Гетероциклічні сполуки

органічна молекула

Ге́тероциклі́чні сполу́ки — органічні сполуки циклічної будови, де в одній або декількох ланках циклу вуглець замінено на інші атоми.

Загальний опис

Гетероциклічні сполуки — органічні молекули, що містять одне або більше кілець з принаймні одним невуглецевим атомом у ньому (так званим циклічним гетероатомом). Така циклічна система атомів може бути насичена, ненасичена або ароматична. Характерним для неї є те, що циклічні гетероатоми надають відповідним зв'язкам або циклові полярних (чи основних) властивостей. Гетероатоми циклу можуть також брати участь в утворенні ароматичної системи, якщо в побудову π-оболонки циклу залучається вільна електронна пара гетероатома (р-електрони, як у піролах) або ж його заповнена p-орбіталь (як у піридині).

Гетероциклічні сполуки поділяють за розміром циклу, за гетероатомом, а також за кількістю гетероатомів. Найсвоєріднішими гетероциклічними сполуками є ароматичні. В ароматичних гетероциклах гетероатом віддає один валентний електрон (в шестичленних циклах) або неподілену електронну пару (в п'ятичленних).

НасиченіНенасичені
ГетероатомНітрогенОксигенСульфурНітрогенОксигенСульфур
3-х членні цикли
НазваАзиридинОксиранТіїранАзиринОксиренТіїрен
Структура
4-х членні цикли
НазваАзетидинОкситанТієтанАзетОксетТієт
Структура
5-ти членні цикли
НазваПіролідинТетрагідрофуранТетрагідротіофенПіролФуранТіофен
Структура
6-ти членні цикли
НазваПіперидинТетрагідропіранТіанПіридинПіриліумТіопіран
Структура
7-ми членні цикли
НазваАзепанОксепанТієпанАзепінОксопінТієпін
Структура
Поліциклічні
НазваХінолінІзохінолінПуринІндолІзоіндолАкридин
Структура
3 Кількома гетероатомами (5-членні)
НазваІмідазолПіразолОксазолІзоксазолТіазолІзотіазол
Структура
3 Кількома гетероатомами (6-членні)
НазваПіперазинПіримідинПіридазинМорфолін1,4-Діоксан
Структура

Хімічні властивості

Електрофільне заміщення в гетероциклах. Синя стрілка — основна позиція, червона — наступна по активності

Гетероциклічні сполуки проявляють різноманітну реакційну здатність.Ароматичні здатні вступати в реакції типові для звичайних ароматичних вуглеводів. При цьому їхня реакційна здатність сильно варіює з типом гетероциклу. Скажімо, піридин вступає в реакції електрофільного заміщення набагато важче, ніж бензол. Атом азоту відтягує електронну густину з кільця приблизно так само, як і нітрогрупа. П'ятичленні гетероцикли мають зазвичай доволі високу реакційну здатність.

Насичені гетероцикли реагують переважно по гетероатому. Скажімо, морфолін вступає в типові реакції вторинних амінів, а тетрагідротіофен може бути окисленим в сульфолан.

Номенклатура

Нумерація атомів починається з точки спряження циклів і ведеться проти годинникової стрілки. Атоми вуглецю без воднів пропускають, а гетероатоми нумеруються завжди. Здебільшого молекулу малюють так, щоб гетероатом мав мінімальний номер.Скажімо

Нумерація атомів в хіноліні
Нумерація атомів в гетрероциклах з кількома гетероатомами

Застосування

Лікарські засоби

Багато Лікарських засобів — заміщені гетероциклічні сполуки. Серед них: діазепам, оксикодон та ін. Таке використання пов'язано з тим, що багато алкалоїдів є азотвмісними гетероциклами.

Органічні розчинники

  • Піридин
  • NMP
  • ТГФ (THF)

Реагенти органічного синтезу

  • DBU
  • HBTU, HOBt, DMAP
  • Пропансультон

Див. також

Посилання

Джерела