I.1 Importancia de los compuestos heterocclicos y nomenclatura UNIDAD 11Loscompuestos heterocclicossoncompuestos orgnicoscclicosen los que al menos uno de los componentes del ciclo es de unelementodiferente al carbono. Los tomos distintos de carbono presentes en el ciclo se denominanheterotomos, siendo ms comunes los heterotomos denitrgeno,oxgenoy azufre.Importancia de los compuestos heterocclicos Los compuestos heterocclicos constituyen una de las familias ms grandes y diversas dentro de los compuestos orgnicos. Sus estructuras pueden ser tan simples como los oxiranos o aziridinas o tan complejas como la estricnina

Los compuestos heterocclicos se encuentran formando parte de las molculas que son la base de la vida, como son los azcares y nucletidos del ADN y ARN.La gran mayora de los compuestos de importancia comercial presentan en su estructura uno o ms heterociclos

NomenclaturaLos 4 sistemas son complementarios:Nomenclaturatrivial o comn.Nomenclatura de Hantzsch-Widman.Nomenclaturade sistemas anulares fusionados.Nomenclatura de reemplazamiento.Nomenclatura convencional

Nomenclatura sistemtica de Hantzsch-Widman

Cuando dos o ms heterotomos diferentes estn presentes en el mismo ciclo, se establece un orden de prioridad para nombrar el prefijo correspondiente.

Nomenclatura de anillos fusionadosNomenclatura

Para nombrar compuestos que en su estructura tienen uno o ms ciclos aislados o fusionados y dentro del ciclo presentan uno o ms tomos diferentes al carbono, existen cuatro sistemas diferentes, los cuatro mtodos son complementarios. Nomenclatura trivial o comn. Nomenclatura de Hantzsch-Widman Nomenclatura de sistemas anulares fusionados Nomenclatura de reemplazamiento Sistemas heterocclicos fusionados

Para dar nombre a entidades heterocclicas que implican anillos fusionados y que estn formados de un anillo con un heterotomo (heterociclo) y el(las) otro(s) sin heterotomo, selecciona como componente patrn o base del compuesto al heterociclo, y la otra parte como anillo fusionado. El anillo fusionado se indica mediante un prefijo (Tabla), mientras que la parte prioritaria se indica de manera preferente con su respectivo nombre trivial.

La fusin se representa con una letra minscula encerrada entre corchetes, la cual determina la cara de la parte heterocclica a la que se ha fusionado la parte hidrocarbonada (anillo si heterotomo).

Para esto, se enumera el componente base y se etiquetan las caras asignndose la letra a a la cara correspondiente entre los tomos 1 y 2, cara b entre los tomos 2 y 3, etctera, como si fuera un sistema independiente.

Nombres de compuestos cclicos o heterociclos con el prefijo correspondiente. Compuesto Prefijo Ciclopentano Ciclopentan Ciclohexano Ciclohexan Benceno Benzo Furano Furo Tiofeno Tieno Pirrol Pirro Imidazol Imidazo Isoxazol Isoxazo Furazano Furazo Selenazol Selenazolo Piridina Pirido Pirazina Pirazo Pirimidina Dirimido Quinolina Quino Isoquinolina Isoquino Ftalazina Ftalazo Quinoxalina Quinoxo Carbazol Carbazo Fenazina Fenazo Fenotiazina Fenotiazo

EJEMPLO:

Cuando ambos anillos fusionados son heterociclosse deben de considerar una serie de reglas para seleccionar el componente base, enumerar el o los anillos fusionados y para describir la posicin de los heterotomos en los heterociclos. Algunas de las reglas son las siguientes: Numerar las caras del sistema base. Trazar una flecha que indique el sentido de la numeracin del compuesto base. Numerar las posiciones de fusin del anillo sustituyente. Indicar la posicin que primero es alcanzada por la flecha como primer dgito en los corchetes, y como segundo digto la otra posicin de fusin (estos nmeros deben de separarse por una coma ortogrfica). Indicar la letra de la cara del componente base en la cual se efecta la fusin, anteponiendo un guin ortogrfico.

La fusin se indica por medio de: caras para los sistemas base y con nmeros arbigos para los sistemas secundarios.

Si alguno de los anillos contiene N, entonces a este se le designar como sistema base.

Si ambos heterociclos contienen el mismo heterotomo, dar preferencia al heterociclo individual ms grande.

Para heterociclos iguales con el mismo nmero y tipo de heterotomos dar preferencia al que presente la menor combinacin de nmeros.

26Nomenclatura de Reemplazamiento Es una forma alternativa de nomenclatura sistemtica que se basa en reemplazar uno o ms tomos de carbono de un sistema carbocclico por heterotomos. Compuestos monocclicos: Se nombran anteponiendo al nombre del correspondiente hidrocarburo los trminos acabados en a de la Tabla 1 precedidos de sus localizadores. La multiplicidad de un mismo heterotomo en un anillo se indica con los prefijos: di-, tri-, tetra-, etc. colocados delante del trmino en a Cuando hay dos o ms clases de trminos en a se ordenan segn el orden de preferencia de la Figura 1.8.

Para numerar el heterociclo se sigue el siguiente orden de preferencia: Se da el nmero ms bajo a los heterotomos. Se dan los nmeros ms bajos al conjunto de heterotomos. Se dan los nmeros ms bajos a los enlaces mltiples. Se dan los nmeros ms bajos a los sustituyentes en su conjunto. Se dan los nmeros ms bajos a los sustituyentes en orden alfabtico.

Sistemas heterocclicos condensados Se nombran anteponiendo al nombre del correspondiente hidrocarburo los trminos acabados en a de la Tabla 1, precedidos de sus localizadores. En este caso se mantiene la numeracin del hidrocarburo independientemente de la posicin de los heterotomos, cuando hay posibilidad de eleccin se asignan los localizadores ms bajos en el siguiente orden: Los heterotomos en conjunto. Los heterotomos en el orden de la Figura 1.8. Los enlaces mltiples.

Cuando el hidrocarburo no contiene el nmero mximo de dobles enlaces no acumulados, se pueden utilizar los prefijos dihidro-, tetrahidro-,....perhidro-, pero si se puede evitar se hace de las siguientes maneras: Usando nombres comunes admitidos para el estado de hidrogenacin del compuesto. Usando el nombre del hidrocarburo con el nmero mximo de dobles enlaces no acumulados, pero aplicndolo al sistema heterocclico dejando en l, el nmero mximo de dobles enlaces conjugados o aislados que permitan la existencia de los heterotomos y grupos funcionales en el sistema. Cuando an existan H adicionales se nombrarn con n+H precediendo al trmino en a

I.2 heterociclos de tres miembros con un heterotomo UNIDAD 135Importancia de los heterociclos de tres miembros con u heterotomoLos heterociclos ms sencillos son los saturados de tres miembros con un heterotomo los ms importantes son oxiranos o epxidos ,las aziridinas y los tiranos.

Los heterociclos de tres miembros poseen una propiedad que los distingue de otros tamaos de ciclo, y es su facilidad de apertura por nuclofilos son molculas anormalmente reactivas y que una amplia variedad de reactivos puede atacar estos sistemas anulares.

Estructura y propiedades fsicas de heterociclos de tres miembros

Sntesis de heterociclos de tres miembros

Mtodos de sntesis del oxiranoCiclacin intramolecular (Williamson intramolecular) se hace reaccionar un alcohol con una base y posteriormente el oxigeno reacciona como nucleofilo sobre el carbono con un halgeno

Sntesis industrial Se lleva a cabo oxidando el eteno en presencia de plata como catalizador

Epoxidacin de alquenos: Los percidos (MCPBA) reaccionan con alquenos formando oxiranos (epxidos).

Mtodos de sntesis de aziridinas Sntesis de aziridina de Hoch-Campbell:Se hace reaccionar cetoximas con exceso de un reactivo de grignard, el producto se hidroliza para obtener la aziridina.

A partir de aminas halogenadasEn este mtodo generalmente se utiliza un aminoalcohol para llevar a cabo la sntesis, y esta se puede realizar al sustituir el grupo OH del alcohol por un halgeno, posteriormente se hace reaccionar con KOH

A partir de tiosilatos Se hace reaccionar aminoalcoholes con un cloruro de tiosilo, el cual es un buen grupo saliente

Comportamiento qumico de heterociclos de tres miembros: Las propiedades de los anillos de tres miembros estn relacionadas con tensin, debida a los bajos ngulos de enlace. La tensin angular da lugar a reacciones de apertura para formar productos acclicos.

Heterociclos de cuatro miembros con uno o ms heterotomosImportancia de los heterociclos de cuatro miembros con un heterotomo La mayora de los pigmentos de las plantas y animales son tetrapirroles cclicos.

En el campo de la bioqumca, podemos citar las bases pricas y pirimidnicas que constituyen el cdigo del DNA, que determina las caractersticas genticas de todos los seres vivos.

Las vitaminas que actan en el cuerpo como los sitios activos de las enzimas, las cuales controlan la mayor parte de las reacciones metablicas.

No solo los heterociclos procedentes de fuente natural exhiben actividades fisiolgicas. Tambin los sintticos se han utilizado como drogas y antibiticos en medicina.

Estructura y propiedades fsicas de heterociclos de cuatro miembros Los heterociclos conocidos con dos o ms heterotomos son los que se obtienen por sustitucin de uno o ms centros CH por N, los cuatro ms conocidos: Piridina, tiofeno, pirrol y furano. Con lo que podemos obtener tres diazinas de la piridina, y dos azoles de cada tipo de heterociclo de cinco miembros. Las diazinas son ms reactivos al ataque nucleoflico y menos reactivos al ataque electroflico que la piridina. Son tambin menos bsicas.Los azoles exhiben un balance entre la reactividad a electrfilos mostrada por los heterociclos de cinco miembros simples, y la aceptacin de nuclefilos tipo cetona caracterstica de la piridina, y en general de todos los anillos que contienen el enlace C=N. Heterocclos de cuatro miembros (sntesis y comportamiento)Son ms estables que los heterocclos de tres miembros.Su tensin angular se adquiere por el movimiento de doblado que presenta el anillo.La AZETIDINA es el heterociclo de 4 miembros con Nitrgeno en el anillo.La AZETIDINA es mucho menos reactiva que la aziridina y su comportamiento qumico se asemeja ms a las aminas de cadena abierta.El par de electrones libres del N se invierte para ser preferencial.SNTESIS: