Биологически важные ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Гетероциклические соединения (гетероциклы) — органические соединения, содержащие циклы, в состав которых наряду с углеродом входят и атомы других элементов (азота, кислорода, серы). К биологически важным гетероциклам относятся азотсодержащие пяти- и шестичленные циклические соединения с одним или двумя атомами азота, а также их конденсированные аналоги.

Пиррол и его производные

Пиррол – пятичленный цикл с одним атомом азота. Неподеленная пара электронов гетероатома (азота) включены в сопряжение с p-электронами двух двойных связей, перераспределяя электронную плотность, поэтому легко вступает в реакции электрофильного замещения по a-углеродным атомам:

Из-за того, что пара электронов азота втянута в кольцо, связь N–H ослаблена и пиррол проявляет кислотные свойства:

Пиррольные кольца входят в состав макроциклической системы – порфина. Восемь атомов водорода четырех пиррольных циклов могут замещаться на углеводородные заместители, образуя порфирины. Порфирин в крови образует комплексное соединение с двухвалентным железом, которое называется гемом. Гем в свою очередь связан координационной связью с глобином (белком, состоящим из аминокислот, большой молекулярной массы). Так построен гемоглобин, который входит в состав крови и выполняет функцию переноса кислорода в организме.

порфин	гем

Порфиновое кольцо содержится также в хлорофилле – зеленом пигменте растений, при участии которого растения поглощают из атмосферы углекислый газ, превращая его в кислород и углеводы:

хлорофилл (Х = СН₃ или СНО)

Продукт гидрирования пиррола называется пирролидин:

Конденсация бензольного кольца к молекуле пиррола приводит к образованию бензпиррола или индола. Из производных индола важнейшим является аминокислота триптофан, 3-(3-индолил)-2-аминопропановая кислота:

индол	триптофан

Имидазол и его производные

Имидазол – пятичленный цикл с двумя атомами азота в положениях 1 и 3. Один из атомов азота проявляет основные, а другой – кислотные свойства, поэтому имидазол амфотерен:

Одним из важнейших природных производных имилдазола является аминокислота гистидин (3-[4(5)-имидазолил]-2-аминопропановая кислота), которая содержится в белке крови. При повышенной температуре или ферментативном разложении гистидин декарбоксилируется и превращается в гистамин (2-[4,5-имидазолил]-1-аминоэтан):