Composto heterocíclico

Resulta útil clasificar os compostos heterocíclicos atendendo á súa estrutura electrónica. Os heterociclos saturados compórtanse como derivados acíclicos. Así, a piperidina e o tetrahidrofurano son aminas e éteres convencionais, con perfís estéricos modificados. Por tanto, o estudo da química heterocíclica céntrase especialmente nos derivados insaturados, e a maioría dos traballos e aplicacións implican aneis de 5 e 6 membros sen tensión. Están incluídos a piridina, o tiofeno, o pirrol e o furano. Outra importante clase de heterociclos é a dos que están fusionados con aneis de benceno, os cales coa piridina, tiofeno, pirrol e furano forman quinolinas, benzotiofenos, indois, e benzofuranos, respectivamente. A fusión de dous aneis bencénicos dá lugar a unha terceira gran familia de compostos, que son, respectivamente, acridina, dibenzotiofeno, carbazol, e dibenzofurano. Os aneis insaturados poden clasificarse segundo a participación do heteroátomo no sistema pi.

Os heterociclos con tres átomos no anel son máis reactivos debido á tensión de anel. Os que teñen un heteroátomo son, en xeral, estables. Os que teñen dous heteroátomos é máis probable que aparezan como intermediarios reactivos.
Heterociclos de tres membros comúns que teñen un só heteroátomo son:

Entre os que teñen dous heteroátomos están:

Compostos que posúen un heteroátomo:

Compostos con dous heteroátomos:

Con heterociclos de 5 átomos, o composto insaturado é frecuentemente máis estable debido á aromaticidade. Os nomes en cursiva son mantidos pola IUPAC a pesar de que non seguen a nomenclatura de Hantzsch-Widman.

Aneis de 5 membros que presentan un heteroátomo:

Os compostos cun anel de 5 membros que conteñen dous heteroátomos, polo menos un dos cales é nitróxeno; denomínanse en conxunto azois. Os tiazois e isotiazois conteñen un átomo de xofre e outro de nitróxeno no anel. Os ditiolanos teñen dous átomos de xofre.

Existe tamén un gran grupo de compostos de aneis de 5 membros con tres heteroátomos. Un exemplo son os ditiazois que conteñen dous xofres e un nitróxeno.

Compostos con aneis de 5 membros e catro heteroátomos son:

Con cinco heteroátomos, o composto pode ser considerado inorgánico en vez de heterocíclico. O pentazol é o composto insaturado con todos os heteroátomos nitróxenos.

Os aneis de 6 membros que teñen un só heteroátomo son (os nomes en cursiva son mantidos pola IUPAC a pesar de que non seguen a nomenclatura de Hantzsch-Widman):

Con dous heteroátomos:

Con tres heteroátomos:

Con catro heteroátomos:

O composto hipotético con seis heteroátomos de nitróxeno sería a hexazina.

Con aneis de 7 membros, o heteroátomo debe poder proporcionar un orbital pi baleiro (por exemplo, o boro) para que poida haber unha estabilización aromática "normal"; doutro modo, pode ser posible a homoaromaticidade. Entre os compostos cun só heteroátomo están:

Entre os que teñen dous heteroátomos están:

Os heterociclos de 3 a 10 membros noméanse pola nomenclatura de Hantzsch-Widman ampliada; a cal, foi adoptada pola IUPAC como sistema recomendado de nomenclatura desde 1957.^[3]

	Heterociclos saturados			Heterociclos completamente insaturados
Heteroátomo	Nitróxeno	Oxíxeno	Xofre	Nitróxeno	Oxíxeno	Xofre
Ciclos de 3 compoñentes
Nome IUPAC	Aziridina	Oxirano	Tiirano	Azirina	Oxireno	Tiireno
Nome común	etilenamina	óxido de etileno	sulfuro de etileno	-	óxido de acetileno	sulfuro de acetileno
Estrutura
Ciclos de 4 compoñentes
Nome IUPAC	Azetidina	Oxetano	Tietano	Azeto	Oxetonio	Tietonio
Estrutura
Ciclos de 5 compoñentes
Nome IUPAC	Azolidina	Oxolano	Tiolano	Azol	Oxol	Tiol
Nome común	Pirrolidina	Tetrahidrofurano	Tetrahidrotiofeno	Pirrol	Furano	Tiofeno
Estrutura
Ciclos de 6 compoñentes
Nome IUPAC	Azinano	Oxano	Tiano	Azina	Oxinio	Tiinio
Nome común	Piperidina	Tetrahidropirano	Tetrahidrotiopirano	Piridina	Pirilio	Tiopirilio
Estrutura
Ciclos de 7 compoñentes
Nome IUPAC	Azepano	Oxepano	Tiepano	Azepina	Oxepina	Tiepina
Estrutura
Ciclos de 8 compoñentes
Nome IUPAC	Azocano	Oxocano	Tiocano	Azocina	Oxocinio	Tiocinio
Estrutura
Ciclos de 9 compoñentes
Nome IUPAC	Azonano	Oxonano	Tionano	Azonina	Oxonina	Tionina
Estrutura
Ciclos de 10 compoñentes
Nome IUPAC	Azecano	Oxecano	Tiecano	Azecina	Oxecinio	Tiecinio
Estrutura

Os sistemas de aneis heterocíclicos que derivan formalmente da fusión doutros aneis, tanto carbocíclicos coma heterocíclicos, teñen diversos nomes comúns e sistemáticos. Por exemplo, en heterociclos de nitróxeno insaturados fusionados a benceno, o pirrol dará indol ou isoindol dependendo da orientación. O análogo da piridina é a quinolina ou a isoquinolina. Para a azepina co anel bencénico, o nome preferido é benzazepina. Igualmente, os compostos con dous aneis bencénicos fusionados cos heterociclos centrais son o carbazol, a acridina, e a dibenzoazepina.

A historia da química heterocíclica empezou no século XIX, en paralelo co desenvolvemento da química orgánica. Algúns desenvolvementos salientables son:^[4]
1818: Brugnatelli illa o aloxano a partir de ácido úrico.
1832: Dobereiner produces furfural (un furano) ao tratar amidón con ácido sulfúrico.
1834: Runge obtén pirrol por destilación seca de ósos.
1906: Friedlander sintetiza o colorante índigo, o que fixo que a produción industrial de tinturas desprazase á anterior próspera produción agrícola.
1936: Treibs illa derivados da clorofila de petróleo cru, explicando a orixe biolóxica do petróleo.
1951: Descríbense as regras de Chargaff, salientando o papel dos compostos heterocíclicos (purinas e pirimidinas) no ADN.

As compañías líderes que posúen un gran número de patentes relacionadas on compostos heterocíclicos son Bayer, Merck, Ciba-Geigy, Pfizer, Eli Lily, BASF, Hoffmann La Roche, ER Sqibb, Warner Lambert e Hoechst.^[5]

Ligazóns externas

• Nomenclatura de Hantzsch-Widman, IUPAC
• Aminas heterocíclicas na carne cociñada, CDC EUA
• Lista de carcinóxenos coñecidos e probables, American Cancer Society Arquivado 13 de decembro de 2003 en Wayback Machine.