metil t hiazolyl difenil t sal tetrazol. Este se utiliza en el ensayo de MTT para cuantificar la actividad respiratoria de las células vivas en cultivo celular, aunque generalmente mata a las células en el proceso.

Otros son utilizados por sus propiedades explosivas o inflamables, como el 5 aminotetrazol, que se utilizan a veces como un componente de los generadores de gas en el automóvil las bolsas de aire. Que producen altas temperaturas, no tóxicos los productos de reacción, y tienen una velocidad de combustión de alta y estabilidad (relativa), todos los cuales son propiedades deseables.

El tetrazol fue preparado por primera vez por la reacción de anhidro ácido hidrazoico y cianuro de hidrógeno bajo presión.

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6 ANILLOS DE 6 MIEMBROS

CON UN HETEROATOMO

7 SATURADO: PIPERIDINA

Es un compuesto orgánico con la fórmula molecular (CH 2) 5 NH (Anexo 8). Este heterocíclicos amina consiste en un anillo de seis miembros que contiene cinco de metileno unidades y una de nitrógeno átomo. Es un líquido incoloro fumante con un olor descrito como amoniacal, pimienta-como; el nombre viene del nombre del género Piper , que es la palabra latina para la pimienta. Piperidina es un elemento ampliamente utilizado y reactivo químico en la síntesis de compuestos orgánicos, incluidos los productos farmacéuticos.

Producción

Industrialmente, es producido por la hidrogenación de la piridina , por lo general más de un disulfuro de molibdeno catalizador:

C 5 H 5 N + 3 H 2 → C 5 H 10 NH

La Piridina también se puede reducir a la piperidina de sodio en etanol.

Presencia natural y derivados de piperidina

Piperidina en sí ha sido obtenida de negro pimienta, de Psilocaulon absimile NEBr (Aizoaceae), y en Petrosimonia monandra.

Está presente en numerosos alcaloides naturales. Estos incluyen la piperina , que da la pimienta negro su sabor picante. Otros ejemplos son las hormigas de fuego con su toxina solenopsin, la nicotina analógica anabasina de las plantas de tabaco ( Nicotiana glauca ), lobelina del tabaco en la India y el alcaloide tóxico coniine de cicuta.

conformación axial conformación ecuatorial

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Reacciones

Es ampliamente utilizado como amina secundaria, para convertir cetonas a enaminas. Se puede convertir en la cloramina C 5 H 10 NCl con hipoclorito de calcio . La cloramina resultante se somete a deshidrohalogenación pagar la imina cíclica.

Usos

Piperidina se utiliza como disolvente y como base para determinados productos derivados: N-formilpiperidina es un disolvente aprótico polar con una solubilidad de hidrocarburos más que solventes amida, y 2,2,6,6-tetrametilpiperidina es altamente impedido estéricamente base, útil debido a su baja nucleofilicidad y su alta solubilidad en disolventes orgánicos.

Una aplicación industrial importante de piperidina es para la producción de dipiperidinil Tetrasulfuro dithiuram , que se utiliza como una goma de vulcanización del acelerador.

De lo contrario piperidina y sus derivados son bloques de construcción en todas partes en la síntesis de productos farmacéuticos y productos químicos finos. La estructura es, por ejemplo en los productos farmacéuticos paroxetina , risperidona , metilfenidato , el raloxifeno , el minoxidil , tioridazina , haloperidol , droperidol , mesoridazina , meperidina , melperone los agentes psychochemical Ditran -B (JB-329), N-metil-3-piperidil benzilato (JB-336) y en muchos otros.

También se utiliza comúnmente en las reacciones de degradación química, como la secuenciación del ADN en la división de concreto nucleótidos modificados y es comúnmente utilizado como base para la desprotección de Fmoc -amino ácidos que se usan en fase sólida síntesis de péptidos .

Se muestra como un precursor de la Tabla II, bajo la Convención de las Naciones Unidas contra el Tráfico Ilícito de Estupefacientes y Sustancias Psicotrópicas, debido a su uso (con un pico en la década de 1970) en la fabricación clandestina de PCP (también conocido como polvo de ángel, sherms)

8 INSATURADO: PIRIDINA

Es un compuesto básico heterocíclicos orgánico con la fórmula química C 5 H 5 N . Que está estructuralmente relacionada con el benceno , con un grupo CH reemplazado por un nitrógeno átomo. El anillo de piridina se produce en muchos compuestos importantes, entre ellos azinas y las vitaminas nicotinamida y piridoxal .

Fue descubierto en 1849 por el químico escocés Thomas Anderson como uno de los componentes del aceite de huesos . Dos años más tarde, Anderson aislados piridina pura a través de la destilación fraccionada del petróleo. Es un gas incoloro, altamente inflamable, débilmente alcalino, soluble en agua líquida con un pescado-como distintivo y desagradable olor.

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La Piridina se utiliza como precursor para productos agroquímicos y farmacéuticos y también es un importante solvente y reactivo. Se utiliza en la síntesis de sulfapiridina (un medicamento contra las infecciones bacterianas y virales infecciones ), antihistamínico drogas tripelennamine y mepiramina , así como repelentes de agua, bactericidas y herbicidas. Algunos compuestos químicos, aunque no se sintetiza a partir de piridina, contiene su estructura de anillo. Estos incluyen las vitaminas B niacina y piridoxal , uno contra la tuberculosis fármaco isoniazida , la nicotina y otros productos que contienen nitrógeno de la planta. Históricamente, la piridina se produce a partir de alquitrán de hulla y como un subproducto de la gasificación del carbón . Sin embargo, la mayor demanda de piridina como resultado el desarrollo de métodos más económicos de la síntesis de acetaldehído y amoníaco , y más de 20.000 toneladas al año se fabrican en todo el mundo.

Ocurrencia

La Piridina no es abundante en la naturaleza, a excepción de las hojas y las raíces de la belladona ( Atropa belladona ) y en el malvavisco ( Althaea officinalis ). Sin embargo, son a menudo parte de biomoléculas como los nucleótidos piridina del mismo nombre y alcaloides. En la vida diaria, pequeñas cantidades de piridina son componentes de las compuestos orgánicos volátiles que se producen en el tueste y envasado procesos, por ejemplo, en el pollo frito, el sukiyaki, el frito tocino, queso Beaufort, de café aroma, té negro y la miel de girasol. El humo de tabaco y de la marihuana contiene piridina, al igual que las secreciones vaginales .

Producción

Históricamente, la piridina se extrae del alquitrán de hulla u obtenidos como subproducto de la gasificación del carbón. El proceso fue el trabajo y es ineficiente: el alquitrán de hulla contiene sólo el 0,1% piridina, y por lo tanto, una purificación de varias etapas se requiere, lo que reduce aún más la salida. Hoy en día, la mayoría de piridina se produce sintéticamente utilizando diversas reacciones nombre , y los más importantes se discuten a continuación.

Chichibabin síntesis

En su forma general, la reacción puede ser descrita como una reacción de condensación de aldehídos , cetonas , α, β-insaturados compuestos de carbonilo, o cualquier combinación de las anteriormente, en amoniaco o derivados de amoniaco. En particular, los sustituidos de piridina se produce a partir de formaldehído y acetaldehído , que son baratas y ampliamente disponibles.

Formación de acroleína de acetaldehído y formaldehído

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La condensación de piridina de la acroleína y el acetaldehído

Se puede observar el mecanismo de reacción detallado en el anexo 9

La aplicación práctica de la tradicional síntesis Chichibabin piridina están limitadas por su rendimiento consistentemente baja, por lo general alrededor del 20%. Este bajo rendimiento, junto con la alta prevalencia de subproductos, la conviertan en formas de modificar el método Chichibabin impopular.

Hantzsch: síntesis de piridina

Suele utilizar una mezcla 2:1:1 de un β- cetoácido (a menudo acetoacetato ), un aldehído (a menudo de formaldehído ), y el amoníaco o su sal como el donante de nitrógeno.

Hantzsch piridina síntesis con acetoacetato, el formaldehído y el acetato de amonio y cloruro de hierro como catalizador.

Bönnemann ciclización

La trimerización de una parte de un nitrilo molécula y dos partes de acetileno en piridina se llama la ciclación Bönnemann. Esta modificación de la síntesis de Reppe

puede ser activada por el calor o la luz . Mientras que la activación térmica requiere altas presiones y temperaturas, la fotoinducida cicloadición producto en condiciones ambientales con COCP 2 (cod) (Cp = ciclopentadienilo, cod = 1,5-ciclooctadieno ) como catalizador, y se puede realizar incluso en el agua. Una serie de derivados de piridina se puede producir de esta manera. Cuando se utiliza acetonitrilo como el nitrilo, 2-metilpiridina se obtiene, que puede ser desalquilado a la piridina.

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Otros métodos

La síntesis Kröhnke piridina implica la condensación de 1,5-di cetonas con acetato de amonio en ácido acético seguido de la oxidación.

La reorganización Ciamician-Dennstedt implica el anillo de expansión de pirrol con diclorocarbeno a 3-chloropyridine.

En la síntesis Gattermann-Skita, un éster malonato de sal reacciona con dicloro metilamina .

Biosíntesis

Varios derivados de piridina juegan un papel importante en los sistemas biológicos. Mientras que su biosíntesis no se entiende completamente, el ácido nicotínico (vitamina B 3) se produce en algunas bacterias , hongos y mamíferos . Los mamíferos sintetizan el ácido nicotínico a través de la oxidación de los aminoácidos triptófano , donde un producto intermedio, anilina , crea un derivado de piridina, quinurenina . Por el contrario, la bacteria Mycobacterium tuberculosis y Escherichia coli producen ácido nicotínico por condensación de gliceraldehído 3-fosfato y ácido aspártico .

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Aplicaciones

La piridina es una materia prima importante en la industria química, con la producción de 1989 de 26.000 toneladas en todo el mundo. La producción de piridina ha aumentado significativamente en la década de 2000, con una capacidad de producción anual de 30.000 toneladas en China continental.

La Piridina se utiliza como polar, básicas y de bajo disolvente reactivo, por ejemplo, en condensaciones Knoevenagel. Es especialmente adecuado para la deshalogenación, donde actúa como la base de la reacción de eliminación y los bonos del haluro de hidrógeno para formar un piridinio sal. En esterificaciones y acilaciones piridina activa el ácido carboxílico haluros o anhídridos. Aún más activa en estas reacciones son los derivados de piridina 4-dimetilaminopiridina (DMAP) y 4 - (1-pirrolidinil) piridina. Piridina también se utiliza como base en las reacciones de condensación.

Eliminación de reacción con piridina para formar piridinio

Clorocromato de piridinio fue desarrollado por Elias James Corey y Suggs William en 1975 y se utiliza para oxidar el principal alcoholes a aldehídos y secundaria alcoholes a cetonas. Se obtiene mediante la adición de piridina a una solución de ácido crómico y concentrada de ácido clorhídrico :

C 5 H 5 N + HCl + CrO 3 → [C 5 H 5 NH] [CrO 3 Cl]

La carcinogenicidad del producto secundario cloruro crómico (CrO 2 Cl 2) instó a buscar rutas alternativas, tales como el tratamiento de cromo (VI) de óxido de cloruro de piridinio:

[C 5 H 5 NH +] Cl - + CrO 3 → [C 5 H 5 NH] [CrO 3 Cl]

El reactivo Cornforth (dicromato de piridinio, PDC), clorocromato de piridinio (PCC), el reactivo de Collins (complejo de cromo (VI) de óxido de piridina en diclorometano ) y el reactivo Sarret (complejo de cromo ( VI) óxido de piridina en piridina) son similares a base de cromo compuestos de piridina, que también se utilizan para la oxidación, es decir, la conversión de primaria y secundaria, alcoholes a cetonas .

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Cuestiones de salud

Metabolismo de piridina

La piridina es perjudicial si se inhala, ingiere o absorbe por la piel. Los efectos de una intoxicación aguda incluyen piridina mareos, dolor de cabeza, falta de coordinación , náuseas, salivación y pérdida de apetito. Que puede progresar a dolor abdominal, congestión pulmonar y pérdida del conocimiento. Una persona murió después de la ingestión accidental de la mitad de una taza de piridina. El más bajo conocido dosis letal (LD Lo) para la ingestión de piridina en los seres humanos es de 500 mg · kg -1. En dosis altas piridina tiene un efecto narcótico y sus concentraciones de vapor por encima de 3600 ppm representan riesgo para la salud. La DL 50 en ratas (oral) es 891 mg · kg -1. Piridina es inflamable.

La piridina también se podría haber menores neurotóxicos , genotóxicos y clastogénico efectos. La exposición a la piridina normalmente conducen a su inhalación y absorción en los pulmones y el tracto gastrointestinal, donde, o bien no ha cambiado o es metabolizada . Los principales productos del metabolismo de piridina N-methylpyryliumhydroxide, que está formado por N-metiltransferasa (por ejemplo, piridina N-metiltransferasa ), así como piridina-N-óxido, y 2 -, 3 - y 4-hidroxipiridina, que son generados por la acción de la monooxigenasa . En los seres humanos, la piridina se metaboliza sólo en N-methylpyryliumhydroxide. La piridina es fácilmente degradado por las bacterias en amoníaco y dióxido de carbono. El anillo de piridina sustituidos se degrada más rápidamente que picolina , lutidina , chloropyridine o aminopiridina, y un número de microorganismos degradadores piridina se ha demostrado que la sobreproducción de riboflavina en presencia de piridina.

Pequeñas cantidades de piridina se liberan al medio ambiente de algunos procesos industriales como el acero de fabricación, de procesamiento de petróleo de esquisto bituminoso , la gasificación del carbón, plantas de coque y las incineradoras .

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CON DOS HETEROATOMO: NITROGENO-NITROGENO

9 SATURADO: PIPERAZINA

Es un compuesto orgánico que consiste en un anillo de seis miembros que contiene dos en contra de nitrógeno átomos . Piperazina existe como pequeñas alcalinas delicuescente cristales con una solución salina gusto. (Anexo 10). Son una amplia clase de compuestos químicos , muchos de ellos con importantes propiedades farmacológicas, que contienen un núcleo piperazina grupo funcional .

Producción Industrial

Se forma como un co-producto de la amonificación de 1,2-dicloroetano o etanolamina . Estas son las únicas vías para el producto químico utilizado comercialmente. La piperazina se separa de la corriente de producto, que contiene etilendiamina , dietilentriamina y otras sustancias químicas relacionadas lineal y cíclico de este tipo.

Como un antihelmíntico

Un gran número de compuestos de piperazina tiene acción antihelmíntica. Su modo de acción es generalmente por paralizar los parásitos , lo que permite que el cuerpo del anfitrión para quitar fácilmente o expulsar a los organismos invasores. Esta acción está mediada por el agonista de los efectos sobre el inhibidor GABA (ácido γ-aminobutírico) del receptor . Su selectividad por helmintos se debe a que los vertebrados sólo utilizan GABA en el sistema nervioso central y el receptor de los helmintos "GABA es una isoforma diferente de uno de los vertebrados. hidratos de piperazina y citrato de piperacina son los principales piperazinas antihelmínticos. Estos medicamentos son a menudo conocido simplemente como "piperazina", que puede causar confusión entre los fármacos antihelmínticos específicos y toda la clase de compuestos que contienen piperazina.

Otros usos

Piperazinas también se utilizan en la fabricación de plásticos, resinas, pesticidas, líquido de frenos y otros materiales industriales. Piperazinas, especialmente BZP y TFMPP se han convertido en un adulterante muy común en el club y rave, a menudo se hizo pasar como MDMA , aunque no comparten muchas similitudes en sus efectos.

Piperazina es un líquido utilizado para el CO 2 y H 2 S lavado en asociación con metil dietanolamina (MDEA).

Derivados de la piperazina como las drogas

Se introdujo a la medicina como disolvente de ácido úrico . Cuando se toma en el cuerpo de la droga se debe en parte oxidado y en parte eliminado sin cambios. Fuera del cuerpo, piperazina tiene un notable poder para disolver el ácido úrico y la producción de un soluble de ácido úrico , pero en la experiencia clínica no ha demostrado ser igualmente exitosa. Lycetol , lysidine y

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sidonal son compuestos que tienen una acción similar. Muchos derivados de la piperazina se los utiliza en la fabricación de medicamenetos, incluyendo:

Antianginosos

Ranolazina Trimetazidina

Los antidepresivos

Alnespirone Amoxapina Befuraline Binospirone Buspirona Flesinoxan Gepirona Ipsapirona Nefazodona Piberaline Tandospirona Trazodona Vilazodone Zalospirone

Los antihistamínicos

Buclizine Meclozina Cinarizina Ciclizina Hidroxizina Cetirizina La levocetirizina Niaprazine

Los antipsicóticos

Típico o Flufenazina o Perfenazina o Trifluoperaz

ina o Proclorpera

zina

o Tiotixeno o Flupentixol o Zuclopentix

ol Atípico

o Amperozide o Aripiprazol o Lurasidone o Clozapina o Olanzapina o Perospirone o Ziprasidona

Las drogas recreativas

4-Bromo-2 ,5-dimetoxi-1-benzilpiperacina (2C-B-BZP)

1-benzilpiperacina (BZP)

2,3-Dichlorophenylpiperazine (DCPP)

1,4-Dibenzylpiperazine (DBZP)

4-metil-1-benzilpiperacina (MBZP)

3-clorofenilpiperazina (mCPP)

3,4-metilendioxi-1-benzilpiperacina (MDBZP)

4-Methoxyphenylpiperazine (MeOPP)

4-clorofenilpiperazina (PCPP)

4-Fluorophenylpiperazine (pFPP)

3-Trifluoromethylphenylpiperazine (TFMPP)

Urológicos

Sildenafil Vardenafil

Otros

6-Nitroquipazine Antrafenine Fipexide Imatinib Piperazina Quipazine

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10 INSATURADO: DIAZINAS

Se refiere a un grupo de compuestos orgánicos que tienen la fórmula molecular C 4 H 4 N 2. Cada uno contiene un benceno anillo en el que dos de los fragmentos de CH han sido sustituidos por isolobal nitrógeno. Hay tres isómeros :

pirazina (1,4-diazinas)

pirimidina (1,3-diazinas) piridazina (1,2-diazinas)

CON TRES HETEROATOMO:

11 INSATURADO: TRIAZINA

Es uno de los tres productos químicos orgánicos , isómeros entre sí, cuya fórmula molecular es C 3 H 3 N 3 y cuya fórmula empírica es CHN.

Los tres isómeros de triazina, con anillo de numeración

Usos

El más conocido 1,3,5-triazina derivado es de melamina con tres aminoácidos sustituyentes utilizados en la fabricación de resinas. Otro triazina ampliamente utilizado en resinas es benzoguanamina. Compuestos de triazina se utilizan a menudo como la base de diversos herbicidas como el cloruro cianúrico (2,4,6-tricloro-1 ,3,5-triazina). Triazinas cloro-sustituidos

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también se utilizan como colorantes reactivos . Estos compuestos reaccionan a través de un grupo de cloro con los grupos hidroxilo presentes en la celulosa de las fibras de sustitución nucleófila, las posiciones de otros triazina contienen cromóforos. Las mezclas de triazinas y el agua también se utilizan para eliminar el H2S del gas natural.

Una serie de 1,2,4-triazina derivados conocidos como BTP han sido considerados en la extracción líquido-líquido de la comunidad como sea posible extractantes para su uso en la avanzada de reprocesamiento nuclear de combustible utilizado. BTP son moléculas que contienen un piridina anillo unido a dos 1,2,4-triacina-3-il grupos.

CON CUATRO HETEROATOMOS:

12 INSATURADO: TRETRAZINA

Es un inestable compuesto que consiste en un seis miembros aromáticos anillo que contiene cuatro átomos de nitrógeno con la fórmula molecular C 2 H 2 N 4. El tetrazina nombre se utiliza en la nomenclatura de los derivados de este compuesto. Tres anillo central- isómeros existen:

1,2,4,5-tetrazina.- Estos materiales son de uso en el área de la química energética.

1 ,2,4,5-tetrazina

13 7 ESLABONES

CON UN HETEROATOMO

14 SATURADO: AZEPANO

Es un saturado heterociclo , que contiene un nitrógeno átomo en el anillo de siete miembros. Un derivado azepano conocido es la caprolactama .

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15 INSATURADO: AZEPINA

Son insaturados heterociclos de siete átomos, con un nitrógeno sustitución de un carbono en una posición.

CON DOS HETEROATOMO: NITROGENO-NITROGENO

16 INSATURADO: DIAZEPINA

Es una de siete miembros heterocíclicos compuesto con dos de nitrógeno átomos (por ejemplo, en las posiciones del anillo 1 y 2).

Incluye tres tipos:

1,2-diazepina 1,3-diazepina 1,4-diazepina

Cuando se combina con un benceno anillo, que es la base de la benzodiazepina.

17 8 ESLABONES

CON UN HETEROATOMO

18 SATURADO: AZOCANO

Es un heterocíclicos compuesto orgánico con la fórmula molecular C 7 H 15 N. Se trata de un saturado de ocho miembros del anillo que tenía siete átomos de carbono y un átomo de nitrógeno unido a un átomo de hidrógeno. El análogo completamente saturado, de las azocano es azocino.

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19 INSATURADO: AZOCINO

Es un heterocíclicos compuesto orgánico con la fórmula molecular C 7 H 7 N. Se trata de un insaturados ocho miembros anillo que tiene siete átomos de carbono, un átomo de nitrógeno y cuatro dobles enlaces.

Saturado o parcialmente saturado los anillos del azocino forma la estructura del núcleo de un grupo de los opioides compuestos a veces conocido como azocines. Estos incluyen ciclazocina, pentazocina y fenazocina.

Este compuesto viola la Regla Hückel .

Azocino anillos se encuentran en muchos productos naturales , incluyendo la familia de los alcaloides marinos manzamine. Uno de estos compuestos es nakadomarin A, que contiene una azocino parcialmente saturados dentro de su sistema hexaciclico anillo fusionado.

A Nakadomarin

4.4 HETEROCICLOS POLI CICLICOS

La quinolina, la isoquinolina, el indol y la purina son heterociclos poli cíclicos comunes.los

primeros tres contienen un anillo de benceno y un aromático heterocíclico, mientras que la

purina contiene dos anillos heterociclos unidos entre sí. Los cuatro susite3mas de anillos se

encuentran comúnmente en la naturaleza, y varios compuestos con estos anillos tienen actividad

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fisiológica pronunciada; por ejemplo, el alcaloide de la quinolina, la quinina, se utiliza

ampliamente como un fármaco antipalúdico, el triptófano es un aminoácido común, y la purina

adenina es un constituyente de los ácidos nucleícos.

La química de estos heterociclos poli cíclicos es precisamente la que podría esperarse a partir del

conocimiento de los heterociclos más sencillos piridina y pirrol. La quinolina y la isoquinolina,

tienen átomos de nitrógeno básicos parecidos a los de la piridina, y experimentan sustituciones

electrofílicas, aunque con más dificultad que el benceno. La reacción ocurre ene l anillo de

benceno en lugar de en el anillo de la piridina, y se obtienen una mezcla de productos de

sustitución.

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El indol tiene un nitrógeno no básico parecido al del pirrol y experimenta la sustitución

electrofílica más fácilmente que el benceno. La sustitución ocurre en el C3 del anillo rico en

electrones del pirrol, en lugar de en el anillo de benceno.

La purina tiene tres nitrógenos básicos parecidos a los de la piridina con los electrones del par no

enlazado en orbitales sp2 en el plano del anillo. El nitrógeno de la purina restante no es básico y

parecido al del pirrol, con sus electrones del par no enlazado como parte del sistema electrónico

π aromático.

Quinolina. La síntesis de Skraup

La quinolina, C9H7N, contiene un anillo bencénico y otro piridinico fisionado como se ilustra:

Se encuentra quinolina en el alquitrán de la hulla. Aunque es posible obtener algunos derivados

quinolinicos por sustitución de la quinolina misma, la mayoría de ellos se preparan con derivados

bencénicos por cierre anular.

En la síntesis de Skraup, la anilina reacciona con carbonilos a,b-insaturados en medio ácido, para formar 1,2-dihidroquinolinas[3], que mediante oxidación[b] se transforman en quinolinas[4]. El carbonilo a,b-insaturado puede obtenerse por deshidratación del 1,2,3-propanotriol[2].

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Mecanismo: En esta síntesis partimos de 1,2,3-propanotriol[2] que se transforma en propenal[5] por tratamiento con ácido sulfúrico.

El paso [d] es la adición de Michael entre la amina[1] y el a,b-insaturado[5] para formar un enol que genera un b-aminocarbonilo[7] después de perder un protón[e] y de una tautomería cetoenol[f].

El compuesto [7] cicla por ataque del benceno, previa protonación del carbonilo, ayudado de la cesión del par no enlazante del nitrógeno[g]. En el paso [h] se produce la rearomatización del benceno por pérdida de protón. La deshidratación del alcohol[9] produce 1,2-dihidroquinolina[3]

 

Pueden modificarse los compuestos de la síntesis básica, con lo que es posible la obtención de

gran variedad de derivados quinolinicos. Por ejemplo:

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Como agente oxidante, se reemplaza a menudo nitrobenceno por ácido arsénico, H3AsO4, ya

que así la reacción resulta generalmente menos violenta; a veces, también se añade pentóxido de

vanadio como catalizador. Puede reemplazarse ácido sulfúrico por fosfórico u otros.

Isoquinolina. La síntesis de Bischler-Napieralski

La isquinolina, C9H7N, contiene un anillo bencénico y otro piridico fusionados como se indica

en I. Al igual que en el caso de la quinolina, las propiedades de la isoquinolina corresponden a lo

que se espera partiendo de lo que se sabe acerca de la piridina y el naftaleno.

Un método importante para sintetizar derivados de isoquinolina es la síntesis de Bischler-

Napieralski. Se ciclan derivados acilados de β-feniletilamina por tratmiento con ácidos (a

menudo P2O5), lo que genera dihidroisoquinolinas que pueden aromatizarse.

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4.5 NUCLEOPROTEÍNAS Y ÁCIDOS NUCLEICOS

NUCLEÓSIDOS Y NUCLEÓTIDOS

Los nucleósidos son las moléculas resultantes de la unión de una base nitrogenada y una pentosa.

La unión se realiza mediante un enlace N-glucosídico que se establece entre el C1 de la pentosa

y un nitrógeno de la base (el N1 si es pirimidínica y el N9 si es púrina) con la pérdida de una

molécula de agua. Se nombran añadiendo al nombre de la base la terminación –osina si es una

base púrica, por ejemplo la adenosina, o la terminación –idina si se trata de una base

pirimidínica, por ejemplo la citidina.

Los nucleótidos son los ésteres fosfóricos de los nucleósidos. Se forman por unión de

un nucleósido con una molécula de ácido fosfórico en forma de ión fosfato (PO43-), que le

confiere un carácter fuertemente ácido al compuesto.     El enlace éster se produce entre el grupo

alcohol del carbono 5´ de la pentosa y el ácido fosfórico. Se nombra como el nucleósido del que

proceden eliminando la a final y añadiendo la terminación 5´-fosfato, o bien monofosfato.

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BASES NITROGENADAS:

Las pirimidinas y purinas se hallan asociadas en su mayoría a monosacáridos de cinco carbonos

(pentosas) unidos en N1 para formar nucleósidos que, a su vez, se unen a un grupo fosfato (ácido

fosfórico) para formar los nucleótidos.

Las purinas y pirimidinas se encuentran formando parte de los ácidos nucleicos ADN y ARN.

Un punto fundamental es que las purinas y pirimidinas son complementarias entre sí, es decir,

forman parejas de igual manera que lo harían una llave y su cerradura; son los denominados

apareamientos de Watson y Crick. La adenina y la timina son complementarias (A=T) junto a la

adenina y uracilo (A=U) , uniéndose gracias a dos puentes de hidrógeno, mientras que

la guanina y la citosina (G≡C) se unen mediante tres puentes de hidrógeno.

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 Isoaloxazina: o isoaloxacina es un compuesto heterocíclico formado por un anillo bencénico,

una pteridina y dos grupos carbonilo (cetona), que sirve como cadena principal a importantes

compuestos biológicos.

Purina: es una base nitrogenada, un compuesto orgánico heterocíclico aromático. La estructura

de la purina está compuesta por dos anillos fusionados, uno de seis átomos y el otro de cinco. En

total estos anillos presentan cuatro nitrógenos, tres de estos son básicos, ya que tienen el par de

electrones sin compartir en orbitales sp2 en el plano del anillo, el nitrógeno restante no tiene

carácter básico ya que el par de electrones no compartidos que posee, es parte del sistema de

electrones del sistema aromático, por lo cual se encuentran deslocalizados e incapaces de

captar un protón.

isoaloxazina

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Pirimidina:   es un compuesto orgánico, similar al benceno, y a lapiridina pero con un anillo

heterocíclico: dos átomos de nitrógeno sustituyen al carbono en las posiciones 1 y 3.

Se degrada en sustancias muy solubles como alanina beta y aminoisobutirato beta, precursores

de acetil-CoA y succinil-CoA.

4.6 FORMACIÓN DE VITAMINAS

Las vitaminas son sustancias orgánicas imprescindibles en los procesos metabólicos que tienen lugar en la nutrición de los seres vivos. No aportan energía, puesto que no se utilizan como combustible, pero sin ellas el organismo no es capaz de aprovechar los elementos constructivos y energéticos suministrados por la alimentación.

Normalmente se utilizan en el interior de las células como precursoras de los coenzimas, a partir de los cuales se elaboran los miles de enzimas que regulan las reacciones químicas de las que viven las células.

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Las vitaminas deben ser aportadas a través de la alimentación, puesto que el cuerpo humano no puede sintetizarlas. Una excepción es la vitamina D, que se puede formar en la piel con la exposición al sol, y las vitaminas K, B1, B12 y ácido fólico, que se forman en pequeñas cantidades en la flora intestinal.

Son sustancias lábiles, ya que se alteran fácilmente por cambios de temperatura y pH, y también por almacenamientos prolongados.

Aunque todos los alimentos aportan vitaminas en mayor o menor cantidad, no hay ningún alimento que las posea todas y menos aún en las cantidades necesarias para el organismo. Por tanto, hay de buscar una dieta variada y equilibrada que incluya abundancia de frutas y verduras, por su gran contenido en vitaminas.

Las deficiencias de vitaminas y los excesos de algunas de ellas producen enfermedades de mayor o menor gravedad.

Biotina (Vitamina B7)

La biotina (vitamina B7) actúa como una coenzima en las reacciones de carboxilación que son

esenciales para el metabolismo de las grasas y los carbohidratos. La ingesta adecuada para los

adultos es de 30 microgramos díarios. Fuentes dieteticas de biotina incluyen yemas de huevo,

hígado, verduras y cereales integrales.

Ácido fólico

(Vitamina B9)

El folato, también llamado vitamina B9, es necesario para la

maduración de los glóbulos rojos y la síntesis de purinas y pirimidinas que se requieren para el

desarrollo del sistema nervioso fetal. El consumo adecuado de ácido fólico antes de la

concepción y durante el primer trimestre del embarazo ayuda a prevenir ciertos defectos del

cerebro de la médula espinal como la espina bífida. El folato se absorbe en el duodeno y el

yeyuno proximal. La dosis recomendada de folato es de 400 microgramos diarios y el límite

superior es de 1000 microgramos. El folato no es tóxico. La deficiencia produce anemia

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megaloblástica indistinguible a la que ocurre por la deficiencia de vitamina B12. La deficiencia

de folato en la vejez aumenta significativamente el riesgo de desarrollar demencia. El ácido

fólico se encuentra en los guisantes secos, habas secas, levadura y verduras de hojas verdes como

la espinaca, escarola y lechuga.

Ácido fólico

Niacina (vitamina B3)

La niacina (vitamina B3 o ácido nicotínico) es una subestructura química del dinucleótido de

nicotinamida y adenina (NAD) y el fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADP),

que son coenzimas en reacciones importantes de oxidación-reducción en el metabolismo celular.

La deficiencia de niacina dietética causas pelagra, una enfermedad caracterizada por dermatitis,

trastornos gastrointestinales, e inestabilidad mental. La deficiencia ocurre cuando la ingesta de

niacina y el aminoácido triptófano son extremadamente insuficientes. La deficiencia es más

común en zonas donde el maíz constituye una gran parte de la dieta. El pescado y los hongos son

buenas fuentes de niacina.

Niacina

Riboflavina (Vitamina B2)

La riboflavina (vitamina B2) participa en el metabolismo de los carbohidratos como una

coenzima esencial en muchas reacciones de oxidación-reducción. La riboflavina no es tóxica. La

deficiencia de riboflavina generalmente ocurre con otras deficiencias de vitaminas B. Los

síntomas incluyen dolor de garganta, lesiones en los labios y en la mucosa de la boca, glositis,

conjuntivitis, dermatitis seborreica, y anemia normocítica normocrómica. La riboflavina se

encuentra en los hongos, las levaduras y carnes.

Riboflavina (Vitamina B2)

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Tiamina (Vitamina B1)

La tiamina (vitamina B1) se encuentra en una gran variedad de alimentos. La tiamina participa

en el metabolismo de los carbohidratos, grasas, aminoácidos, glucosa y el alcohol. La tiamina no

es tóxica. La deficiencia de tiamina (que causa el beriberi) es más común en personas del tercer

mundo que subsisten del arroz refinado o alimentos altos en hidratos de carbono. Los brotes de

soja, la levadura dietetica, y los cereales fortificados son buenas fuentes de tiamina.

Tiamina (Vitamina B1)

Vitamina B12

Las cobalaminas son compuestos con actividad biológica de vitamina B12. Estos compuestos

participan en el metabolismo de los ácidos nucleicos, la transferencia de metilo, la síntesis y

reparación de mielina, y la formación de los glóbulos rojos. La vitamina B12 se libera en el

ambiente ácido del estómago y hace un complejo con una proteína de la saliva llamada proteína

R. Enzimas pancreáticas rompen el complejo en el intestino delgado, y el factor intrínseco

secretado por las células parietales de la mucosa gástrica ayuda la absorción de vitamina B12 que

ocurre en el íleon terminal. El Aporte Dietético Recomendado (ADR) es de 2.4 microgramos, la

cantidad en 85 gramos de carne. La vitamina B12 se encuentra en almejas, ostras, pavo, pollo,

carne de res y cerdo. La deficiencia de vitamina B12 casi siempre es el resultado de absorción

inadecuada, pero también puede ocurrir en los veganos que exclusivamente comen alimentos

vegetarianos y no toman suplementos vitamínicos. La deficiencia produce anemia

megaloblástica, daña la médula espinal y el cerebro, y causa neuropatía periférica caracterizada

por entumecimiento en las manos o los pies.

Cianocobalamina (Vitamina B12)

Vitamina B6

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La vitamina B6 incluye un grupo de compuestos relacionados: piridoxina, piridoxal y

piridoxamina. En el cuerpo, estos compuestos se convierten en fosfato de piridoxal, que actúa

como una coenzima en muchas reacciones importantes en la sangre, el sistema nervioso central,

y el metabolismo de la piel. La vitamina B6 es importante en la biosíntesis del grupo hemo y

ácidos nucleicos, así como en el metabolismo de los lípidos, carbohidratos y aminoácidos. La

vitamina B6 se encuentra en muchas verduras y carnes. Algunos cereales para el desayuno están

fortificados con vitamina B6. Fuentes naturales de vitamina B6 incluyen la levadura de cerveza,

las coles chinas (pak-choi), y los pimientos rojos y verdes.

Piridoxina (Vitamina B6)

4.7 ALCALOIDES

Los alcaloides (de álcali y -oide) son compuestos orgánicos nitrogenados de carácter alcalino

producidos casi exclusivamente por vegetales, aunque también los hay producidos por animales

y hongos, y otros sintetizados químicamente. Normalmente derivan de los aminoácidos. Los

alcaloides se comportan como bases frente a los ácidos, formando sales.

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Principales alcaloides:

Cafeína.- Es un polvo cristalino blanco, amargo, que pertenece a los alcaloides derivados de la

xantina. Es una droga estimulante psicoactiva.

En el té también se encuentran otros alcaloides adicionales como los estimulantes cardiacos

teofilina y teobromina.

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Heroína (diacetilmorfina).

Sintetizada en 1883 por Heinrich Dreser a partir de la morfina.

Al igual que ésta, es analgésica, pero también tiene ciertos efectos estimulantes. Es muy

adictiva y es el opiáceo de acción más rápida. Más potente que la morfina pero menos

duradero. Famosa drogra ilegal.

Fórmula química: C21H23NO5.

Morfina.

44

Se extrae del opio. Conocida desde 1688, contiene fuertes propiedades narcóticas y

anestésicas. Muy adictiva. Es el más utilizado contra el dolor, especialmente el grave.

Fórmula química: C17H19NO3.

Nicotina.

Se extrae del tabaco. Su nombre procede de Jean Nicot, que introdujo el tabaco en Francia en 1560. Es un potente veneno que a bajas dosis es estimulante. Causa la adicción al tabaco. Se usa como insecticida en fumigación en invernaderos.Fórmula química: C10H14N2.

5. CONCLUSIONES

Los heterociclos Nitrogenados son compuestos que se derivan de las amidas. El átomo de

nitrógeno, lo mismo que los carbonos, presenta hibridación sp2, con un electrón en un orbital p,

perpendicular al plano del anillo. De esta manera, el nitrógeno contribuye con un electrón a los

seis que forman la nube aromática pi, por arriba y por debajo del plano del anillo.

Los heteroátomos más comunes son oxígeno, nitrógeno y azufre. En los compuestos

heterocíclicos, uno o más de estos heteroátomos reemplazan al carbono en algún anillo.

La mayoría de los productos naturales y los fármacos contienen anillos heterocíclicos; sin duda,

más de la mitad de las publicaciones químicas tratan, de una u otra forma, sobre heterociclos.

45

Las bases nitrogenadas están formadas por purinas, pirimidinas y las Isoaloxazinas, que a su vez forman ácidos nucleídos, nucleótidos, y nucleósidos.

Con respecto a las vitaminas, con una dieta equilibrada y abundante en productos frescos y naturales, dispondremos de todas las vitaminas necesarias y no necesitaremos ningún aporte adicional en forma de suplementos de farmacia o herbolario. Un aumento de las necesidades biológicas requiere un incremento de estas sustancias, como sucede en determinadas etapas de la infancia, el embarazo, la lactancia y durante la tercera edad. El consumo de tabaco, alcohol o drogas en general provoca un mayor gasto de algunas vitaminas, por lo que en estos casos puede ser necesario un aporte suplementario.

Debemos tener en cuenta que la mayor parte de las vitaminas sintéticas no pueden sustituir a las orgánicas, es decir, a las contenidas en los alimentos o extraídas de productos naturales (levaduras, germen de trigo, etc.). Aunque las moléculas de las vitaminas de síntesis tengan los mismos elementos estructurales que las orgánicas, en muchos casos no tienen la misma configuración espacial, por lo que cambian sus propiedades.

Todos los alcaloides presentan en su estructura C, H Y N.

6. CITAS BIBLIOGRAFICAS

6.1 BIBLIOGRAFIA

- HART, CRAINE, HART, “Química Orgánica”, novena edición, Mc Graw-hill

interamericana de México, S.A de C.V, 2006. Cap. 13, Compuestos heterociclos, pp. (384-

394).

- MORRISON Y BOYD, “Química Orgánica”, quinta edición, Addison Wesley

Iberoamericana S.A, México, Cap., 35, Compuestos heterocíclicos. PP. ( 1190-1196)

- TEIJON, GARRIDO, BLANCO Y VILLAVERDE, “Fundamentos de Bioquímica

Orgánica”, primera edición, editorial Tébar, Alfa omega Grupo Editor, S.A de C.V, México,

2005, Cap. IV, pp. (247-253) y Cap. III, pp. (219-233).

- BERG, TYMOCSKO Y STRYER, “Bioquímica”, editorial Reverté, S.A, Barcelona –

España, 2003, Cap. 5, pp (118-137).

6.2 WEBGRAFIA

MOTOR MUNDIAL

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0/4DE2A2030B26B6F0C1256A790048D68C/$File/web_alcaloides.htm

7.- ANEXOS

7.1 ANEXO 1. Tabla de Aziridina

47

7.2 ANEXO 2

7.3 ANEXO 3

48

7.4 ANEXO 4

49

7.5 ANEXO 5

50

7.6 ANEXO 6

7.7 ANEXO 7

7.8 ANEXO 8

51

7.9 ANEXO 9

52

7.10 ANEXO 10

53

7.11 ANEXO 11