Химическая энциклопедия

ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ , орг. соединения, молекулы к-рых содержат циклы, включающие наряду с атомами углерода один или неск. атомов др. элементов (гетероатомов). Наиб. значение имеют Т.е., в цикл к-рых входят атомы N, О, S. К ним относятся мн, алкалоиды, витамины, антибиотики, прир. пигменты; они входят в виде структурных фрагментов в молекулы нуклеиновых к-т, белков и др. Г. с.-самый многочисленный класс орг. соед., включающий ок. ²/₃ всех известных прир. и синтетич. орг. веществ.

Номенклатура. Согласно правилам номенклатуры ИЮПАК, для важнейших Г. с. сохраняются их тривиальные назв., напр. пиррол (ф-ла I), фуран (II), тиофен (III). Систематич. назв. моноциклич. Т.е., содержащих в цикле от 3 до 10 атомов, образуют путем сочетания приставок, обозначающих гетероатомы (N-аза, О-окса, S-тиа, Р-фосфа и т. п.), с корнями, к-рые для основных Г. с. приведены в таблице. Степень гидрогенизации ненасыщ. гетероцикла отражается в назв. с помощью корней или приставок "дигидро" (присоединены два атома водорода), "тетрагидро", "пергидро" и т.д. Примеры систематич. назв.: азиридин (IV), тиирен (V), тает (VI), 1,3-диоксолан (VII), пергидропиримидин (VIII).

При построении назв. в-в, молекулы к-рых состоят из конденсиров. циклов, в кач-ве основы используют назв. "старшего" цикла. При этом учитывается, что гетероцикл всегда старше карбоцикла, а среди гетероциклов предпочтение отдается циклам с большим числом членов; при одинаковом размере двух циклов старшинство определяется природой гетероатома (N > О > S). Связи в основном цикле обозначаются строчными латинскими буквами: а-связи 1-2, b-связи 2-3 и т.д. Напр., изомеры бензофурана наз. бензо[b]фуран (IX) и бензо[с]фуран (X). В случае конденсации с карбоциклом, имеющим неравноценные положения, напр. с нафталиновым ядром, или с др. гетероциклом связи "младшего" цикла нумеруются обычным образом, причем номера атомов "в месте конденсации" указываются в порядке, соответствующем последовательности связей основного цикла, напр. имидазо[1,2-а]пиридин (XI), имидазо[1,5-а]пиридин (XII).

Для Г. с, с 11 и более членами в цикле, мостиковых и нек-рых конденсиров. систем используется "а"-номенклатура, по правилам к-рой первая составная часть назв. обозначает гетероатом, а вторая-назв. углеводорода, к-рое м. б. образовано, если считать, что в ф-ле Г. с. все гетероатомы заменены на атомы С, группы СН или СН₂, напр. 1,5-диазабицикло[3,3,0]октан (Xill). Для названия Г.с. этого типа используют также традиционные назв., напр. пентадеканолид (XIV), 18-краун-6-эфир (XV).

КОРНИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ НАЗВАНИЙ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПО НОМЕНКЛАТУРЕ ИЮПАК

* Содержат максимально возможное число некумулированных двойных связей. ** В скобках -корни назв. соответствующих насыш. соединений . Назв. насыщ. гетероциклов с числом атомов более 5 имеют те же корни, Что и у ненасыщенных, но с добавлением приставки "пергндро".

Химические свойства. Для 3- и 4-членных Г. с. характерна легкость раскрытия напряженного цикла. 5- и 6-членные ненасыщ. гетероциклы (наиб. многочисл. тип Г. с.), замкнутая сопряженная система связей к-рых включает (4м + 2)электронов, обладают ароматич. характером (правило Хюккеля) и наз. гетероароматич. соединениями. Для них, как и для бензоидных ароматич. соед., Наиб. характерны р-ции замещения. При этом гетероатом играет роль "внутренней" ф-ции, определяющей ориентацию, а также активирующее или дезактивирующее влияние на кольцо к действию разл. реагентов.

Гетероароматич. соед. подразделяют на я-избыточные идефицитные. К первым относят 5-членные Г. с. с одним гетероатомом, в к-рых секстетэлектронов делокализован между пятью атомами цикла, что обусловливает их повыш. активность по отношению к электроф. агентам. Кдефицитным относят 6-членные гетероциклы с шестьюэлектронами, к-рые распределяются, как и в случае бензола, между шестью атомами кольца, но один или неск. из них - гетероатомы с большей, чем у углерода, электроотрицательностью. Такие соед. напоминают по реакц. способности производные бензола, несущие ориентанты II рода. Пятичленные гетероароматич. соед. с неск. гетероатомами по формальному признаку можно было бы считать также электроноизбыточными, однако наличие двух и более гетероатомов с их высокой электроотрицательностью, а также способность превращ. в условиях электроф. замещения в соответствующие катионы обусловливает то, что эти соед. по реакц. способности во многом близки к электронодефицитным Г.с.; их иногда наз.-амфотерными.

Насыщенные, а также лишенные ароматичности ненасыщ. Г. с. с пятью и более атомами в цикле напоминают по хим. св-вам соответствующие соед. с открытой цепью-амины, эфиры, сульфиды и др.

Лит.: Гетероциклические соединения, под ред. Р. Эльдерфилда, пер. с англ., т. 1-8, М., 1953-69; Пакетт Л., Основы современной химии гетероциклических соединений, пер. с англ., М., 1971; Джоуль Дж., Смит Г., Основы химии гетероциклических соединений,пе,р. с англ., М., 1975; Иванский В. И., Химия гетероциклических соединений, М., 1978; Наметкин С. С., Гетероциклические соединения, М., 1981; Общая органическая химия, под ред. Д. Бартона, У. Оллиса, пер. с англ., т. 8-9, М., 1985; Пожарский А. Ф., Теоретические основы химии гетероциклов, М., 1985; The chemistry of heterocyclic compounds, ed. by A. Weissberger, E. Teylor, v. 1-44, N.Y.-L., 1950-85; Comprehensive heterocyclic chemistry, ed. by A.R. Katritzky, v. 1-8, N.Y.-[a.o.], 1984. Л.И. Беленъкш.