ТЕМА 6. Гетероциклические соединения. Строение и реакционная способность пятичленных ароматических гетероциклических соединений.
ПЛАН.
1. Классификация гетероциклических соединений.
2. Понятие о систематической номенклатуре гетероциклических соединений.
3. Электронное строение ароматических гетероциклов.
4. π-Избыточность и π-недостаточность ароматических гетероциклов.
5. Ацидофобность ароматических гетероциклов.
6. Кислотно-основные свойства пятичленных гетероциклических соединений.
7. Таутомерия пятичленных ароматических гетероциклических соединений.
8. Реакции электрофильного замещения у пятичленных ароматических гетероциклических соединений.
9. Таутомерия пиразолонов. Некоторые «лекарственные» производные пиразолона-3.
10.Восстановление и окисление пятичленных ароматических гетероциклов.
11.Взаимные превращения пятичленных ароматических гетероциклов. 12.Примеры лекарственных средств и биологически значимых соединений
на основе пятичленных гетероциклов.
1. Классификация гетероциклических соединений.
Гетероциклическими называются соединения циклического строения, в составе цикла которых есть, кроме атомов углерода, гетероатом (например, N, O, S и другие).
Гетероциклы классифицируют:
1) по числу атомов цикла – трехчленные, четырехчленные, пятичленные, шестичленные и так далее; термодинамически наиболее устойчивыми являются пяти- и шестичленные гетероциклы, поэтому они чаще всего присутствуют в составе природных соединений. Выделяют отдельно группу конденсированных гетероциклов, в молекулах которых два и более цикла
«сконденсированы», т.е. имеют общую связь в цикле, например, пурин, птеридин;
2) по природе и числу гетероатомов в цикле: азотсодержащие ( с одним атомом азота, с двумя и более); кислородсодержащие, серусодержащие и другие;
3) по электронному строению: насыщенные, ненасыщенные и ароматические.
Ниже даны примеры ароматических гетероциклических соединений.
РОДОНАЧАЛЬНЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ
4 3 4 3
1 2 5 1 2
4 3 4 3
5
5 1 2 6 1 2
N O S 7 N
H H
Пиррол Фуран Тиофен Индол
4 3 4 3 4 3 4 3
5 2 5 2 5 2
N N S O
H H
Пиразол Имидазол Тиазол Оксазол
4
5 3
6 N 2
5 4 5
6 3 6
7 2 7
8 1 8
4 1 9 8
3 2 7
|
N2 3 6
|
10 5
Пиридин Хинолин Изохинолин Акридин
4
3N 5
6 4 3
|
1N 5 N 5 N
1 8
2 N 7
2 N 6
1
8 1 2
|
2 N 4 N9 6 N
3 H H
3N N 6
|
5
Птеридин
Пиримидин Пурин Бензимидазол
|
10 1
8 N 2
7 N 3
6 5 4
10
|
|
H
8 N 2
7 O 3
6 5 4
феназин феноксазин
|
10
|
H
8 N 2
7 S 3
6 5 4
фенотиазин
2. Понятие о систематической номенклатуре гетероциклических соединений.
Применяются:
1) тривиальные названия (даны примеры тривиальных названий родоначальных ароматических гетероциклов);
2) систематические названия; в систематической номенклатуре часто используются тривиальные названия родоначальных структур.
Некоторые правила систематической номенклатуры:
1) структура названия соединения:
Расширенная система Ганча – Видмана.
| приставка + | основа | + | суффикс |
| природа и число гетероатомов в цикле | размер цикла | степень ненасыщенности |
2) 
|
обозначение природы и числа гетероатомов, нумерация атомов в цикле:
 |
увеличение старшинства
Гетероатомы перечисляются в порядке убывания старшинства, начиная от старшего.
Старшинство гетероатомов определяется положением соответствующего элемента в периодической системе: чем правее и выше, тем старше элемент.
Для sp2-гибридных гетероатомов старшим принято считать пиррольный.
Нумерация атомов в цикле начинается, обычно, от старшего гетероатома так, чтобы остальные гетероатомы цикла получили минимальные, по возможности, порядковые номера;
3) 
обозначение размера цикла:
| размер цикла | обозначение |
| 3 | - ир |
| 4 | - ет |
| 5 | - ол |
 6
| - ин |
| 7 | - еп |
4) 
Степень ненасыщенности:
в обозначении степени ненасыщенности нет единообразия; например, для пяти- и шестичленных ненасыщенных гетероциклов с максимальным числом некумулированных двойных связей суффикс в названии отсутствует, для насыщенных пятичленных азотсодержащих к основе добавляется суффикс – идин, для пятичленных без азота – суффикс –ан.