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QUÍMICA ORGÁNICA AVANZADA
INTRODUCCIÓN A LA
QUÍMICA ORGÁNICA HETEROCÍCLICA
TEMA 21
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
N
O
N
H
H
N
O
S
NH
S
N
S
O
Alifáticos y aromáticos
Características según grupo funcional constituido
N
S
N
N
N
O
O
O
N
H
O
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...
OBJETIVO PRIORITARIO DE SÍNTESIS
INTRODUCCIÓN A LA
NOMENCLATURA DE HETEROCICLOS
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
A) Método con nombres vulgares :
O
S
Se
Te
O
O
N
N
furano
tiofeno
selenofeno
N
N
telurofeno
isoxazol
oxazol
O
S
N
N
N
piridazina
pirimidina
isotiazol
N
H
morfolina
En ocasiones existen nombres distintos para un
heterociclo según su grado de saturación, como se
aprecia en los siguientes ejemplos :
N
H
N
N
N
H
N
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 di,
di tetra,
tetra per y el sufijo hidro.
hidro
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
2,3-dihidrofurano
tetrahidrofurano
b) Empleando las terminaciones -olina para indicar la saturación
parcial y -olidina para la saturación total.
H
N
pirrol
N
H
N
H
N
H
N
2H-pirrol
2-pirrolina
3-pirrolina
pirrolidina
H
N
H
N
H
N
H
N
H
N
N
N
imidazol
2-imidazolina
H
N
N
H
3-imidazolina
4-imidazolina
H
N
H
N
N
pirazol
N
NH
3-pirazolina
NH
pirazolidina
N
H
imidazolidina
N
N
2H-imidazol
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).
5
4
4
6
N
3
5
7
Se
2
N
H
2
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: prefijos,
prefijos sufijos,
sufijos
multiplicadores y localizadores.
localizadores
Prefijos:
Los prefijos informan del número y naturaleza de los
heteroátomos presentes. Los prefijos más frecuentes son:
O
S
Se
Te
N
P
ox
ti
selen
telur
az
fosf
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 :
Ejemplo : O > S > Se > Te > N > P
Sufijos:
Los sufijos informan del :
• tamaño del anillo (número de eslabones)
• grado de saturación del heterociclo.
Sufijos más frecuentes :
TAMAÑO CICLO
3
3
4
4
5
5
6
7
CON N / SIN N
con N
sin N
con N
sin N
con N
sin N
con N o sin N
con N o sin N
insaturado saturado
irina
ireno
eto
eto
ol
ol
ina
epina
iridina
irano
etidina
etano
olidina
olano
inano
epano
Multiplicadores:
Para los heteroátomos repetidos se utilizan los multiplicadores
di-,
di tri-,
tri tetra-,
tetra 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.
EJEMPLOS Hantzsch-Widman
N
N
N
O
O
S
S
Aziridina
2H-Azirina
1H-Azirina
Oxirano
Oxireno
Tiirano
Tiireno
N
N
N
S
[1,2]Oxazetidina
Tietano
O
O
N
N
Azetidina
O N
[1,2]Diazetidina
[1,3]Diazeto
N
N
2H-Oxeto
S
O
N
N
S
N
Azol
Tiazol
1,2-Diazol
Oxetano
S
N N
Azolidina
Oxolano
Tiolano
1,3,4-Tiadiazol
N
N
O
O
S
O
2H-Oxina
Oxinano
Tiinano
4H-[1,2]Oxazina
N
N
O
S
N
O
O
1,4-Dioxine
1,3-oxazinano
4H-[1,4]Tiazina 1,4-Diazinano
S
4H-Tiina
N
1,2-Diazina
N
O
3H-Azepina
Oxepano
N
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
N
N
N
H
N
indol
quinoleina
isoquinoleina
ftalacina
N
NH
O
O
N
isoindol
quinoxalina
benzofurano
isobenzofurano
N
N
H
carbazol
N
N
acridina
fenacina
O
O
O
cromano
isocromano
cromeno
N
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
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
a, b, c, d,...
SUFIJO
HETEROCICLO SECUNDARIO
1, 2, 3, 4,...
PREFIJO
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
secundario.
ejemplos
N
O
N
N
N
O
N
1H-Imidazo[4,5-b]quinoxalina
N
N
4H-Furo[2,3-e]-1,2-oxazina
Pirrolo[1,2-a]pirimidina
prefijo [n,m-x] sufijo
N
N
N
Piridazino[4,5-b]indol
N
N
N
O
Benzo[4,5]furo[2,3-b]pirazina
N
1H-Pirrolo[3,2-b]piridina
O
N N
N
S
Tieno[3,2-c]piridazina
O
2H-Furo[2,3-e][1,3]oxazina
O
S
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