Гетероциклічні сполуки

органічна молекула

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

Зміст

Загальний описРедагувати

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).

Насичені Ненасичені
Гетероатом Нітроген Оксиген Сульфур Нітроген Оксиген Сульфур
3-х членні цикли
Назва Азиридин Оксиран Тіїран Азирин Оксирен Тіїрен
Структура            
4-х членні цикли
Назва Азетидин Окситан Тієтан Азет Оксет Тієт
Структура            
5-ти членні цикли
Назва Піролідин Тетрагідрофуран Тетрагідротіофен Пірол Фуран Тіофен
Структура            
6-ти членні цикли
Назва Піперидин Тетрагідропіран Тіан Піридин Піриліум Тіопіран
Структура            
7-ми членні цикли
Назва Азепан Оксепан Тієпан Азепін Оксопін Тієпін
Структура            
Поліциклічні
Назва Хінолін Ізохінолін Пурин Індол Ізоіндол Акридин
Структура            
3 Кількома гетероатомами (5-членні)
Назва Імідазол Піразол Оксазол Ізоксазол Тіазол Ізотіазол
Структура            
3 Кількома гетероатомами (6-членні)
Назва Піперазин Піримідин Піридазин Морфолін 1,4-Діоксан
Структура          

Хімічні властивостіРедагувати

 
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 (нітрогену) 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.

НоменклатураРедагувати

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

ЗастосуванняРедагувати

Лікарські засобиРедагувати

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 розчинникиРедагувати

  • Піридин
  • NMP
  • ТГФ (THF)

Реагенти органічного синтезуРедагувати

  • DBU
  • HBTU, HOBt, DMAP
  • Пропансультон

Див. такожРедагувати

ПосиланняРедагувати

ДжерелаРедагувати