QUÍMICA ORGÁNICA AVANZADA

QUÍMICA ORGÁNICA AVANZADA

INTRODUCCIÓN A LA

QUÍMICA ORGÁNICA HETEROCÍCLICA

Definición de heterociclo :

compuesto orgánico cíclico conteniendo al menos un heteroátomo en el anillo.

Heteroátomo en Orgánica es cualquier elemento distinto del carbono.

CLASIFICACIÓN POR ESTRUCTURA :

Monociclos y policiclos, puentes u fusionados Uno o varios heteroátomos

Heteroátomos frecuentes : O, S, Se, Te, N, P, Si

O N H NH S S S O N N H O N

Alifáticos y aromáticos

Características según grupo funcional constituido

N N N N O O N H O O S

INTERÉS Y ABUNDANCIA :

• Compuestos naturales : bases púricas y

pirimidínicas, vitaminas, antibióticos, extractos plantas...

• Fármacos : humanos, veterinaria

• Aditivos industriales : colorantes, acelerantes, estabilizadores, antioxidantes, catalizadores...

• Agroquímica : fertilizantes, herbicidas, pesticidas...

INTRODUCCIÓN A LA

Debe hacerse constar en el nombre químico : • tamaño del anillo

• número de heteroátomos

• naturaleza de los heteroátomos • posición de los heteroátomos

• número y posición de las insaturaciones • número, posición y tipo de sustituyentes

1. MONOCICLOS

1. MONOCICLOS

A) Método con nombres vulgares :

O S Se Te O N O N N N N N S N O N H

furano tiofeno selenofeno telurofeno isoxazol oxazol

En ocasiones existen nombres distintos para un heterociclo según su grado de saturación, como se aprecia en los siguientes ejemplos :

N N H N N N H N H piridina piperidina pirazina piperazina

En otros casos, sólo existe nombre propio para el heterociclo insaturado y el grado de insaturación puede expresarse de la siguiente manera :

a) Empleando prefijos multiplicadores didi, tetratetra, perper y el sufijo hidrohidro.

O O O O

2H-pirano 4H-pirano 2,3-dihidropirano tetrahidropirano

N H

N N

1,2-dihidropiridina 3,4-dihidropiridina 2,3-dihidropiridina

O O

b) Empleando las terminaciones -olina-olina para indicar la saturación parcial y --olidinaolidina para la saturación total.

N H N N H N H N H

pirrol 2H-pirrol 2-pirrolina 3-pirrolina pirrolidina

N H N N H N N H N N H N H N H N H N N

imidazol 2-imidazolina 3-imidazolina 4-imidazolina imidazolidina 2H-imidazol

N H N N H NH N H NH

Localización :

En el caso de haber un solo heteroátomo, empezar por él la localización.

Si existen dos iguales, empezar por el más saturado.

Cuando haya distintos, tienen preferencia los divalentes sobre trivalentes (se verá más tarde un criterio más amplio).

Se

N

H

N

B) Método Hantzsch-Widman (nomenclatura sistemática). Sistemática de construcción de un nombre por unión de fragmentos de los que cada uno aporta una información sobre la estructura. Estas partículas son: prefijosprefijos, sufijossufijos,

multiplicadores

multiplicadores y localizadoreslocalizadores. Prefijos:

Los prefijos informan del número y naturaleza de los heteroátomos presentes. Los prefijos más frecuentes son:

O oxox S titi Se selenselen Te telurtelur N azaz P fosffosf

Cuando la partícula que sigue al prefijo empieza por consonante, se intercala una “a” entre ambos para suavizar la pronunciación.

Para indicar la presencia de heteroátomos diferentes se ponen los distintos prefijos seguidos. El orden en el que estos se ponen es inverso al que tienen en la tabla periódica los grupos:

Grupo: VII (F) VI(O) V(N) IV(C) III (B)

Dentro de un mismo grupo, la preferencia es inversa al número atómico :

Sufijos:

Los sufijos informan del :

• tamaño del anillo (número de eslabones) • grado de saturación del heterociclo.

Sufijos más frecuentes :

TAMAÑO CICLO CON N / SIN N insaturado saturado 3 con N irinairina iridinairidina 3 sin N ireno ireno iranoirano

4 con N etoeto etidinaetidina

4 sin N etoeto etanoetano

5 con N ol ol olidinaolidina

5 sin N olol olanoolano

6 con N o sin N inaina inanoinano 7 con N o sin N epinaepina epanoepano

Multiplicadores:

Para los heteroátomos repetidos se utilizan los multiplicadores di

di-, tritri-, tetratetra-, etc. Localizadores:

Con 1 heteroátomo solo, se empieza a localizar por él.

Con varios heteroátomos, se empieza a localizar por el preferente siguiendo en la dirección que atribuya el localizador más bajo posible al heteroátomo siguiente según el orden de preferencia.

Si hay dos heteroátomos iguales pero con distinto grado de hidrogenación, se nombra primero al más hidrogenado (saturado).

Cuando un ciclo con el máximo número posible de dobles enlaces tienen un átomo saturado, la posición de éste se indica con un localizador junto al prefijo H- (en cursiva), como parte del nombre.

N N N O O S S N N N O N S N N O O N S N N N N O S S N N O O S O N S N N S N N N O O O N N O

Aziridina 2H-Azirina 1H-Azirina Oxirano Oxireno Tiirano Tiireno

Azetidina [1,2]Diazetidina [1,3]Diazeto [1,2]Oxazetidina Tietano 2H-Oxeto Oxetano

Azol Tiazol 1,2-Diazol Azolidina _Oxolano Tiolano 1,3,4-Tiadiazol

2H-Oxina Oxinano Tiinano 4H-[1,2]Oxazina 4H-Tiina 1,2-Diazina

2. POLICICLOS

2. POLICICLOS

A) Método con nombres vulgares (no sistemáticos) según tabla siguiente.

La localización en estos sistemas comienza generalmente en un átomo adyacente a una unión entre anillos.

N

H N

N

N N

indol quinoleina isoquinoleina ftalacina

NH

N

N O

O

isoindol quinoxalina benzofurano isobenzofurano

N

H N

N

N

carbazol acridina fenacina

O

O

O N

B) Método con nombres fusionados.

Para ciclos unidos teniendo, al menos, un enlace en común : 1. Se elige el ciclo más importante (estructura principal) con su nombre vulgar o sistemático como sufijo del nombre final con los siguientes criterios en orden:

1) heterociclo,

2) con el máximo número de anillos, 3) la preferencia de heteroátomos:

[ O > S > Se > Te > N > P ], 4) mayor número de heteroátomos y 5) mayor tamaño de ciclo.

2. Los demás anillos se indican como prefijos.

3. Designando los enlaces de la estructura principal (sufijo) por a, b, c…(cursivas) en el orden creciente de localizadores y usando los localizadores habituales (1, 2, 3…), de los anillos secundarios (prefijos) se señala el lugar de la fusión con dos números y una letra, todos dentro de un corchete que se incluye entre el prefijo (anillo secundario) y el sufijo con el nombre de la estructura principal.

HETEROCICLO PRINCIPAL HETEROCICLO SECUNDARIO

a

a, b, b c, c d,...d 1, 1 2, 2 3, 3 4,...4 SUFIJO

SUFIJO PREFIJOPREFIJO

La localización de ambos anillos fusionados debe estar dispuesta en sentido contrario, una horario y la otra antihorario, pues de no ser así deberá invertirse el orden de los dos localizadores del

N N N N O O N N N N N N O N N N N S N N O O N O S 1H-Imidazo[4,5-b]quinoxalina 4H-Furo[2,3-e]-1,2-oxazina Pirrolo[1,2-a]pirimidina

Piridazino[4,5-b]indol Benzo[4,5]furo[2,3-b]pirazina 1H-Pirrolo[3,2-b]piridina

Tieno[3,2-c]piridazina 2H-Furo[2,3-e][1,3]oxazina 6H-Tiopirano[2,3-b]furano

3. DERIVADOS DE HETEROCICLOS.

El método para nombrar los heterociclos sustituidos, denominado método de sustitución, se describe así :

1. Nombrar y numerar el heterociclo básico (sin sustituyentes). 2. Elegir de entre los sustituyentes el principal, si lo hubiera, para sufijo del nombre con su correspondiente localizador.

3. El resto de los sustituyentes se citan como prefijos con sus correspondientes localizadores, con la normativa habitual de nomenclatura orgánica.

FIN DEL TEMA 21