compuestos heterociclicos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA
FACULTAD DE CS. AGRARIAS Y FORESTALES
CURSO DE QUIMICA ORGANICA

COMPUESTOS HETEROCICLICOS

Se llama compuestos heterocíclicos a aquellos que, además de carbono e hidrógeno,
poseen al menos un átomo de otro elemento (denominado heteroátomo) formando
parte del anillo. Los más comunes son los heterociclos con anillos de 5 o 6 átomos y
donde uno o más átomosde carbono están sustituídos por átomos de nitrógeno,
oxígeno o azufre. Estos compuestos abundan en la naturaleza y son muy estables:
sus anillos están casi libres de tensión.
Se clasifican en dos grupos: alifáticos y aromáticos. Los compuestos alifáticos
poseen las propiedades físicas y químicas típicas del heteroátomo específico que
incorporan. Por ejemplo
H
N

H
N

OTetrahidrofurano
(es un éter)

Pirrolidina
Piperidina
(son aminas secundarias)

En los heterociclos aromáticos un orbital p del heteroátomo contiene uno o dos
(según el caso) electrones no compartidos que se superponen con los orbitales p de
los átomos de carbono formando una nube de 6 electrones π por encima y debajo del
anillo. Ejemplos:

N
H

Pirrol

O

S
N

Furano

TiofenoPiridina

Heterociclos aromáticos de 5 átomos
En estos compuestos, al existir seis electrones π en el sistema aromático, pues el
heteroátomo contribuye con un par de electrones al sistema, y al estar formado el
ciclo por un total de 5 átomos, se obtiene en los átomos de carbono una cantidad
promedio de electrones π mayor que la correspondiente al benceno (al que le
corresponde uno). Estosheterociclos se denominan compuestos aromáticos π
excesivos. Por ello son más reactivos que el benceno frente a la SEA.

1

Pirrol: Su átomo de nitrógeno, al igual que los átomos de carbono, posee una
hibridación sp2 con dos electrones en el orbital p, los cuales forman un sexteto
aromático con los cuatro electrones p de los carbonos. Debido a que el par de
electrones del nitrógeno intervieneen el anillo aromático, no están disponibles para
intervenir las reacciones químicas y también por eso el pirrol es una base
extremadamente debil.
Los compuestos del pirrol son comunes en los sistemas biológicos. Uno de los más
importantes es una estructura cíclica en la que cuatro unidades de pirrol se unen por
puentes ( = CH – ). Tales sustancias se denominan porfirinas y son importantespues
se relacionan con el grupo hemo de la sangre y la clorofila de las plantas. Las
porfirinas son derivados de la porfina:

N
N H HN
N

Estructura de la porfina

En cuanto a la sustitución del anillo en la SEA, deben analizarse la sustitución en
todas las posiciones posibles:
Sustitución en el carbono 2:
+
N
H

H

H

+ E+
N
H

+

E

N
H

H
+
N
H

E

E

N
HE

Sustitución en el carbono 3:
E

E

N
H

+ E+

E
H

H
+

+
N
H

N
H

N
H

De esta manera, la carga del ión intermedio resulta deslocalizada en mayor número
de posiciones cuando la sustitución se produce en el carbono 2 que cuando ocurre en
el carbono 3, resultando entonces más estable el ión intermedio correspondiente al
carbono 2. Por ello la SEA generalmenteocurre en la posición 2.

2

Furano: Es el análogo oxigenado del pirrol. En este caso el oxígeno posee un
segundo par de electrones no compartido que ocupa un orbital sp2, perpendicular al
sistema π del anillo. El anillo del furano aparece en compuestos naturales, como las
furoquinolinas (una clase de alcaloides de rutáceas) y las furocumarinas. A
compuestos de este último tipo se debe latoxicidad del perejil para los conejos.
El derivado más importante del furano es el furfural. Este aldehído se obtiene por la
deshidratación con H2SO4 de las pentosas (presentes en el salvado, la cáscara de
avena o el marlo del maíz, constituídos en gran medida por pentosanos).
CH2 OH
+

Pentosanos

H2O / H

O

O

H2SO4

OH

OH

C
H

O

OH

Pentosa

Furfural...