तांदूळ. १. साधे हेटरोसायक्लिक संयुगे

हेटरोसायक्लिक यौगिकांचे वर्गीकरण.

हेटरोएटमच्या स्वरूपावर अवलंबून, ऑक्सिजन-, नायट्रोजन- आणि सल्फर-युक्त संयुगे वेगळे केले जातात. अशी संयुगे देखील आहेत ज्यात एकाच वेळी अनेक एकसारखे (Fig. 2, dioxane) किंवा भिन्न heteroatoms (Fig. 2, thiazole, oxazine) असतात. याव्यतिरिक्त, ते संतृप्त संयुगे (चित्र 1, पिपरिडाइन) आणि असंतृप्त, म्हणजे. ज्यामध्ये अनेक बॉण्ड्स असतात (चित्र 1, फुरान, पायरीडाइन, थायोफेन). रेणूमधील चक्रीय तुकड्यांच्या संख्येवर अवलंबून, मोनोन्यूक्लियर मोनोसायक्लिक संयुगे (चित्र 1) आणि अनेक चक्रे असलेले पॉलीन्यूक्लियर वेगळे केले जातात आणि चक्रे घनरूप (दोन सामान्य अणू असतात, आकृती 2, इंडोल) किंवा द्वारे जोडलेले असू शकतात. सिंगल बाँड (चित्र 2, बायपायरिडिल). मॅक्रोसायक्लिक संयुगे, तथाकथित मुकुट इथर (मुकुट इंग्रजीमुकुट) ज्यामध्ये चार पेक्षा जास्त हेटरोएटम्स आणि रिंग स्ट्रक्चरमध्ये दहा पेक्षा जास्त लिंक असतात (लिंक म्हणजे दोन रासायनिक बंधित अणूंचा एक तुकडा, (चित्र 2).

तांदूळ. 2. अधिक जटिल हेटरोसायक्लिक संयुगेचे विविध प्रकार: दोन समान (डायॉक्सेन) किंवा भिन्न (थियाझोल, ऑक्साझीन) हेटरोएटम्ससह. द्विन्यूक्लियर संयुगे: कंडेन्स्ड (इंडोल) किंवा विभक्त चक्र (बायपायरिडिल) सह. मोठ्या चक्रांसह मुकुट इथर संयुगे (मॅक्रोसायक्लिक).

हेटरोसायक्लिक यौगिकांचे नामकरण.

हेटरोसायक्लिक यौगिकांच्या मोठ्या गटासाठी, क्षुल्लक ( सेमी. पदार्थांची क्षुल्लक नावे) ऐतिहासिकदृष्ट्या विकसित झालेली नावे (उदाहरणार्थ, आकृती 1), अशी एकूण सुमारे 60 नावे आहेत. आणि इतर वर्गांच्या बहुतेक सेंद्रिय संयुगांसाठी स्वीकारल्या जाणार्‍या प्रणालीपेक्षा भिन्न आहेत. या उद्देशासाठी खास प्रस्तावित केलेल्या मुळे आणि उपसर्गांमधून, एक नाव तयार केले जाते, सहमत ऑर्डरचे निरीक्षण केले जाते. हे दोन अक्षरे असलेल्या मुळावर आधारित आहे. प्रथम अक्षरे चक्रातील दुव्यांची संख्या दर्शविते, उदाहरणार्थ, अक्षर " ir" (लॅटिन मूळ "t. मधील दोन पुनर्रचना केलेली अक्षरे ri") तीन-टर्म चक्राशी संबंधित आहे, अक्षर " नाही" (लॅटिनचा एक तुकडा ट इ ra) चार-लिंक चक्र, अक्षर " ठीक आहे" (लॅटिनचा भाग oc ta) आठ-सदस्यीय चक्रांसाठी वापरला जातो. सायकलचा आकार दर्शविणार्‍या काही इतर अक्षरांची उत्पत्ती नेहमीच तार्किकदृष्ट्या न्याय्य नसते, उदाहरणार्थ, सहा-टर्म सायकलसाठी, अक्षर " मध्ये", सामान्य हेटरोसायकल "पायराइड" च्या नावावरून घेतले आहे मध्ये" (आकृती क्रं 1).

दुसरा अक्षर हेटरोसायकल हा उच्चार संतृप्त आहे की नाही हे दर्शवितो " en', किंवा असंतृप्त अक्षर ' en"(हायड्रोकार्बन्सच्या नावांशी साधर्म्य: इ enहे en). मूळच्या समोर एक उपसर्ग ठेवलेला आहे, जो हेटरोएटमचे स्वरूप दर्शवितो: O oxa, S tia, N aza. मूळ बहुतेकदा स्वराने सुरू होत असल्याने, अंतिम "अ" सहसा उपसर्गातून वगळला जातो. परिणामी, S समाविष्ट असलेल्या संतृप्त तीन-सदस्यीय रिंगला थिरान (चित्र 3A) म्हणतात: “ ti-" संक्षिप्त उपसर्ग "थियो-", मूळचा भाग " ir"तीन-मुदतीचे चक्र दर्शवते, आणि मूळचा दुसरा भाग" en» संतृप्त कंपाऊंडशी संबंधित आहे. त्याचप्रमाणे, तीन-सदस्य असलेल्या ओ-असतृप्त रिंगला ऑक्सिरीन (चित्र 3B) म्हणतात. जर हेटरोसायकलमध्ये अनेक हेटरोएटम्स असतील तर त्यांची स्थिती संख्यात्मक निर्देशांक वापरून दर्शविली जाते, ज्यांनी आधी चक्रातील अणूंची संख्या केली होती आणि अशा अणूंची संख्या डाय-, ट्राय- इत्यादी उपसर्गांद्वारे दर्शविली जाते, उदाहरणार्थ, 1,3,5-ट्रायझिन (Fig. 3B). वेगवेगळे हेटरोएटम्स असल्यास, ते खालील क्रमाने नमूद केले जातात: O > S > N (हा स्थापित क्रम अनियंत्रित आहे आणि रासायनिक गुणधर्मांशी संबंधित नाही). नावाच्या शेवटी, रिंग आकार आणि असंतृप्तता दर्शविण्यासाठी रूट वापरला जातो, उदाहरणार्थ, 1,2,6-ऑक्सडियाझिन (चित्र 3E). N-युक्त चक्रांसाठी मुळे लिहिण्याचा मार्ग वर वर्णन केलेल्या पेक्षा थोडा वेगळा आहे, जो विशेषतः निर्धारित केला आहे, उदाहरणार्थ, रूट " मध्ये» 1,2,6-oxdiazine (Fig. 3D) नावात सहा-सदस्यीय आणि असंतृप्त रिंग दोन्ही दर्शवते.

पद्धतशीर नावे संकलित करण्याचे नियम कोणत्याही हेटरोसायक्लिक यौगिकांना लागू आहेत, ज्यामध्ये क्षुल्लक नावे आहेत, उदाहरणार्थ, क्षुल्लक नाव क्विनोलिन (चित्र 3F) असलेल्या बायसायक्लिक कंपाऊंडला पद्धतशीर नाव बेंझाझिन आहे. पद्धतशीर नावांच्या जटिल प्रणालीऐवजी, केमिस्ट सहसा क्षुल्लक नावांवर आधारित एक सोपी प्रणाली वापरतात: ते रेणूमधील क्षुल्लक नावाचा तुकडा “विलग” करतात आणि डिजिटल निर्देशांक वापरून पर्यायांची स्थिती दर्शवतात. 8-हायड्रॉक्सीक्विनोलिन हे नाव बनलेले आहे. अशा प्रकारे (चित्र 3 जी).

तांदूळ. 3. हेटरोसायक्लिक संयुगांची पद्धतशीर नावे(नरक). पद्धतशीर आणि क्षुल्लक नावांची तुलना (ई). नावाच्या रचनेत क्षुल्लक शब्दाचा वापर (G). 8-हायड्रॉक्सीक्विनोलीन (जी) मध्ये, दोन कार्बन अणू एकाच वेळी दोन चक्रांशी संबंधित नाहीत, कारण त्यांना पर्याय असू शकत नाहीत.

हेटरोसायक्लिक यौगिकांचे रासायनिक गुणधर्म.

तीन- आणि चार-सदस्य असलेल्या हेटरोसायकल ताणलेल्या प्रणाली आहेत; ते रिंग-ओपनिंग प्रतिक्रियांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत. इथिलीन ऑक्साईड (150 डिग्री सेल्सिअस आणि 2 एमपीएच्या दाबावर) इथिलीन ग्लायकॉल (चित्र 4A) तयार करण्यासाठी हायड्रोलायझ केले जाते. अल्कोहोलसह ओ-युक्त ताणलेल्या रिंगांच्या प्रतिक्रियेमुळे ओएच ग्रुप आणि इथर बॉन्ड (सेलोसॉल्व्ह, अंजीर 4B) सह संयुगे निर्माण होतात आणि जेव्हा त्यांना हायड्रोजन हॅलाइड्सने हाताळले जाते, तेव्हा हॅल आणि ओएच ग्रुप असलेली संयुगे तयार होतात (हॅलोहाइड्रेन्स, अंजीर 4C). एन-युक्त ताणलेल्या रिंग हायड्रोजन हॅलाइड्सवर प्रतिक्रिया देऊन हॅलोअल्किलामाइन्स तयार करतात (चित्र 4d).

तांदूळ. 4. पाच- आणि सहा-सदस्य असंतृप्त हेटरोसायक्लिक संयुगे, तसेच त्यांचे डेरिव्हेटिव्ह्ज आहेत सुगंध, म्हणून, त्यांचे रासायनिक वर्तन विविध परिवर्तनांदरम्यान सुगंधी संयुगे (बेंझिन डेरिव्हेटिव्ह) च्या गुणधर्मांसारखे असते, चक्रीय तुकडा तुलनेने स्थिर असतो आणि रिंगच्या कार्बन अणूंवरील एच अणू, बेंझिनप्रमाणे, विविध गटांद्वारे बदलले जाऊ शकतात ( सेमी. रसायनशास्त्र ऑर्गेनिक). सल्फोनेशन (Fig. 5A), नायट्रेशन (Fig. 5B), आणि acylation (Fig. 5C,D) झाल्यावर, H अणू संबंधित गटांद्वारे बदलले जातात, तर चक्र अपरिवर्तित राहते. तथापि, अशा संयुगांमध्ये चक्रीय तुकड्यांची स्थिरता बेंझिन रिंगपेक्षा कमी असते, म्हणून सर्व प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया सौम्य परिस्थितीत चालते.

तांदूळ. ५. प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाहेटरोसायक्लिक यौगिकांमध्ये: ए सल्फोनेशन, बी नायट्रेशन, सी, डी एसिटिलेशन. बेंझिन रिंगमधील प्रतिस्थापन प्रतिक्रियांप्रमाणे, चक्रीय तुकडा अपरिवर्तित राहतो.

6 लागतात आर- इलेक्ट्रॉन्स ( सेमी.सुगंधीपणा). प्रत्येक दुहेरी बाँड दोन बाँडने बनलेला असतो ( सेमी. ORBITALS), पहिला दोन बनतो s-दोन शेजारच्या अणूंचा इलेक्ट्रॉन, आणि दुसरा एका जोडीने तयार होतो आर-इलेक्ट्रॉन्स (पायरीडिन सायकलच्या आत ठिपक्यांद्वारे दर्शविलेले, चित्र 6A). पायरीडाइनमधील सहा-इलेक्ट्रॉन प्रणाली पाचद्वारे तयार होते आर-कार्बन अणूंचे इलेक्ट्रॉन (काळे ठिपके) आणि एक आर-नायट्रोजन (निळा बिंदू) पासून इलेक्ट्रॉन. परिणामी, नायट्रोजनची एकमात्र इलेक्ट्रॉन जोडी (लाल ठिपके) सुगंधी प्रणालीच्या निर्मितीमध्ये भाग घेत नाही, म्हणून, असा नायट्रोजन अणू दाता-स्वीकारणारा बाँड (अमाइन्स) तयार करण्यासाठी दाता (दान करणारे इलेक्ट्रॉन) असू शकतो. समान मालमत्ता आहे). बहुतेकदा अशा दाताला लुईस बेस म्हणतात, कारण ते बेसचे वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म प्रदर्शित करते: ते खनिज ऍसिडसह स्थिर लवण बनवते (चित्र 6A), जे जटिल संयुगे आहेत. क्विनोलिन सारखेच वागते (चित्र 6B), ज्याला पायरीडाइनचे व्युत्पन्न मानले जाऊ शकते. बेसचे गुणधर्म 8-हायड्रॉक्सीक्विनोलीन (Fig. 3G) मध्ये सर्वात जास्त उच्चारले जातात. हे कंपाऊंड बहुतेक धातूंचे आयन मजबूतपणे बांधते, दोन O अणूंसह धातूच्या अणूचे दोन पारंपरिक रासायनिक बंध आणि N अणूंसह दोन दाता-स्वीकारणारे बंध तयार करतात. अशा संकुलांना चेलेट (ग्रीक चेले क्लॉ) किंवा पंजा म्हणतात. 8-हायड्रॉक्सीक्विनोलीनचा हा गुणधर्म विश्लेषणात्मक रसायनशास्त्रात धातूंच्या परिमाणात्मक निर्धारासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो.

तांदूळ. 6. कॉम्प्लेक्स सॉल्टची निर्मितीसहा-सदस्यीय एन-युक्त हेटरोसायकल (ए, बी) च्या सहभागासह. मेटल आयनचे चेलेट कॉम्प्लेक्स (बी).

सहा-सदस्यांपासून पाच-सदस्य N-युक्त असंतृप्त हेटरोसायकल (पायरोल, अंजीर 7) वर गेल्यावर, परिस्थिती बदलते. या प्रकरणात, नायट्रोजनची एकमात्र इलेक्ट्रॉन जोडी (चित्र 7, लाल ठिपके) सहा-इलेक्ट्रॉन सुगंधी प्रणालीच्या निर्मितीमध्ये गुंतलेली असते आणि दाता-स्वीकारक बंधाच्या निर्मितीमध्ये भाग घेऊ शकत नाही, परिणामी, अम्लीय गुणधर्म N-H बंध स्पष्टपणे प्रकट होतात: हायड्रोजन धातूने बदलले जाऊ शकते (चित्र 7). अशा धातूचे डेरिव्हेटिव्ह हे अल्काइल (Fig. 7A) किंवा acetyl गट (Fig. 7B) नायट्रोजनमध्ये जोडण्यासाठी सोयीस्कर मध्यवर्ती आहेत.

दोन एन अणू असलेले पाच-सदस्य इमिडाझोल हेटरोसायकल (चित्र 7C) देखील एक सुगंधी संयुग आहे 6 आर- इलेक्ट्रॉन्स. विशेष म्हणजे यात आम्लीय आणि मूलभूत दोन्ही गुणधर्म आहेत. N-H गटातील N अणू ऍसिडच्या रूपात प्रतिक्रिया देऊ शकतो, त्याचप्रमाणे pyrrole (Fig. 7A, B), दुसरा N अणू गुणधर्मांमध्ये pyridine मधील समान अणूसारखा दिसतो, तो Fig मध्ये दर्शविलेल्या प्रतिक्रियांद्वारे दर्शविला जातो. 6अ.

तांदूळ. ७. पाच-सदस्य असलेल्या पायरोल हेटरोसायकलचे ऍसिड गुणधर्म(अ, ब). इमिडाझोल (बी) मध्ये अम्लीय आणि मूलभूत गुणधर्मांचे संयोजन. इमिडाझोलमधील दोन एन अणू आणि त्यांचे इलेक्ट्रॉन वेगवेगळ्या रंगांनी चिन्हांकित आहेत.

हेटरोसायक्लिक संयुगे विविध संक्षेपण प्रक्रिया वापरून प्राप्त केले जातात जे रिंग बंद होण्याच्या अवस्थेतून जातात (चित्र 8A-B). इच्छित दिशेने अशा प्रतिक्रियांचा प्रवाह या वस्तुस्थितीमुळे उत्तेजित होतो की परिणामी, तुलनेने स्थिर हेटेरोरोमॅटिक संयुगे तयार होतात. काही हेटरोसायक्लिक संयुगे समान रचनांच्या संयुगेच्या आधारे प्राप्त होतात. फुरफुरल (Fig. 8d, furfural एक सुस्थापित क्षुल्लक नाव आहे जे चुकीच्या पद्धतीने रचना प्रतिबिंबित करते, अधिक योग्यरित्या, furfural) च्या decarbonylation (CO काढून टाकणे) द्वारे प्राप्त होते. फुरानचे हायड्रोजनेशन टेट्राहायड्रोफुरन (चित्र 8E) बनते.

तांदूळ. 8. हेटेरोसायक्लिक संयुगे मिळविण्याच्या पद्धती

असंतृप्त पाच-सदस्य असलेल्या हेटरोसायकलमध्ये, चक्रीय तुकडा (चित्र 9) न बदलता एक हेटरोएटम दुसर्‍याने बदलला जातो.

तांदूळ. ९. पाच-सदस्य असलेल्या हेटरोसायकलची परस्पर रूपांतरणे

नैसर्गिक उत्पादनांवर प्रक्रिया करून अनेक हेटरोसायक्लिक संयुगे मिळवले जातात. पायरोल आणि इंडोल (चित्र 2) कोळशाच्या टारमध्ये आढळतात, कोळशाच्या कोकिंगच्या उत्पादनांमधून थायोफेन काढले जाते आणि तेल शेलचे थर्मल विघटन होते, काही प्रकारच्या लाकडाच्या कोरड्या डिस्टिलेशनच्या उत्पादनांपासून फ्युरान वेगळे केले जाते. Pyridine (Fig. 1) कोळसा डांबर, लाकूड आणि कुजून रुपांतर झालेले वनस्पतिजन्य पदार्थ (सरपणासाठी याचा वापर होतो) कोरड्या डिस्टिलेशन उत्पादने पासून प्राप्त होते. Furfural (Fig. 8) पातळ खनिज ऍसिडच्या उपस्थितीत वनस्पती सामग्री (कॉर्न कॉब, ओट आणि तांदूळ भुसे) च्या हायड्रोलिसिसद्वारे प्राप्त होते.

जैविक प्रक्रियांमध्ये हेटरोसायक्लिक यौगिकांचा सहभाग.

युरेसिल, थायमिन आणि सायटोसिन ही तीन संयुगे, जे नायट्रोजन युक्त पायरीमिडीन हेटरोसायकलचे डेरिव्हेटिव्ह आहेत (चित्र 10, कंसात), तसेच प्युरिन हेटरोसायकलचे दोन डेरिव्हेटिव्ह (चित्र 10, कंसात) एडेन आणि ग्वानीन भाग आहेत. न्यूक्लिक अॅसिडचे, डीएनए आणि आरएनएच्या पॉलिमेरिक साखळीसह या हेटरोसायकलच्या बदलाचा क्रम सजीवांच्या सर्व आनुवंशिक माहिती आणि प्रथिने रेणू एकत्र करण्याची पद्धत निर्धारित करते.

अंजीर.१०. हेटेरोसायक्लिक संयुगेजे न्यूक्लिक अॅसिड बनवतात

प्रथिनांच्या निर्मितीमध्ये सामील असलेल्या काही अमीनो ऍसिडस् (चित्र 11) मध्ये हेटरोसायक्लिक तुकडे देखील असतात: ट्रिप्टोफॅनमध्ये एक इंडोल तुकडा (चित्र 2) समाविष्ट असतो, हिस्टिडाइनमध्ये इमिडाझोल चक्र (चित्र 7), प्रोलाइन एक पायरोलिडाइन डेरिव्हेटिव्ह असते.

अनेक जैविक दृष्ट्या सक्रिय पदार्थांच्या संरचनेत हेटरोसायकलचे तुकडे आढळतात; सर्वाधिक वापरल्या जाणार्‍या औषधांपैकी 60% पेक्षा जास्त हेटेरोसायक्लिक संयुगे आहेत. चार-सदस्यांचे चक्र azetidinone (Fig. 11) प्रतिजैविक पेनिसिलिन आणि सेफॅलोस्पोरिनचा भाग आहे, एस्कॉर्बिक ऍसिड (व्हिटॅमिन सी) मध्ये एक फुरान हेटरोसायकल आहे, दुसर्या व्हिटॅमिन निकोटीनामाइडमध्ये पायरीडिनचा तुकडा समाविष्ट आहे, कॅफिनचा रेणू "आधारावर" आहे. पूर्वी नमूद केलेले प्युरीन (चित्र 10).

तांदूळ. अकरा हेटरोसायक्लिक संयुगांच्या तुकड्यांची उपस्थितीजैविक दृष्ट्या महत्त्वाच्या रेणूंच्या संरचनेत

सर्व यौगिकांसाठी (अंजीर 10), ऍझेटिडिनोनचा अपवाद वगळता, क्षुल्लक नावे दिली जातात, जी पद्धतशीर नामकरणाचे नियम तयार करण्यापूर्वी स्थापित आणि वापरात आली होती.

हेटरोसायक्लिक यौगिकांचा वापर.

Dioxane (Fig. 2) आणि tetrahydrofuran (Fig. 8) मोठ्या प्रमाणावर सेंद्रिय संश्लेषणात उच्च ध्रुवीय सॉल्व्हेंट्स म्हणून वापरले जातात.

Furfural (Fig. 8) हे furan (Fig. 8), tetrahydrofuran, तसेच विशिष्ट औषधांच्या (furatsilin) ​​संश्लेषणासाठी प्रारंभिक उत्पादन आहे.

अम्लीय माध्यमात फरफुरलच्या संक्षेपण दरम्यान, पॉलिमरिक उत्पादने (फुरन रेजिन्स) तयार होतात, रचनामध्ये फेनोलिक रेजिनसारखे दिसतात, सीएच 2 मिथिलीन गट हेटरोसायकल (चित्र 12A) जोडतात. जेव्हा असे रेजिन ऍसिड उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत गरम केले जातात (उदाहरणार्थ, टोल्यूनेसल्फोनिक ऍसिड), क्रॉस-लिंकच्या निर्मितीसह दुहेरी बंध उघडले जातात, परिणामी, पॉलिमर अघुलनशील अवस्थेत जातो, ज्यामुळे ते वापरता येते. विविध भरलेल्या प्रेस सामग्रीच्या निर्मितीमध्ये एक बाईंडर: काच आणि कार्बन प्लास्टिक, लाकूड फायबर बोर्ड इ. घन अवस्थेत, फुरान पॉलिमर हे रासायनिक प्रतिरोधक पदार्थ असतात (300°C पर्यंत), जे त्यांना गंज-प्रतिरोधक आणि आग-प्रतिरोधक सीलंट आणि मास्टिक्स म्हणून वापरण्याची परवानगी देतात.

सुगंधी टेट्रामाइन्स (4 एमिनो गट) च्या सुगंधी डायकार्बोक्झिलिक ऍसिडच्या एस्टरसह घनीभूत झाल्यावर ( सेमी. ESTERS), पॉलिमर तयार होतात, ज्याच्या संरचनेत बेंझिमिडाझोलचे तुकडे संश्लेषणादरम्यान दिसतात (चित्र 12B). अशा पॉलिमर, ज्याला पॉलीबेन्झिमिडाझोल म्हणतात, उच्च शक्ती आणि उष्णता प्रतिरोधक (500 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत) असतात, ते फिल्म्स, फायबर (व्यापार नाव ARMOS आणि RUSAR), प्रबलित प्लास्टिक तयार करण्यासाठी वापरले जातात.

तांदूळ. 12. साखळीमध्ये हेटरोसायक्लिक तुकड्यांचा समावेश असलेले पॉलिमर: फुरान पॉलिमर (A), पॉलीबेन्झिमिडाझोल (B).

बेंझिमिडाझोल डेरिव्हेटिव्ह हे औषधांचा भाग आहेत (डिबाझोल).

Indole (Fig. 2) परफ्यूम उद्योगात आणि विशिष्ट औषधांच्या (इंडोमेथेसिन) निर्मितीमध्ये गंध निवारक म्हणून वापरले जाते.

मिखाईल लेवित्स्की

डॉ. घटक (हेटरोएटम्स). नायब. म्हणजे, सायकल टू-रीखमध्ये N, O, S समाविष्ट आहे. यामध्ये अनेक, n समाविष्ट आहेत. ; ते न्यूक्लिक अॅसिड्स इत्यादींमध्ये संरचनात्मक तुकड्यांच्या स्वरूपात समाविष्ट केले जातात. हेटरोसायक्लिक संयुगे हे ऑर्गचे सर्वात असंख्य वर्ग आहेत. कनेक्शन, अंदाजे समावेश. सर्व ज्ञात निसर्गाचे 2/3. आणि सिंथेटिक. org. .

नामकरण.नामांकनाच्या नियमांनुसार, सर्वात महत्वाच्या हेटरोसायक्लिक यौगिकांसाठी, त्यांची क्षुल्लक नावे ठेवली जातात, उदाहरणार्थ. (फॉर्म I), (II), (III). पद्धतशीर नाव मोनोसायक्लिक म्हणजेच, सायकलमध्ये 3 ते 10 पर्यंत असतात, ते मुख्य हेटेरोसायक्लिक यौगिकांसाठी असलेल्या मुळांसह हेटरोएटम्स (N-aza, O-oxa, S-thia, P-phospha, इ.) दर्शविणारे उपसर्ग एकत्र करून तयार होतात. टेबल मध्ये सूचीबद्ध आहेत. असंतृप्तपणाची डिग्री. हेटरोसायकल नावात प्रतिबिंबित होते. मुळे किंवा उपसर्गांच्या मदतीने "डायहायड्रो" (दोन जोडलेले), "टेट्राहाइड्रो", "पेरहायड्रो", इ. पद्धतशीर उदाहरणे नावे: (IV), थायरीन (V), वितळते (VI), 1,3-डायॉक्सोलेन (VII), perhydropyrimidine (VIII).

सायकलमध्ये 11 किंवा अधिक सदस्य असलेल्या हेटरोसायक्लिक संयुगांसाठी, ब्रिज्ड आणि काही कंडेन्सर. प्रणाली, "a" -नामकरण वापरले जाते, ज्याच्या नियमांनुसार नावाचा पहिला घटक वापरला जातो. हेटरोएटम दर्शवितो, आणि दुसरा म्हणतात. , जे m. b. जर आपण असे गृहीत धरले की हेटरोसायक्लिक कंपाऊंडच्या f-le मध्ये सर्व heteroatoms C, CH किंवा CH 2 गटांनी बदलले आहेत, उदाहरणार्थ. 1,5-डायझाबायसायक्लो (Xill). या प्रकारच्या हेटरोसायक्लिक यौगिकांच्या नावासाठी, पारंपारिक नावे देखील वापरली जातात, उदाहरणार्थ. पेंटाडेकॅनॉलाइड (XIV), 18-क्राउन-6-इथर (XV).

नामांकनानुसार हेटरोसायक्लिक संयुगांची नावे संकलित करण्यासाठी वापरलेली मुळे

रासायनिक गुणधर्म. 3- आणि 4-मेम्बर्ड हेटरोसायक्लिक यौगिकांसाठी, ताणलेली रिंग सहजपणे उघडली जाते. 5- आणि 6-सदस्य असंतृप्त. heterocycles (हेटरोसायक्लिक संयुगे सर्वात असंख्य प्रकार), एक बंद संयुग्मित बाँड प्रणाली to-rykh समाविष्टीत आहे (4m + 2), सुगंधी आहे. वर्ण (Hückel चा नियम) आणि म्हणतात. heteroaromatic कनेक्शन त्यांच्यासाठी, तसेच benzoid सुगंधी साठी. conn., नायब. वैशिष्ट्यपूर्ण p-tion प्रतिस्थापन. या प्रकरणात, हेटरोएटम "अंतर्गत" फंक्शनची भूमिका बजावते जे अभिमुखता निर्धारित करते, तसेच डिकॉम्पच्या क्रियेसाठी रिंगवर सक्रिय किंवा निष्क्रिय प्रभाव देखील ठरवते. .

हेटेरोआरोमॅटिक conn i-रिडंडंट आणि कमतरता मध्ये विभागलेले. पहिल्यामध्ये एक हेटेरोएटमसह 5-सदस्यीय हेटरोसायक्लिक संयुगे समाविष्ट आहेत, ज्यामध्ये सेक्सेट पाच चक्रांमध्ये डिलोकलाइज केले जाते, ज्यामुळे त्यांची वाढ होते. इलेक्ट्रिकच्या संबंधात एजंट सहा सह 6-सदस्य असलेल्या हेटरोसायकल दुर्मिळ मानल्या जातात, टू-राई वितरीत केल्या जातात, जसे की, सहा रिंग दरम्यान, परंतु एक किंवा अनेक. त्यापैकी y पेक्षा जास्त असलेले हेटेरोअटम्स आहेत . अशा Comm. प्रतिक्रियेद्वारे आठवण करून द्या. क्षमता व्युत्पन्न

हेटरोसायक्लिक संयुगे

हेटरोसायक्लिक संयुगे अशी संयुगे असतात ज्यांच्या रचनामध्ये रिंग (चक्र) असतात, ज्याच्या निर्मितीमध्ये, कार्बन अणूंव्यतिरिक्त, इतर घटकांचे अणू देखील भाग घेतात.

हेटरोसायकलचा भाग असलेल्या कार्बन अणूंव्यतिरिक्त इतर घटकांच्या अणूंना हेटरोएटम म्हणतात. नायट्रोजन (एन), ऑक्सिजन (ओ), आणि सल्फर (एस) हेटरोएटॉम्स हेटरोसायकलमध्ये वारंवार आढळतात.

हेटरोसायकलचे वर्गीकरण

1. चक्रातील अणूंच्या एकूण संख्येनुसार: तीन-, चार-, पाच-, सहा-सदस्य चक्र इ.

2. हेटरोएटमच्या स्वभावानुसार: ऑक्सिजन-, नायट्रोजन-, सल्फर-, फॉस्फरस-युक्त

3. हेटरोएटम्सच्या संख्येनुसार: सायकलमध्ये 1.2 किंवा अधिक

4. चक्रांच्या संपृक्ततेच्या डिग्रीनुसार

5. चक्रांच्या संख्येनुसार

नायट्रोजन, ऑक्सिजन आणि सल्फर असलेली पाच आणि सहा-सदस्यीय हेटरोसायकल सर्वात महत्त्वाची आहेत. हे चक्र सर्वात सहजपणे तयार केले जातात आणि मोठ्या सामर्थ्याने दर्शविले जातात. हे कमी झालेल्या हेटरोएटॉम्सचे बाँड कोन कार्बनच्या बाँड कोनापेक्षा थोडे वेगळे आहेत या वस्तुस्थितीमुळे आहे. संपृक्ततेच्या डिग्रीनुसार, हेटरोसायक्लिक संयुगे संतृप्त, असंतृप्त आणि सुगंधित असू शकतात. हेटरोसायक्लिक संयुगे हे विशेष लक्षात घ्या, जे त्यांच्या गुणधर्मांमध्ये इतर सर्व चक्रीय आणि ऍसायक्लिक यौगिकांपेक्षा भिन्न आहेत, त्यांच्या स्थिरतेमध्ये आणि प्रतिक्रियांमध्ये बेंझिन आणि त्याच्या डेरिव्हेटिव्हसारखे दिसतात. हे सुगंधित हेटरोसायक्लिक संयुगे आहेत.

हेटरोसायक्लिक यौगिकांना खूप महत्त्व आहे. त्यापैकी अनेक महत्वाच्या औषधांचा आधार आहेत, प्रथिने बनविणारे काही अमीनो ऍसिड तयार करण्यात गुंतलेले आहेत. हेटरोसायकल हे न्यूक्लिक अॅसिडचे संरचनात्मक घटक आहेत, ते क्लोरोफिल, हिमोग्लोबिन सारख्या नैसर्गिक रंगीत पदार्थांचा आधार बनतात.

सुगंधी हेटेरोसायक्लिक संयुगे

सुगंधित हेटरोसायक्लिक यौगिकांमध्ये, केवळ खालील हेटरोएटम्स आढळतात: नायट्रोजन, ऑक्सिजन आणि सल्फर. कार्बन व्यतिरिक्त ते एकमेव घटक आहेत जे π बंध तयार करू शकतात आणि म्हणून सुगंधी केंद्रकांच्या बांधकामात भाग घेतात.

एक heteroatom सह पाच-सदस्य heterocycles

एक heteroatom सह सर्वात महत्वाचे पाच-सदस्य heterocycles आहेत:

इंडोल (बेंझपायरोल) हे फ्युज्ड हेटरोसायक्लिक कंपाऊंडचे उदाहरण आहे, ज्यामध्ये बेंझिन आणि पायरोल रिंग असते ज्यामध्ये एक सामान्य सांधे असते.

पायरोल डेरिव्हेटिव्ह मोठ्या प्रमाणावर निसर्गात वितरीत केले जातात. पायरोल स्वतः दुर्मिळ आहे. हे कोळसा डांबर आणि हाडांच्या तेलामध्ये आढळते. अनेक पायरोल आणि इंडोल डेरिव्हेटिव्ह्ज कृत्रिमरित्या प्राप्त केले गेले आणि औद्योगिक सेंद्रिय संश्लेषणात महत्त्वपूर्ण स्थान घेतले: रंग, औषधे, प्लास्टिक. इंडोल हा अत्यावश्यक अमीनो आम्ल ट्रिप्टोफॅनचा एक संरचनात्मक घटक आहे.

एका हेटरोएटमसह सहा-सदस्यीय हेटरोसायकल

एक नायट्रोजन हेटरोएटम असलेली सर्वात महत्त्वाची सहा-सदस्यीय हेटरोसायकल म्हणजे पायरीडाइन. पायरीडाइन सोबत, कंडेन्स सिस्टम ज्यामध्ये पायरीडाइन न्यूक्लियस एक किंवा दोन बेंझिन न्यूक्लियससह एकत्र केले जातात त्यांना खूप महत्त्व आहे. उदाहरणार्थ, क्विनोलिन.

पाच-सदस्यीय आणि सहा-सदस्यीय हेटरोसायकल दोन हेटरोएटम्ससह

नायट्रोजन-युक्त हेटरोसायकलमध्ये, दोन नायट्रोजन अणू अगदी जवळ असू शकतात आणि एक किंवा दोन CH गटांनी (1,2-, 1,3- आणि 1,4- व्यवस्था) वेगळे केले जाऊ शकतात.

प्युरिन ही एक जटिल हेटरोसायक्लिक प्रणाली आहे ज्यामध्ये दोन फ्यूज्ड हेटरोसायकल असतात: पायरीमिडीन आणि इमिडाझोल.

सुगंधीपणाचे निकष

1. सपाट चक्रीय प्रणाली

2. बंद, संयुग्मित प्रणाली, चक्राच्या सर्व अणूंना आलिंगन देते

3. संयुग्मनात सामील असलेल्या इलेक्ट्रॉनची संख्या 4n+2 आहे, जिथे n=0,1,2,3,… (n ही चक्रांची संख्या आहे)

एका रिंगसह हेटरोसायक्लिक यौगिकांमध्ये, 6 इलेक्ट्रॉन संयुग्मनमध्ये गुंतलेले असतात

योजनेनुसार बेंझिनची रचना

पायरीडिन. बेंझिनच्या बाबतीत, pyridine चे सुगंधी वर्ण सहा पी-इलेक्ट्रॉन (सुगंधी सेक्सटेट) च्या संयोगामुळे आहे, प्रत्येक रिंग अणूमधून एक. नायट्रोजन अणू (पायरीडाइन) बेंझिनमधील कार्बन अणूंप्रमाणेच sp 2 -हायब्रिडाइज्ड ऑर्बिटल्सद्वारे दोन समीप कार्बन अणूंशी जोडलेले आहे. पायरीडाइनमधील इंटरॅटोमिक सी-सी अंतर एकमेकांच्या बरोबरीचे असतात आणि बेंझिन रिंगमधील सी-सी अंतरांइतकेच असतात; C-N अंतर हे संयुग्मित नसलेल्या रेणूंमधील समान अंतरांपेक्षा खूपच लहान असतात. नायट्रोजनच्या sp 2 -AO वर सामायिक न केलेली इलेक्ट्रॉन जोडी संयुगात भाग घेत नाही. तीच पायरीडाइनचे मुख्य गुणधर्म ठरवते.

पायरोल. एकल π-इलेक्ट्रॉन प्रणाली तयार करण्यासाठी कार्बनचे चार p-इलेक्ट्रॉन आणि नायट्रोजनचे दोन एकटे इलेक्ट्रॉन प्रति pz-AO यांच्या संयोगाने पायरोलचा सुगंधित सेक्सेट तयार होतो. या प्रकरणात नायट्रोजन अणूला पायरोल म्हणतात.

हेटरोएटमच्या उपस्थितीमुळे इलेक्ट्रॉन घनतेचे असमान वितरण होते. हेटरोएटमचा प्रभाव सुगंधित सेक्सटेटमध्ये एक किंवा दोन पी-इलेक्ट्रॉन योगदान देतो यावर अवलंबून असतो. पायरीडाइन आणि पायरोल रेणूंमधील इलेक्ट्रॉन घनता वितरण, बाँडची लांबी आणि बाँड कोन आकृतीमध्ये दर्शविले आहेत. नायट्रोजनची विद्युत ऋणात्मकता कार्बनपेक्षा जास्त असल्याने, पायरीडाइनमध्ये इलेक्ट्रॉनची घनता नायट्रोजन अणूवर वाढते आणि सायकलच्या उर्वरित अणूंवर कमी होते, मुख्यतः 2,4 आणि 6 मधील अणूंवर.

सुगंधी संयुगात पायरोल नायट्रोजन अणूच्या एकाकी इलेक्ट्रॉनच्या जोडीच्या सहभागामुळे, हेटरोएटम इलेक्ट्रॉनमध्ये गरीब होतो. हेटरोएटम (α पोझिशन्स) च्या समीप असलेले CH गट इलेक्ट्रॉनमध्ये लक्षणीयरीत्या समृद्ध असतील आणि त्यामुळे दूरच्या CH गटांपेक्षा (β पोझिशन्स) इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियांमध्ये अधिक प्रतिक्रियाशील असतील.

पायरीमिडीनदोन पायरीडिन नायट्रोजन अणू समाविष्टीत आहे, आणि इमिडाझोलआणि प्युरीनपायरोल आणि पायरीडिन नायट्रोजन अणू आहेत. हे या संयुगांचे आम्ल-बेस गुणधर्म निर्धारित करते.

पायरोल. रंगहीन द्रव, पाण्यात थोडासा विरघळणारा, वेगाने ऑक्सिडायझ होतो आणि हवेत गडद होतो. पावती:

1. अल 2 ओ 3 उत्प्रेरक (युरिव्ह सायकल) च्या उपस्थितीत 400-450 पर्यंत गरम केल्यावर फुरान, थायोफेन आणि पायरोल एकमेकांमध्ये बदलू शकतात.

2. गरम केलेल्या katFe 2 O 3 मधून C 2 H 2 आणि NH 3 यांचे मिश्रण पार करून पायरोल तयार होते.

रासायनिक गुणधर्म

1. पायरोल किंचित अम्लीय गुणधर्म प्रदर्शित करते, क्षारीय मी किंवा टी वर खूप मजबूत तळांसह प्रतिक्रिया देते.

2. प्रतिस्थापन प्रतिक्रियांमध्ये बेंझिन प्रवेश करण्यापेक्षा सोपे. हेटरोएटमच्या उपस्थितीमुळे इलेक्ट्रॉन घनतेचे वितरण असे आहे की नायट्रोजन अणूच्या संदर्भात अल्फा पोझिशन्स सर्वात प्रतिक्रियाशील असतात.

3. सौम्य परिस्थितीत (Zn+HCl) कमी केल्यावर, पायरोलचे पायरोलिनमध्ये रूपांतर होते. जोरदार घट (उदाहरणार्थ, 200 वर निकेलच्या उपस्थितीत हायड्रोजनेशन) टेट्राहाइड्रोपायरोल (पायरोलिडाइन) तयार होण्यास कारणीभूत ठरते.

रिंग संयुग्मन प्रणाली (पायरोल नायट्रोजन) मध्ये एकाकी इलेक्ट्रॉन जोडीच्या सहभागामुळे पायरोलचे मुख्य गुणधर्म व्यावहारिकपणे प्रकट होत नाहीत. pyrrole - pyroline - pyrrolidine या मालिकेत, मूलभूतता वाढते.

पायरोलचा गाभा आणि त्याचे काही डेरिव्हेटिव्ह हे सर्वात महत्त्वाच्या जैविक आणि जैवरासायनिक रचनांचा भाग आहेत. उदाहरणार्थ. पायरोल रिंग पोर्फिन आणि जेमाचा भाग आहेत. जेव्हा ते शरीरात नष्ट होतात, तेव्हा "रेखीय" टेट्रापायरोल तयार होतात, ज्याला पित्त रंगद्रव्ये (बिलीव्हरडिन, बिलीरुबिन, स्टेरकोबिलिन इ.) म्हणतात. रंगद्रव्यांचे प्रमाण काविळीचा प्रकार आणि रोगाची कारणे (अडथळा कावीळ, व्हायरल हेपेटायटीस इ.) ठरवते.

पायरीडिन. वैशिष्ट्यपूर्ण अप्रिय गंध असलेले रंगहीन द्रव, कोणत्याही प्रमाणात पाण्याने मिसळता. पावती:

1. कोळशाच्या डांबरापासून काढणे

2. हायड्रोसायनिक ऍसिड आणि ऍसिटिलीनपासून संश्लेषण

रासायनिक गुणधर्म

1. पायरीडाइनमध्ये मूलभूत गुणधर्म आहेत, कारण मध्ये PYRIDINE नायट्रोजन अणू असतो, काही प्रमाणात अमायन्सच्या नायट्रोजन अणू प्रमाणेच (इलेक्ट्रॉन जोडी सुगंधी सेक्सटेटच्या निर्मितीमध्ये भाग घेत नाही):

2. पायरीडिन डाग निळ्या लिटमसचे जलीय द्रावण, खनिज आम्लांच्या क्रियेने स्फटिकासारखे पायरिडिनियम क्षार तयार होतात

3. पायरीडिन आणि त्याचे समरूप हॅलोजन अल्किल्स जोडतात, ज्यामुळे पिरिडिनियम लवण मिळतात

4. कार्बनच्या तुलनेत नायट्रोजन अणूची विद्युत ऋणात्मकता जास्त असल्यामुळे बेंझिनच्या तुलनेत पायरीडिनला प्रतिस्थापन प्रतिक्रियांमध्ये प्रवेश करणे अधिक कठीण आहे. या प्रकरणात, प्रतिस्थापन प्रामुख्याने β-स्थानावर होते

5. उत्प्रेरक घट पायरीडाइनला पाइपरिडाइनमध्ये रूपांतरित करते

6. पायरीडाइन ऑक्सिडायझिंग एजंट्सला प्रतिरोधक आहे. हेटेरोसायक्लिक कार्बोक्झिलिक ऍसिड तयार करण्यासाठी त्याचे समरूप ऑक्सिडाइझ केले जातात

7. पायरीडाइनचे ज्वलन

पायरीडाइन आणि त्याचे डेरिव्हेटिव्ह हे अनेक औषधांचा आधार आहेत. उदाहरणार्थ, निकोटिनिक ऍसिड आणि त्याचे अमाइड हे पीपी ग्रुपचे जीवनसत्त्वे आहेत.

न्यूक्लिक बेस

पायरीडिन नायट्रोजन अणू असलेल्या संयुगेमध्ये मूलभूत गुणधर्म (नायट्रोजनयुक्त तळ) असतात हे अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना. पायरीमिडीन आणि प्युरिनचे व्युत्पन्न, जे न्यूक्लिक अॅसिडचा भाग आहेत. त्यांना न्यूक्लिक बेस म्हणतात.

एम.आय. अँटोनोव्हा, ए.एस. बर्लँड

जैव-ऑरगॅनिक रसायनशास्त्र

हेटेरोसायक्लिक संयुगे

मॉस्को 2010

उच्च व्यावसायिक शिक्षणाची राज्य शैक्षणिक संस्था

"मॉस्को स्टेट युनिव्हर्सिटी ऑफ मेडिसिन आणि दंतचिकित्सा"रशियन फेडरेशनच्या आरोग्य आणि सामाजिक विकासासाठी फेडरल एजन्सी

सामान्य आणि जैविक रसायनशास्त्र विभाग

एम.आय. अँटोनोव्हा, ए.एस. बर्लँड

जैव-ऑरगॅनिक रसायनशास्त्र

हेटेरोसायक्लिक संयुगे

बायोऑर्गेनिक केमिस्ट्री ट्यूटोरियल

विद्यार्थ्यांच्या स्वतंत्र कामासाठी

वैद्यकीय विद्यापीठांच्या दंत विद्याशाखा

विशेष 060105 (040400) - "दंतचिकित्सा" मध्ये शिकत असलेल्या विद्यार्थ्यांसाठी शैक्षणिक मदत म्हणून रशियन विद्यापीठांच्या वैद्यकीय आणि फार्मास्युटिकल शिक्षणासाठी शैक्षणिक आणि पद्धतशीर संघटनेने शिफारस केली आहे.

मॉस्को 2010

बीबीसी 24.1 आणि 73

UDC 546 (075.8)

पुनरावलोकनकर्ते:

डोके सेंद्रिय रसायनशास्त्र विभाग त्यांना MMA. आय.व्ही. सेचेनोव्ह, डी.एच. n., प्राध्यापक N.A. ट्युकाव्किना,

डोके फार्माकोलॉजी विभाग, एमजीएमएसयू,

डॉक्टर ऑफ मेडिकल सायन्सेस, प्रोफेसर ए.जी. मुल्यार

एम.आय. अँटोनोव्हा, ए.एस. बर्लँड. जैविक रसायनशास्त्र, भाग VI. ट्यूटोरियल. M., MGMSU, 2010, 63s.

प्रोफेसर ए.एस. यांच्या संपादनाखाली बर्लँड

ही शिकवणी मदत "हेटेरोसायक्लिक संयुगे" या सामान्य नावाखाली एकत्रित केलेल्या संयुगांना समर्पित आहे. मॅन्युअलमध्ये सैद्धांतिक सामग्री आहे, अनेक संदर्भ कार्यांचे विश्लेषण केले आहे, तसेच विद्यार्थ्यांच्या स्वतंत्र कार्यासाठी प्रश्न आणि कार्ये आहेत. बायोऑर्गेनिक केमिस्ट्रीच्या वर्गांची तयारी करण्यासाठी रशियन फेडरेशनच्या वैद्यकीय विद्यापीठांच्या दंत, वैद्यकीय आणि बालरोग विद्याशाखांच्या विद्यार्थ्यांनी मॅन्युअल वापरण्याची शिफारस केली आहे.

बीबीसी 24.1 आणि 73

© MGMSU, 2010

© M.I. अँटोनोव्हा, ए.एस. बर्लँड. 2010.

हेटरोसायक्लिक संयुगे

1. सामान्य वैशिष्ट्ये.

हेटरोसायक्लिक यौगिकांना चक्रीय संरचनेचे संयुगे म्हणतात, ज्यामध्ये केवळ कार्बन अणूच नसतात, तर इतर घटकांचे (हेटरोएटम्स) अणू देखील असतात.

हेटरोसायक्लिक संयुगे हे सेंद्रिय संयुगेचे सर्वात सामान्य गट आहेत. ते नैसर्गिक उत्पत्तीच्या अनेक पदार्थांचे भाग आहेत, जसे की न्यूक्लिक अॅसिड, क्लोरोफिल, रक्त हेम, अल्कलॉइड्स, पेनिसिलिन आणि अनेक जीवनसत्त्वे. हेटरोसायक्लिक संयुगे चयापचय प्रक्रियांमध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावतात आणि उच्च जैविक क्रियाकलाप असतात. आधुनिक औषधी पदार्थांच्या महत्त्वपूर्ण भागामध्ये त्यांच्या संरचनेत हेटरोसायकल्स असतात.

2. हेटरोसायक्लिक यौगिकांचे वर्गीकरण आणि नामकरण.

२.१. वर्गीकरण.

हेटरोसायक्लिक यौगिकांचे वर्गीकरण करण्यासाठी खालील वैशिष्ट्ये वापरली जातात.

द्वारे सायकल आकार हेटरोसायक्लिक संयुगे बहुतेक वेळा तीन-, चार-, पाच-, सहा- आणि सात-सदस्य असतात:

द्वारे घटक प्रकार , सायकलमध्ये समाविष्ट केलेले, हे प्रामुख्याने नायट्रोजन, ऑक्सिजन किंवा सल्फर अणूंसह संयुगे आहेत:

द्वारे heteroatoms संख्या , सायकलमध्ये समाविष्ट केलेले, सर्वात सामान्य हेटरोसायकल एक आणि दोन हेटरोएटम्स आहेत, परंतु एका चक्रात चार अणू असलेले संयुगे देखील ओळखले जातात:

द्वारे अनेक heteroatoms निसर्ग आणि परस्पर व्यवस्था विविध संयोजन शक्य आहेत (उदाहरणार्थ, N आणि S, N आणि O, इ.), आणि heteroatoms एकमेकांशी संबंधित विविध पोझिशन्स व्यापू शकतात:

द्वारे संपृक्ततेचे अंश हेटरोसायकल सुगंधी, असंतृप्त आणि संतृप्त असू शकतात:

सुगंधी हेटरोसायकलच्या रसायनशास्त्राचा सर्वात तपशीलवार अभ्यास केला गेला आहे. पूर्णपणे किंवा अंशतः संतृप्त हेटरोसायकल, त्यांच्या रासायनिक गुणधर्मांच्या वैशिष्ट्यांमुळे, एक नियम म्हणून, हेटरोसायक्लिक संयुगे म्हणून नव्हे तर विशिष्ट अॅलिफॅटिक संयुगे (इथर्स, सल्फाइड्स, दुय्यम अमाइन) चे चक्रीय अॅनालॉग म्हणून मानले जातात.

द्वारे चक्रांची संख्या मोनोसायक्लिक, पॉलीसायक्लिक (प्रामुख्याने घनरूप) प्रणालींमध्ये फरक करा. चक्रांची संख्या आणि त्यांचे प्रकार खूप भिन्न असू शकतात:

हेटरोसायक्लिक यौगिकांना चक्रीय संरचनेचे असे संयुगे म्हणतात, ज्याच्या चक्रात कार्बन अणूंसह, इतर घटकांचे अणू असतात. या इतर अणूंना heteroatoms म्हणतात. बहुतेकदा, अशा हेटरोएटम्स ऑक्सिजन, सल्फर आणि नायट्रोजन अणू असतात. Heterocycles मध्ये एक, दोन, तीन किंवा अधिक heteroatom असू शकतात. तथापि, सायकल तणावाच्या सिद्धांतानुसार, तीन- आणि चार-सदस्यीय चक्र अस्थिर आहेत. सर्वात मजबूत आणि म्हणून अधिक सामान्य पाच- आणि सहा-सदस्य असलेल्या हेटरोसायकल आहेत.

हेटरोसायकलचे वर्गीकरण सायकलच्या आकारानुसार केले जाते. या अनुषंगाने, तीन-, चार-, पाच-, सहा-सदस्यीय हेटरोसायकल आणि मोठ्या संख्येने अणू असलेले हेटरोसायकल वेगळे केले जातात.

हेटरोसायक्लिक संयुगे असंख्य आहेत, निसर्गात अतिशय सामान्य आहेत आणि खूप व्यावहारिक महत्त्व आहेत. यामध्ये क्लोरोफिल - वनस्पतींचा हिरवा पदार्थ, हिमोग्लोबिन - रक्ताला रंग देणारे पदार्थ आणि इतर अनेक नैसर्गिक रंग देणारे पदार्थ, जीवनसत्त्वे, प्रतिजैविक (पेनिसिलिन), औषधी पदार्थ, कीटकनाशके यांचा समावेश होतो.

हेटरोसायकलचे नामकरण

हेटरोसायक्लिक यौगिकांना क्षुल्लक, तर्कसंगत आणि पद्धतशीर नामांकनानुसार नावे दिली जातात. क्षुल्लक नावे बहुधा सुप्रसिद्ध हेटरोसायक्लिक यौगिकांसाठी वापरली जातात. उदाहरणार्थ, पायरोल, पायरीडाइन, फुरान, इंडोल, प्युरिन, इ. तर्कसंगत नामांकनामध्ये, विशिष्ट हेटरोसायकलचे नाव आधार म्हणून घेतले जाते - फ्युरन्स, थायोफेन, पायरोल, पायरीडाइन किंवा इतर, आणि त्यातील पर्यायांची स्थिती दर्शविली जाते. ग्रीक वर्णमाला संख्या किंवा अक्षरे द्वारे. एक हेटरोएटम असलेल्या हेटरोसायकलमध्ये, या हेटरोएटमपासून क्रमांकन सुरू होते.

चित्र १.

हेटरोसायक्लिक सिस्टमच्या आधुनिक वैज्ञानिक नामांकनामध्ये सायकलचा आकार, त्याचे असंतृप्तता, हेटरोएटम्सची संख्या, त्यांचे प्रकार आणि स्थान समाविष्ट आहे. या नामांकनानुसार हेटरोसायकलच्या नावात तीन भाग आहेत:

• रूट - सायकलचा आकार दर्शवितो,
• प्रत्यय - हेटरोसायक्लिक सिस्टमच्या असंतृप्ततेची डिग्री दर्शवते
• आणि उपसर्ग - हेटेरो अणूंचा प्रकार आणि त्यांची संख्या दर्शवते.

तीन-सदस्यीय रिंगमध्ये मूळ -ir असते, चार-सदस्यीय रिंगमध्ये -et असते, पाच-सदस्यीय रिंगमध्ये -ol असते, सहा-सदस्यीय रिंगमध्ये -इन असते. नायट्रोजन अणूसह सॅच्युरेटेड हेटरोसायकलमध्ये -आयडीन प्रत्यय असतो, नायट्रोजन अणूशिवाय संतृप्त हेटरोसायकलमध्ये प्रत्यय असतो -an, संतृप्त हेटरोसायक्लिक प्रणालींमध्ये -इन प्रत्यय असतो.

हेटरोएटमचे स्वरूप ऑक्सिजन, सल्फर आणि नायट्रोजनसाठी अनुक्रमे ऑक्सा-, थिया- आणि अझा- या उपसर्गांद्वारे दर्शविले जाते, अनुक्रमे डायऑक्सा-, डायथिया-, डायझा- मीन, ऑक्सिजनचे दोन अणू, सल्फर आणि नायट्रोजन. . हेटरोसायकलमध्ये दोन किंवा अधिक भिन्न हेटरोएटम्स असल्यास, ते सल्फरच्या आधी ऑक्सिजन आणि नायट्रोजनच्या आधी सल्फरच्या अग्रक्रमाने सूचीबद्ध केले जातात आणि त्यांना पुढील क्रमाने क्रमांकित केले जातात: $O$, $S$, $N$.

हेटरोसायकलमध्ये एक ऑक्सिजन अणू आणि एक नायट्रोजन अणू असल्यास, उपसर्ग - ऑक्साझा- वापरला जातो आणि एक सल्फर अणू आणि एक नायट्रोजन अणू - थियाझा-. जेव्हा तृतीयक नायट्रोजन अणू आणि $NH$ गट एकाच वेळी रिंगमध्ये असतात, तेव्हा संख्या 1 $NH$ गटातील नायट्रोजन अणू दर्शवते. या प्रकरणात, क्रमांकन खालील क्रमाने केले जाते: $O$, $S$, $NH$, $N$.

हेटरोसायकल ज्यामध्ये अत्यंत बंधने नसतात, नियमानुसार, संबंधित चक्रीय संयुगे रासायनिक आणि भौतिक गुणधर्मांमध्ये समान असतात.

हेटरोसायकलची सुगंधीता

हेटरोसायकलचा एक मोठा समूह आहे ज्यामध्ये एकाधिक बंधांची संयुग्मित प्रणाली आहे. अशा हेटरोसायकल्स त्यांच्या स्थिरतेमध्ये आणि प्रतिक्रियांच्या प्रकारांमध्ये बेंझिन आणि त्याच्या डेरिव्हेटिव्ह्ससारखे दिसतात आणि त्यांना सुगंधी हेटेरोसायक्लिक संयुगे म्हणतात.

Hückel च्या नियमानुसार, अंगठी प्रणालीमध्ये सुगंधी गुणधर्म असतात जर ते:

• $4n + 2$ सामान्यीकरण करणारे इलेक्ट्रॉन आहेत;
• संयुग्मनाची सतत साखळी असते;
• प्लॅनर आहे.

चला दोन संयुगांची तुलना करू - बेंझिन आणि पायरीडिन:

आकृती 2.

आकृती 3

बेंझिन रेणूमध्ये, कार्बनचे अणू $sp2$ संकरित अवस्थेत असतात. प्रत्येक C अणूचा चौथा इलेक्ट्रॉन संकरीत नसलेला असतो. या प्रकरणात, इलेक्ट्रॉनचा एक सेक्सेट तयार होतो, सायकलच्या सर्व अणूंद्वारे सामान्यीकृत (सुगंधी सेक्सटेट).

संकरित न केलेल्या $\pi$-इलेक्ट्रॉनचे ढग ज्यांचा आकार आठचा आकार असतो, एकमेकांवर आच्छादित होतात, एकच $\pi$-इलेक्ट्रॉन ढग तयार करतात:

आकृती 4

पायरीडाइनचे सुगंधी वर्ण असेच स्पष्ट केले जाऊ शकते. कार्बन अणूंमधून फक्त 5$\pi$-इलेक्ट्रॉन आणि नायट्रोजनमधून एक इलेक्ट्रॉन निसर्गात इलेक्ट्रॉन सेक्सेट तयार करण्यात भाग घेतात:

आकृती 5

नायट्रोजन अणू इलेक्ट्रॉनची सामायिक न केलेली जोडी राखून ठेवतो. इलेक्ट्रॉनची ही जोडी सुगंधी सेक्सटेटचा भाग नाही; प्लॅनर सिस्टम; Hückel नियमाशी संबंधित आहे: $4n + 2$.

पाच-सदस्य असलेल्या हेटरोसायकलची इलेक्ट्रॉनिक रचना

पाच-सदस्य असलेल्या हेटरोसायकलच्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेचा विचार करा - पायरोल, चार कार्बन अणू आणि नायट्रोजन अणूंनी बनवलेले आणि दोन दुहेरी बंध आहेत:

आकृती 6

कार्बन अणूंच्या चार $\pi$-इलेक्ट्रॉन आणि नायट्रोजन अणूच्या दोन अशेअर न केलेल्या पी-इलेक्ट्रॉनमुळे पायरोल रेणूमध्ये एक सुगंधी सेक्सेट देखील तयार होतो. अशा प्रकारे, न्यूक्लियसमध्ये इलेक्ट्रॉनच्या सेक्सटेटची एक सामान्य प्रणाली तयार होते आणि न्यूक्लियसमध्ये सुगंधी गुणधर्म असतात. पहिला सुगंधी नियम आहे: $4n + 2 = 4\cdot1 + 2 = 6$ सामान्यीकृत इलेक्ट्रॉन आहेत. सुगंधीपणाची दुसरी अट देखील पूर्ण केली जाते - एक सतत संयुग्मन साखळी जतन केली जाते, ज्यामध्ये नायट्रोजन अणूच्या इलेक्ट्रॉनची अविभाजित जोडी समाविष्ट असते. सर्व अणू एकाच विमानात आहेत, प्रणाली समतल आहे. अशाप्रकारे, पाच-सदस्य असलेल्या हेटरोसायकलमध्ये, हे चक्र तयार करणार्‍या 5 अणूंमध्ये 6 इलेक्ट्रॉन डिलोकलाइज केले जातात.

आकृती 7

एका हेटेरोएटमसह पाच-सदस्य असलेल्या हेटरोसायक्लिक संयुगेपैकी, सर्वात महत्वाचे आहेत: फ्युरान, थायोफेन आणि पायरोल. फ्युरान, थायोफेन, पायरोल आणि त्यांच्या डेरिव्हेटिव्ह्जसाठी, इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया वैशिष्ट्यपूर्ण आहेत: नायट्रेशन, सल्फोनेशन, हॅलोजनेशन, अॅसिलेशन, इ. या हेटरोसायक्लिक यौगिकांच्या गुणधर्मांचे हे वैशिष्ट्य त्यांच्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेशी संबंधित आहे. या पदार्थांच्या चक्रांमध्ये कार्बन अणू आणि हेटरोएटम दोन्ही असतात. कार्बन अणू आणि हेटरोएटम शेजारच्या कार्बन अणूंशी $\sigma$-बॉन्ड्सने जोडलेले असतात.

इतर सुगंधी हेटेरोसायक्लिक संयुगे

वेगवेगळ्या चक्रांचे कार्बन अणू आणि विविध संयोगांमध्ये हेटरोएटम्स पॉलीसायक्लिक यौगिकांमध्ये बदलले जाऊ शकतात, संभाव्य सुगंधी हेटेरोसायक्लिक संयुगांची संख्या अत्यंत मोठी आहे:

आकृती 8

प्रत्येक रिंगमध्ये सहा $\pi$-इलेक्ट्रॉन असलेल्या हेटरोसायक्लिक प्रणालींव्यतिरिक्त, अनेक सुगंधी ($4n+2$) p-इलेक्ट्रॉन हेटरोसायक्लिक संयुगे आहेत ज्यात $n >1$ आहेत. सुगंधी एन्युलेन्सचे हेटरोसायक्लिक अॅनालॉग ज्ञात आहेत. उदाहरणांमध्ये oxa--अ‍ॅन्युलीन, aza--annulene, aza--annulene, isoelectronic to aromatic -annulene यांचा समावेश होतो:

आकृती 9

आकृती 10.

सुगंधी heteroannulene चे आणखी एक चांगले उदाहरण ब्रिज्ड होमोक्विनोलीन आहे, जे आयसोइलेक्ट्रॉनिक ते 1,6-मिथेनो-अ‍ॅन्युलिन आहे आणि त्यात 10 p-इलेक्ट्रॉन आहेत:

आकृती 11.