Compuestos heterocíclicos

COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS

1- Introducción.

Los compuestos heterocíclicos son aquellos que poseen en el ciclo heteroátomos, es decir, elementos diferentes al carbono. Los elementos más usuales son el nitrógeno, el oxígeno y el azufre. Las moléculas heterocíclicas se encuentran comúnmente en la naturaleza y los de mayor interés son los heterocíclicos aromáticos.
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Si se examinanestas estructuras, podemos ver que la piridina está electrónicamente relacionada con el benceno, y que el pirrol, el furano y el tiofeno están relacionados con el anión ciclopentadienilo.

2- Heterociclos de cinco miembros.
2.1- Características principales.
Para analizar las estructuras de los heterociclos de cinco miembros como el pirrol, el furano y el tiofeno se debe suponer que cada unode estos compuestos tendrán propiedades de un dieno conjugado y además de una amina, un éter o de un tioéter (posteriormente se estudiarán los compuestos del azufre) respectivamente.
Sin embargo además de dar reacciones de adición estos compuestos dan reacciones de sustitución electrofílica y tienen propiedades semejantes a la del benceno. Por tanto ha sido necesario reconsiderar dichasestructuras, específicamente la distribución electrónica a la luz de las teorías para buscar, representaciones estructurales cada vez más acordes con las propiedades que exhiben estos compuestos, para ello nos centraremos específicamente en el caso del pirrol, teniendo en cuenta que la distancia interatómica entre los átomos que forman el anillo son de valores intermedios entre un simple y un doble enlace,y que la energía de resonancia calculada, así como la encontrada de su calor de combustión son más cercanas a la del benceno que a la de un dieno conjugado.
El método de orbitales atómicos nos da un modelo má s acabado de la distribución electrónica de esta molécula. Este nos plantea que los átomos de carbono así como el nitrógeno poseen hibridación sp2 y se mantienen unidos por enlaces sigma,cada carbono poseen un electrón en un orbital p los cuales se solapan con otro orbital p que contiene dos electrones del nitrógeno también perpendiculares al plano del anillo y los seis electrones son acomodados en tres orbitales de baja energía, los cuales se extienden por encima y por debajo del plano de la molécula formando la nube π. Este mismo razonamiento se ha realizado con el furano y eltiofeno y se han llegado a las mismas conclusiones.
Teniendo en cuenta las reglas que se aplican a los compuestos que poseen carácter aromático, notamos que estos al poseer planaridad en su estructura, ser cíclicos y que el numero de electrones deslocalizados cumple con la regla de Hückel para n=1 (4·1+2=6) los tres anillos se pueden considerar como aromáticos, además que presentan propiedadescomo: las longitudes de enlaces son intermedios entre un simple y doble enlace, la energía de resonancia es más próxima a la de un benceno que a la de un dieno conjugado, presentan corrientes de anillo en RMN, presentan reacciones de sustitución electrofílica.
En el pirrol, debido a que sólo 4 electrones π son aportados por los carbonos del anillo, el átomo de nitrógeno sp2 en el heterocíclicodebe contribuir con 2 electrones al sexteto aromático y por ello, estos electrones no están disponibles. Al tener que aportar el nitrógeno estos electrones, queda deficiente y por ello el anillo carbonado, rico en electrones se califica como un anillo π excedente.
Este anillo π excedente propicia el ataque de reactivos electrofílicos por lo que las reacciones características en el pirrol son lasde Sustitución Electrofílica Aromática.
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2.2- Características ácido−base.
El pirrol a pesar de poseer un nitrógeno no posee características básicas. Por el contrario al poseer un hidrógeno sustituido en el nitrógeno electronegativo, éste está poco retenido y por tanto tiene puede ser cedido con facilidad por lo que posee características acídicas. El pirrol es considerado como una base...