Heterocykly
- = cyklické sloučeniny s jedním nebo více heteroatomy (zastupují v cyklu C)
- Nejčastěji O, S, N
příklady:
furan thiofen pyridin
- 2/3 organických sloučenin jsou heterocykly (sacharidy, barviva, alkaloidy, celulóza, …)
Rozdělení: podle velikosti heterocyklu a podle počtu heteroatomů
- 5-ti členné heterocykly s jedním nebo více heteroatomy
- 6-ti členné heterocykly s jedním nebo více heteroatomy
- Kondenzované heterocykly s jedním nebo více heteroatomy
Názvosloví
- Pětičlenné heterocykly s jedním heteroatomem
furan thiofen pyrrol
Aromatický charakter: do konjugovaného systému π vazeb se zapojí i volný e– pár heteroatomu → vzniká podobný π-elektronový sextet jako u benzenu → podoba s areny (heteroareny)
Porovnání aromaticity:
thiofen > pyrrol > furan
kyslík u furanu je nejelektronegativnější → nejméně zapojuje volný e– pár do konjugace → nejméně aromatický charakter
Chemické reakce
- Aromatický charakter → typická reakce (viz areny)
- Příklady:
chlorace furanu, nitrace pyrrolu, sulfonace thiofenu - Katalytická hydrogenace
furan → tetrahydrofuran
pyrrol → pyrolidin
thiofen nehydrogenuje
Pyrrol a jeho deriváty
- Čirá kapalina, chloroformový zápach
- Toxický a narkotický
- Zisk: z černouhelného dehtu
- Aromatický charakter: 6 πe– na 5 členů cyklu → větší e– hustota → snadnější než u benzenu
- Pyrrol je stavební jednotkou řady přírodních sloučenin:
Tetrapyrrolová barviva = základ je porfinová struktura (konjugovaný systém 4 pyrrolových jader v cyklu
na porfinovou strukturu jsou komplexně vázány atomy kovů
chlorofyl = zelené barvivo listů (Mg)
hemoglobin = červené krevní barvivo (Fe)
myoglobin = červené barvivo svalů (Fe)
bilirubin = žlučové barvivo (vzniká odbouráváním hemoglobinu)
vitamín B12 = (Co)
Indol
- Čistý voní po pomerančových a jasmínových květech, technický páchne
- Součást AMK tryptofanu, dále v některých hormonech, alkaloidech a indigu
- Pětičlenné heterocykly se dvěma heteroatomy
menší význam
základ řady léčiv (antipyrin, penicilíny, B1, …)
v přírodních látkách (např. AMK histidin)
- Šestičlenné heterocykly s jedním heteroatomem
Pyridin 2H pyran 4H pyran
- Nepříjemně páchnoucí olejovitá (l), z černouhelného dehtu
- K denaturaci lihu, rozpouštědlo
- Nejstabilnější heterocyklická sloučenina – stejná struktura jako benzen
volný e– pár u N se e– sextetu nezúčastní! → slabě polární charakter
Typické reakce:
katalytická adice: hydrogenace
+ 6H → piperidin (viz alkaloidy dále)
vznik solí: pyridinové soli
pyridiniumchlorid
Deriváty pyridinu
kyselina nikotinová (niacin), vitamin PP
nikotinamid (→ léčiva)
chinolin
základ jedné skupiny alkaloidů (opium, morfin, …)
isochinolin
- Šestičlenné heterocykly se dvěma heteroatomy
Pyrimidin
deriváty:
- pyrimidové báze
cytosin (C)
thymin (T) stavba nukleových kyselin
uracil (U) - kyselina barbiturová
součást hypnotik a sedativ
lze nahlížet i jako derivát
močoviny
- Heterocykly se dvěma kondenzovanými jádry
Purin = pyrimidin + imidazol
deriváty:
- purinové báze: adenin (A), guanin (G) – stavba NK
- kyselina močová
– konečný produkt přeměny purinových látek
– v moči
– součást močových kamenů