INTRODUCCIÓN A LA

QUÍMICA ORGÁNICA HETEROCÍCLICA

TEMA 21

QUÍMICA ORGÁNICA AVANZADA

Definición de heterociclo :

compuesto orgánico cíclico conteniendo al menos unheteroátomo en el anillo.

Heteroátomo en Orgánica es cualquier elementodistinto del carbono.

CLASIFICACIÓN POR ESTRUCTURA :

Monociclos y policiclos, puentes u fusionados

Uno o varios heteroátomos

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

Alifáticos y aromáticos

Características según grupo funcional constituido

INTERÉS Y ABUNDANCIA :

Compuestos naturales : bases púricas ypirimidínicas, vitaminas, antibióticos, extractos plantas...

Fármacos : humanos, veterinaria

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

Agroquímica : fertilizantes , herbicidas,pesticidas...

OBJETIVO PRIORITARIO DE SÍNTESIS

INTRODUCCIÓN A LA

NOMENCLATURA DE HETEROCICLOS

Debe hacerse constar en el nombre químico :

tamaño del anillonúmero de heteroátomosnaturaleza de los heteroátomosposición de los heteroátomosnúmero y posición de las insaturacionesnúmero, posición y tipo de sustituyentes

1. MONOCICLOS

A) Método con nombres vulgares :

O S Se Te ON

O

N

N

N

N

N

SN

O

NH

furano tiofeno selenofeno telurofeno isoxazol oxazol

piridazina pirimidina isotiazol morfolina

En ocasiones existen nombres distintos para un heterociclosegún su grado de saturación, como se aprecia en lossiguientes ejemplos :

N NH

N

N

NH

NH

piridina piperidina pirazina piperazina

En otros casos sólo existe nombre propio para el heterocicloinsaturado y el grado de insaturación puede expresarse de lasiguiente manera :a) Empleando prefijos multiplicadores di, tetra, per y el sufijohidro.

O O O O

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

NH

N N

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

O O

2,3-dihidrofurano tetrahidrofurano

b) Empleando las terminaciones -olina para indicar la saturaciónparcial y -olidina para la saturación total.

NH

N NH

NH

NH

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

NH

N

NH

N

NH

N

NH

NH

NH

NH

N

N

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

NH

NNH

NHNH

NH

pirazol 3-pirazolina pirazolidina

Localización :

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

Si existen dos iguales, empezar por el más saturado.

Cuando haya distintos, tienen preferencia los divalentessobre trivalentes (se verá más tarde un criterio másamplio).

B) Método Hantzsch-Widman (nomenclatura sistemática).

Sistemática de construcción de un nombre por unión defragmentos de los que cada uno aporta una informaciónsobre la estructura. Son prefijos, sufijos, multiplicadores ylocalizadores.

Prefijos :Los prefijos informan del número y naturaleza de losheteroátomos presentes. Los prefijos más frecuentes son :

O oxS tiSe selenTe telurN azP fosf

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

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

Grupo : VII (F) antes que VI(O) antes que V(N) antes queIV(C) antes que III (B)

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

Ejemplo : O > S > Se > Te > N > P

Sufijos :

Los sufijos informan de :El 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 irina iridina 3 sin N ireno irano 4 con N eto etidina 4 sin N eto etano 5 con N ol olidina 5 sin N ol olano 6 con N o sin N ina inano 7 con N o sin N epina epano

Multiplicadores :Para los heteroátomos repetidos se utilizan los multiplicadoresdi-, tri-, tetra-, etc.

Localizadores :

Con 1 heteroátomo sólo, se empieza a localizar por él.Con varios heteroátomos, se empieza a localizar por elpreferente siguiendo en la dirección que atribuya el localizadormás bajo posible al heteroátomo siguiente según el orden depreferencia.Si hay dos heteroátomos iguales pero con distinto grado dehidrogenación, se nombra primero al más hidrogenado(saturado).Cuando un ciclo con el máximo número posible de doblesenlaces tienen un átomo saturado, la posición de éste se indicacon un localizador junto al prefijo H- (en cursiva), como partedel nombre. EJEMPLOS

N N N O S SO

N NN

O N SNN O O

N S

N

NN

N O S S

N N

O O S ON

SNN

S

N

N

N

O

O

O

NN 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

4H-[1,4]Tiazina 1,4-Diazinano 1,4-Dioxine 1,3-oxazinano 3H-Azepina Oxepano

2. POLICICLOS

A) Método con nombres vulgares según tabla siguiente.

La localización de estos sistemas comienza generalmente enun átomo adyacente a una unión entre anillos.

NH N

N

N

N

indol quinoleina isoquinoleina ftalacina

NH

N

N O

O

isoindol quinoxalina benzofurano isobenzofurano

NH

N

N

N

carbazol acridina fenacina

OO

O N

cromano isocromano cromeno quinuclidina

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 sunombre vulgar o sistemático como sufijo del nombre final con lossiguientes criterios en orden :

heterociclo,con el máximo número de anillos,la preferencia de heteroátomos (O > S > Se > Te > N > P),mayor número de heteroátomos ymayor 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 usandolos localizadores habituales (1, 2, 3…), de los anillos secundarios(prefijos) se señala el lugar de la fusión con dos números y unaletra, todos dentro de un corchete que se incluye entre el prefijo(anillo secundario) y el sufijo con el nombre de la estructuraprincipal.

HETEROCICLO PRINCIPAL HETEROCICLO SECUNDARIOa, b, c, d,... 1, 2, 3, 4,SUFIJO PREFIJO

La localización de ambos anillos fusionados debe estar dispuestaen sentido contrario, una horario y la otra antihorario, pues de noser así deberá invertirse el orden de los dos localizadores delsecundario. ejemplos

N

N

N

NO

ON N

N

N

NN

O N

N

N

N

S

NN

O

O

N

OS

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 6H-Tiopirano[2,3-b]furano2H-Furo[2,3-e][1,3]oxazina

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 suscorrespondientes localizadores, con la normativa habitual denomenclatura orgánica.