Гетероциклді қосылыстар туралы түсінік

Гетероциклды қосылыстар

• Гетероциклды қосылыстар – сақинасында көміртектен басқа элемент атомдары бар органикалық қосылыстар.

Гетероатомдар

• Сақинадағы көміртектен басқа элемент атомдары гетероатомдар деп аталады.
• Азот, оттегі және күкірт секілді элементтер гетероциклдердің құрамында жиі кездеседі.

Гетероциклдердің жіктелуі және номенклатурасы

• Бес және алты мүшелі гетероциклдер құрамындағы атомдардың санына қарай бөлінеді.
• Бензол сақинасымен біріккен немесе бірнеше гетероциклдің қосылуынан түзілген күрделі жүйелер бар.
• Гетероциклдерді жүйелеу үшін классификациялайды.

Бір гетероатомы бар бес мүшелі гетероциклдер

• Мысалдар: Фуран, тиофен, пиррол, оксазол, тиазол, пиразол.

Бес мүшелі гетероциклмен бензол сақинасының қосылуынан түзілген жүйе

• Мысалы: Индол

Бір гетероатомы бар алты мүшелі гетероциклдер

• Пиридин - мысал болады

Екі гетероатомы бар алты мүшелі гетероциклдер

Алты мүшелі гетероциклдің бензол сақинасымен қосылуынан түзілген жүйе

• Хинолин

Гетероциклді қосылыстардың қосылуынан түзілген жүйелер (бициклді гетероциклдер)

• Пурин

Гетероциклді қосылыстарды атау

• Көптеген гетероциклді қосылыстарды атау қиын.
• Рационалды, халықаралық, тарихи номенклатуралар қолданылады.
• Атау үшін фуран, тиофен, пиррол, пиридин секілді белгілі қосылыстар атаулары алынады.
• Орынбасушылардың орнын цифрмен немесе грек әліпбиімен белгілейді.
• Гетероциклді қосылыстардағы атомдарды нөмірлеу гетероатомнан басталады.
• Молекулада бірнеше гетероатом болса, оларды O, S, NH, N ретімен нөмірлейді.

Бес мүшелі гетероциклдегі көміртектің орналасуы

• 2 және 5 жағдайда α және α', 3 және 4 атомдар β және β' әріптерімен белгіленеді.
• Алты мүшелі гетероциклдер үшін 2 және 6 орындарға α, α'; 3 және 5 орындарға β, β'; 4 орынға γ әріптері қолданылады.

Рационалды номенклатура мысалдары

• 2-метилфуран (α-метилфуран)
• 2-метилпиридин (α-метилпиридин)

Гетероциклді қосылыстардың атауларында қолданылатын суффикстер мен жалғаулар

• Гетероатомдар: окса(O), тиа(S), аза(N)
• Цикл өлшемі: ир(3), ет(4), ол(5), ин(6)
• Қанығу дәрежесі:
  • идин(азоты бар қаныққан цикл)
  • ан(азоты жоқ цикл)
  • ин(азоты бар қанықпаған цикл)

Ықшамдалған формулалар

• Ароматты қосылыстар сияқты, гетероциклді қосындыларды ықшамдалған формулалармен өрнектеу ыңғайлы.

Гетероциклді қосылыстардың жалпы сипаттамасы

• Гетероциклдердің қасиеттері гетероатомның табиғатына, байланыс сипатына тәуелді.
• Қос байланысы жоқ гетероциклдер қасиеттері бойынша ашық тізбекті қосылыстарға ұқсас.
• Диэтил эфирі мен тетрагидрофуран, диэтиламин мен пиперидиннің қасиеттері ұқсас.

Ароматты гетероциклдер

• Сақинасында қосарланған қос байланысы бар гетероциклді қосылыстар қасиеттері бойынша ароматты қосылыстарға ұқсас.

Байланыстың қосарлануын зерттеу

• Гетероциклді қосылыстардағы байланыстардың қосарлануын рентгенографиялық әдіспен анықтауға болады.
• Фуран, тиофен және пиррол молекулаларындағы байланыс сәйкес қаныққан көмірсутектердегіден қысқа екені көрсетілген.

Косарлану нәтижесі

• Циклдегі сақина тегіс болады.
• Гетероциклді жүйенің ароматты болуы үшін л-электрондар саны Хюккель ережесіне сай болуы керек.
• Ереже 6 л-электрондары бар бес және алты мүшелі гетероциклдер үшін орындалады.

Бес мүшелі гетероциклдер

• Екі қос байланыстың төрт л-электроны және гетероатомның бір электрон жұбынан тұрады.

Алты мүшелі гетероциклдер

• Қосарлануға циклдегі үш қос байланыстың алты л-электрондары қатысады.

Электрон тығыздықтың біркелкі болмауы

• Кейбір гетероциклдердің молекуласында ароматты қосылыстарға қарағанда электрон тығыздықтың біркелкі болмауы байқалады.
• Бес мүшелі қосылыстарда (фуран, тиофен, пиррол) электрон тығыздық гетероатомнан сақинаға қарай жоғары болады.
• α-жағдайда электрофильді орынбасу процесі жеңіл жүреді.

Нуклеофильді қасиет

• Алты мүшелі циклдерде гетероатом л-электрондық тығыздықты өзіне тартып, нуклеофильдік қасиет көрсетеді.
• Пиридин молекуласындағы α және γ жағдайларда электрондар тығыздығы азаяды.
• Бұл жағдайларда нуклеофильді орынбасу процесі жеңіл жүреді.

Гетероциклды қосылыстардың реакцияға түсу қабілеті

• Гетероциклді қосылыстар бензол және оның гомологтері секілді орынбасу реакцияларына бейім.
• Бес және алты мүшелі қосылыстардың бензолмен салыстырғанда электрофильді орынбасу реакциясына түсу жылдамдығы өзгереді.
• Бір гетероатомы бар бес мүшелі қосылыстар бензолға қарағанда орынбасу реакциясына жеңіл түседі.
• Оларда гетероатомның бірінші реттік орынбасушының рөлі атқарады.