Heterociklusos vegyület

A heterociklusos vegyületek olyan szerves vegyületek, amelyek egy gyűrűn belül legalább egy szénatomot, és a szénen kívül legalább egy másik elem atomját – például kén, oxigén vagy nitrogén – is tartalmazzák.[1] Ezek a szerkezetek lehetnek egyszerű aromás gyűrűk vagy nem aromás gyűrűk is. Néhány példa: piridin (C5H5N), pirimidin (C4H4N2) és 1,4-dioxán (C4H8O2).

Egy egyszerű heterociklusos vegyület: a piridin

A kémia azon ágának neve, amely kizárólag a heterociklusos vegyületek szintézisével, tulajdonságaival és felhasználásával foglalkozik, heterociklusos kémia. A heterociklusos vegyületek elnevezésére a IUPAC a Hantzsch–Widman-nevezéktan használatát javasolja.

A heterociklus szó a görög heterosz (ἕτερος = másik) és kyklosz (κύκλος) szó összetételéből származik.[2]

3 tagú gyűrűk

A 3-tagú gyűrűt tartalmazó heterociklusok nagyon reakcióképesek, mivel a molekulában nagy a gyűrűfeszültség. Az egy heteroatomot tartalmazó gyűrűk általában stabilak, a két heteroatomot tartalmazóak inkább reaktív köztitermékként fordulnak elő. A gyakori 3-tagú heterociklusok az alábbiak:

Aziridin
Azirin
Etilén-oxid
Oxirén (etin-oxid, acetilén-oxid)
Tiirán (etilén-szulfid)
Tiirén (etin-szulfid, acetilén-szulfid)
HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénAziridinAzirin
OxigénEtilén-oxid (epoxidok, oxiránok)Oxirén
KénTiirán (episzulfidok)Tiirén

A két heteroatomot tartalmazóak közé tartoznak:

Dioxirán
Diazirin
Oxaziridin
HeteroatomTelítettTelítetlen
OxigénDioxirán
NitrogénDiazirin
Oxigén+nitrogénOxaziridin

4 tagú gyűrűk

Egy heteroatomot tartalmazó vegyületek:

Azetidin
Azet
Oxetán
Oxet
Tietán
Tiet
HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénAzetidinAzet
OxigénOxetánOxet
KénTietánTiet

Két heteroatomot tartalmazó vegyületek:

1,2-dioxetán
1,3-dioxetán
1,2-ditietán
1,3-ditietán
1,2-ditiet


HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénDiazetidinDiazet
OxigénDioxetánDioxet
KénDitietánDitiet

5 tagú gyűrűk

Öttagú heterociklusok esetén – aromás jellegük miatt – gyakran stabilabbak a telítetlen vegyületek.

Öttagú gyűrűk egy heteroatommal:

pirrolidin
1-pirrolin
2-pirrolin
3-pirrolin
2H-pirrol
pirrol
tetrahidrofurán
2,3-dihidrofurán
2,5-dihidrofurán
furán
tetrahidrotiofén
2,3-dihidrotiofén
2,5-dihidrotiofén
tiofén
foszfol
szilol
arzol
sztibol
HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénPirrolidinPirrolin
2H-pirrol
Pirrol
OxigénTetrahidrofuránDihidrofurán
Furán
KénTetrahidrotiofén2,3-Dihidrotiofén
Tiofén
FoszforFoszfol
SzilíciumSzilol
ArzénArzol
AntimonSztibol


A két heteroatomot tartalmazó öttagú gyűrűs vegyületeket, melyekben legalább egy nitrogén található, összefoglaló néven azoloknak nevezzük. A tiazolok és az izotiazolok gyűrűje egy kén és egy nitrogénatomot tartalmaz. A ditiolánokban két kénatom található.

imidazolidin
pirazolidin
imidazolin
1-pirazolin
2-pirazolin
3-pirazolin
imidazol
pirazol
oxazolidin
izoxazolidin
2-oxazolin
oxazol
izoxazol
tiazolidin
tiazol
izotiazol
1,3-dioxolán
1,2-ditiolán
1,3-ditiolán
HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénImidazolidin
Pirazolidin
Imidazol
2-Imidazolin
Pirazol
Pirazolin
Nitrogén/oxigénOxazolidin
Izoxazolidin
Oxazol
Oxazolin
Izoxazol
Izoxazolin
Nitrogén/kénTiazolidin
Izotiazolidin
Tiazol
Tiazolin
Izotiazol
Izotiazolin
OxigénDioxolán
Oxigén/kénOxatiolán
KénDitiolán


A három heteroatomot tartalmazó 5-tagú gyűrűs vegyületek is ismertek, ilyenek például a ditiazolok, melyekben két kén- és egy nitrogénatom található.

1,2,3-triazol
1,2,4-triazol
1,4,2-ditiazol
furazán
1,2,3-oxadiazol
1,2,4-oxadiazol
1,2,5-oxadiazol
1,3,4-oxadiazol
HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénTriazolok
Nitrogén/2-kénDitiazol
2-Nitrogén/oxigénFurazán
Oxadiazol
2-Nitrogén/kénTiadiazol

Öttagú gyűrűs vegyületek négy heteroatommal:

HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénTetrazol
tetrazol


5 heteroatom esetén a vegyület inkább tekinthető szervetlen vegyületnek mint heterociklusnak. A csak nitrogént tartalmazó telítetlen vegyület a pentazol.

pentazol


6 tagú gyűrűk

Hattagú gyűrűk egy heteroatommal:

piperidin
piridin
tetrahidropirán
2H-pirán
4H-pirán
tián
HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénPiperidinPiridin
OxigénTetrahidropiránPirán
KénTiánTiopirán

Két heteroatommal:

piridazin
pirimidin
pirazin
piperazin
morfolin
tiazin
1,2-dioxin
1,4-dioxán
1,4-dioxin
HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénPiperazinDiazinok
Nitrogén / oxigénMorfolinOxazin
Nitrogén / kénTiazin
KénDitián
Oxigén1,4-DioxánDioxin


Három heteroatommal:

1,3,5-triazin
1,2,4-trioxán
1,3,5-trioxán
1,3,5-tiadiazinán
HeteroatomTelítettTelítetlen
Nitrogén1,3,5-Triazin
OxigénTrioxán
Nitrogén / kénTiadiazinán


Négy heteroatommal:

1,2,3,4-tetrazin
1,2,4,5-tetrazin
HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénTetrazin


A hat nitrogén heteroatomot tartalmazó hipotetikus vegyület a hexazin lenne. Létező és stabil vegyület viszont a tetrakén-dinitrid.

7 tagú gyűrűk

7 tagú gyűrűk esetén nem léphet fel aromás stabilizáció. Egy heteroatomot tartalmazó vegyületek:

azepán
azepin
oxepán
oxepin
tiepán
tiepin
bórepin
HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénAzepánAzepin
OxigénOxepánOxepin
KénTiepánTiepin
BórBórepin

Két heteroatomot tartalmazó vegyületek:

1,2-diazepin
1,3-diazepin
1,4-diazepin
1,3-tiazepin
1,4-tiazepin
HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénDiazepin
Nitrogén/kénTiazepin


8 tagú gyűrűk

Egy heteroatomot tartalmazó vegyületek:

azokán
azocin
HeteroatomTelítettTelítetlen
NitrogénAzokánAzocin
OxigénOxekán
KénTiokán

Képek

TelítettTelítetlen
HeteroatomNitrogénOxigénKénNitrogénOxigénKén
3 tagú gyűrűk
NévAziridinOxiránTiiránAzirinOxirénTiirén
Szerkezet
4 tagú gyűrűk
NévAzetidinOxetánTietánAzetOxetTiet
Szerkezet
5 tagú gyűrűk
NévPirrolidinTetrahidrofuránTetrahidrotiofénPirrolFuránTiofén
Szerkezet
6 tagú gyűrűk
NévPiperidinTetrahidropiránTiánPiridinPiriliumTiopirán
Szerkezet
7 tagú gyűrűk
NévAzepánOxepánTiepánAzepinOxepinTiepin
Szerkezet

Kondenzált gyűrűk

Azoknak a heterociklusos gyűrűrendszereknek, melyek formálisan egy másik – akár karbociklusos, akár heterociklusos – gyűrűvel való kondenzációval származtathatók, változatos triviális és szabályos neveik vannak. A benzollal kondenzált telítetlen nitrogén heterociklus, a pirrol – a kapcsolódás helyétől függően – indolt vagy izoindolt képez. A piridin analóg származékai a kinolin és izokinolin. Az azepin esetén a benzazepin az előnyben részesített név. Azon származékok neve, melyeknél a középső heterociklushoz két benzolgyűrű kapcsolódik, rendre karbazol, akridin és dibenzoazepin.

Jegyzetek

További információk

Fordítás

A Wikimédia Commons tartalmaz Heterociklusos vegyület témájú médiaállományokat.
  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Heterocyclic compound című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.