Пятичленные циклы с одним гетероатомом.

Фуран С₄Н₄О – бесцветная легкоподвижная жидкость, t_кип = 32 ⁰С, на воздухе легко окисляется и темнеет, плохо растворима в воде. Получается сухой перегонкой пирослизевой
(2-фуранкарбоновой) кислоты:

 

Химические свойства. Реакция электрофильного замещения. Фуран легче чем бензол, пиррол и тиофен вступает в реакции электрофильного замещения: галогенирования, нитрования, сульфирования и др. (a-положение). Но фуран легко разрушается кислотами, поэтому реакции проводят так, чтобы не разрушить циклы.

 

 

Реакции присоединения. Имея в кольце двойные связи и пониженную ароматичность цикла, фуран легче. чем тиофен и пиррол. вступает в реакции присоединения. Например, при каталитическом гидрировании он образует тетрагидрофуран:

 

 

Тетрагидрофуран используется как растворитель.

Важнейшей производной фурана является его альдегид – фурфурол. Получается фурфурол при нагревании пентоз с разбавленными кислотами.

 

Пентозы содержатся в соломе, отрубях, древеснных опилках, подсолнечной лузге и т.д.

Фурфурол – бесцветная жидкость, t_кип = 161 ⁰С, имеет запах свежеиспеченного хлеба, т.к. образуется из содержащих в муке пентоз. На воздухе он легко окисляется, превращаясь сначала в бурую жидкость, а затем в черную смолу. Для фурфурола характерны реакции ароматических альдегидов. При окислении он образует пирослизевую кислоту, а при восстановлении фуриловый спирт.

 

 

Фурфурол вступает в реакции конденсации с другими альдегидами и кетонами, например:

 

 

Продукты конденсации применяются при производстве полимербетонов.

Фурфурол используются в качестве растворителя, при синтезе полимеров, для производства связующих веществ, слоистых пластиков, при переработке нефти, для синтеза других соединений ряда фурана.

 

Тиофен С₄Н₄S – бесцветная жидкость, t_кип = 84 ⁰С, содержится в каменноугольной смоле. В промышленности тиофен получают из бутана (бутена, бутадиена) и паров SО₂ в присутствии Cr₂О₃.

 

 

Тиофен – типичное ароматическое соединение. Его ароматические свойства выражены ярче, чем у фурана и пиррола, в отличие от которых он не разрушается кислотами. Он легко вступает в реакции электрофильного замещения.

 

	2-ацетилтиофен

 

Тиофен устойчив к действию окислителей и восстановителей, труднее гидрируется, но в присутствии катализаторов восстанавливается, образуя тетрагидротиофен (тиофан).

 

250 0C; Р

Ni

+ 4Н2 ¾¾¾® СН3 – СН2 – СН2 – СН3 + Н2S

При более глубоком гидрировании образуется бутан:

 

 

Пиррол С₄Н₅N – бесцветная жидкость, t_кип = 130 ⁰С, на воздухе быстро окисляется и темнеет. Содержится в каменноугольной смоле, из которой выделяется фракционной перегонкой. В промышленности пиррол получают из фурана и аммиака (реакция Юрьева) или конденсацией ацетилена с аммиаком:

 

Пиррол вступает в реакции электрофильного замещения: галогенирования, нитрования, сульфирования и т.д..

 

Пиррол проявляет слабокислотные свойства при взаимодействии с калием, образуя соль пирролкалий.

 

 

 

Эта соль при взаимодействии с галогеналкилами образует N-алкилзамещенные пиррола, которые при нагревании перегруппируются в алкилзамещенные пиррола.

 

Сильные кислоты (НNО₃, Н₂SО₄) полностью разрушают пиррол. Основные свойства его выражены очень слабо. При восстановлении водородом образуются пирролин и пирролидин.

 

 

пирролидин

пирролин

 

Пиррол входит в состав многих биологически важных веществ – гемоглобина, хлорофилла и др.