Гетероциклические соединения. Пятичленные и шестичленные ароматические гетероциклы с одним гетероатомом их получение и свойства.

Гетероциклическими называют соединения, молекулы которых содержат циклы, включающие наряду с атомами углерода один или несколько гетероатомов. Гетероциклы – самый многочисленный класс органических соединений, включающий около 2/3 всех известных природных и синтетических органических веществ.

Классификация.

Гетероциклы классифицируют по следующим основным признакам:

- по природе и числу гетероатомов;

- по размеру цикла;

- по степени ненасыщенности.

Наибольшее распространение имеют пяти- и шестичленные гетероциклы, содержащие в качестве гетероатомов азот, кислород и серу.

По степени ненасыщенности различают насыщенные и ненасыщенные, в том числе ароматические гетероциклы. Гетероциклынеароматического характера по своим свойствам сходны с соответствующими ациклическими соединениями (аминами, амидами, простыми и сложными эфирами и т.д.). Ароматические гетероциклические соединения по свойствам близки к бензолу. Для них, как и для бензоидных систем, наиболее характерны реакции замещения. При этом гетероатом выполняет роль «внутренней функции», определяющей скорость и направление реакций замещения.

Систематическая номенклатура гетероциклов сложна. Для многих гетероциклических соединений сохраняются тривиальные названия. Ниже приведены некоторые группы ароматических гетероциклических соединений и их тривиальные названия.

Пятичленные ароматические гетероциклы с одним гетероатомом

Пятичленные ароматические гетероциклы с двумя гетероатомами

Шестичленные ароматические гетероциклы с одним гетероатомом

Шестичленые ароматические гетероциклы с двумя гетероатомами

Далее будут рассмотрены пяти- и шестичленные ароматические гетероциклы с одним гетероатомом.

Пятичленные ароматические гетероциклы с одним гетероатомом.

Пиррол, фуран, тиофен.

При составлении названий производных пиррола, фурана и тиофена атомы цикла нумеруют, начиная с гетероатома. Положение заместителя в кольце может быть указано также буквами греческого алфавита.

Методы получения.

1) Синтез из 1,4-дикарбонильных соединений по Паалю-Кнорру.

При нагревании 1,4—дикарбонильных соединений с такими нуклеофильными реагентами, как аммиак или сульфиды, образуются соответственно производные пиррола и тиофена. Нагревание 1,4—дикарбонильных соединений в присутствии кислотного катализатора дает производные фурана.

2) Синтез пирролов по Кнорру.

Метод состоит в конденсации a-аминокетонов с b-дикарбонильными соединениями в присутствии кислотного или основного катализатора.

3) Взаимные превращения (реакция Юрьева).

При нагревании (~400⁰С) над катализатором Al₂O₃ происходят превращения фурана, пиррола и тиофена друг в друга. Практическое значение имеют получение пиррола и тиофена из фурана.