Глава 17. Гетероциклические соединения
Гетероциклические соединения, в отличие от карбоциклических соединений содержат в составе цикла атомы отличные от углерода. К гетеро атомам относят любые не углеродные атомы, встроенные в углеродную цепь.
В предыдущих главах мы уже сталкивались с некоторыми представителями этого огромного класса органических соединений. В теме алкены, при окислении кратной связи надкислотами образовывались эпоксиды – простейшие представители насыщенных гетероциклов. Далее были циклические простые эфиры, лактоны и лактамы, дикетопипиразины и сахара в циклической форме. все вышеперечисленные гетероциклические соединения относятся к насыщенным.
В данной главе мы рассмотрим гетероаналоги ароматических соединений.
Все гетероциклические соединения различают по размеру и количеству циклов, наличию ароматической стабилизации, количеству и природе гетероатомов входящих в цикл.
Из всего многообразия ароматических гетероциклов мы рассмотрим 5-ти и 6-ти членные ароматические гетероциклические соединения содержащие один гетероатом и обзорно коснемся природных гетероциклических систем.
Номенклатура производных гетероциклических соединений отличается тем, что нумерация атомов в цикле всегда начинается с гетероатома (старшинство гетероатомов определяется их атомной массой) и увеличивается по направлению к другим ближайшим гетероатомам (если они есть), или как в производных бензола по направлению к наиболее старшей функциональной группе.
ти членные гетероциклические соединения с одним гетероатомом.
Тиофен столь же устойчив как бензол. Энергии ароматической стабилизации тиофена и бензола (в пересчете на один атом) также близки. Пиррол гораздо менее устойчив и ароматичен, особенно в сильнокислой среде.
| Соединение | Энергия ароматической стабилизации кДж/моль |
| бензол | |
| пиридин | |
| хинолин | |
| пиррол | |
| индол | |
| тиофен | |
| фуран |
Фуран скорее проявляет свойства сопряженного диена, чем ароматического соединения (вступает в реакцию диенового синтеза, с большим количеством реагентов взаимодействует по механизму 1,4-присоединения с последующим отщеплением).
Участие неподеленной пары электронов гетероатома в ароматическом секстете электронов цикл получается электрон-избыточным и реакции электрофильного замещения, присущие ароматическим соединениям, идут с ними легче и гораздо быстрее, чем с бензолом. Наиболее реакционно-способным является пиррол, фуран и тиофен чуть менее активны.
За счет избыточной электронной плотности 2-е и 5-е положения в пятичленных гетероциклах является наиболее реакционно-способными.
Если оба этих положения заняты, то электрофильная атака идет в оставшиеся положения кольца.
Бензоаналоги фурана и тиофена в природе встречаются редко, зато производных индола великое множество. Большинство из них является производными триптофана и продукта его декарбоксилирования – триптамина.
