Heterocyclic Compounds สารประกอบอินทรีย์ที่มีโครงสร้างเป็นวงและมีอะตอมของ ธาตุอื่นที่ไม่ใช่คาร์บอนเป็นส่วนของวง pyridine tetrahydrofuran oxirane an aromatic heterocycle a saturated heterocycle a saturated heterocycle 11/12/2018 PT_2008
Nomenclature Common (trivial) vs. Systematic name ethylene oxide oxirane ethylenimine aziridine trimethylene oxide oxetane furan oxole tetrahydrofuran oxolane pyrrole 1H-azole thiophene thiole pyran 2H-pyran piperidine perhydropyridine thiazole 1,3-thiazole imidazole 1,3-diazole 11/12/2018 PT_2008
priority ตารางแสดงคำนำหน้า(Prefix)ชื่อธาตุheteroatom และลำดับความสำคัญ Element oxygen sulfur selenium nitrogen phosphorus Valence 2 3 Prefix Oxa Thia Selena Aza Phospha priority 11/12/2018 PT_2008
ระบบการเรียกชื่อแบบ Hantzsch – Widman ใช้คำนำหน้า heteroatom เช่นเดิม Ring size 3 4 5 6 7 8 9 10 Suffix Unsaturated Saturated irene irane ete etane ole olane ine inane epine epane ocine ocane onine onane ecine ecane 11/12/2018 PT_2008
รายละเอียด , ข้อยกเว้น , ส่วนเสริมของระบบ Hantzsch - Widman Suffix แบบ saturated ใช้กับวงที่อิ่มตัวเต็มที่ Suffix แบบ unsaturated ใช้กับวงที่มีพันธะคู่เป็นจำนวนมากที่สุดที่เป็นไปได้ วงที่มีความไม่อิ่มตัวยังไม่เต็มที่ ให้ใช้คำนำหน้าเสริมเพื่อระบุจำนวนความไม่อิ่มตัว ที่หายไป เช่น dihydro หรือ tetrahydro พยัญชนะ e ท้ายคำ บางครั้งอาจตัดทิ้งไปได้ วง nitrogen heterocycles แบบอิ่มตัว ขนาด 3, 4 และ 5 ใช้คำลงท้ายเป็น iridine, etidine และ olidine ตามลำดับ วง nitrogen heterocycles แบบไม่อิ่มตัว ขนาด 3 อาจใช้คำลงท้ายแบบดั้งเดิม “irine”ได้ oxine, azine และ silane ได้ถูกนำไปใช้กับสารหรือหมู่ฟังก์ชันอื่นแล้ว จึงไม่อาจนำมา ใช้กับ pyran, pyridine และ silacyclohexane ได้อีกต่อไป 11/12/2018 PT_2008
Examples of heterocyclic compound nomenclature 6H-1,2,5-thiadiazine 1,3-oxazole 1,3-diazetidine 1,2-oxazole thietane 2,3-dihydroazete oxepane 3,4,5,6-tetrahydro-2H-azepine 1,4-thiazepine azocane azocine azonane thionine azecine 11/12/2018 PT_2008
Preparation and Reactions 3-Membered Rings an alkene a peracid an oxirane an aziridine a thiirane 11/12/2018 PT_2008
Reactions : trans-diaxial ring opening 11/12/2018 PT_2008
4-Membered Rings 11/12/2018 PT_2008
Reactions : ring opening 11/12/2018 PT_2008
Reactions : ring opening 11/12/2018 PT_2008
5-Membered Rings Paal-Knorr Synthesis 11/12/2018 PT_2008
Sigmatropic rearrangement Bischler Indole Synthesis Fischer Indole Synthesis Sigmatropic rearrangement 11/12/2018 PT_2008
Saturated 5-membered heterocycles : Reactions Saturated 5-membered heterocycles : tetrahydrofuran , thiolane and pyrrolidine resemble that of acyclic ether , sulfides, and 2oamines Unsaturated 5-membered heterocycles : furan , thiophene and pyrrole Aromatic unsaturated compounds 11/12/2018 PT_2008
Aromatic character : electron delocalization ( 4n+2 ) = Dipole Moment 1.7 D 1.9 D 1.6 D 0.7 D 0.5 D 1.8 D Stabilization Energies Benzene Furan Thiophene Pyrrole 38 16 11 kcal/mole from heats of combustion 11/12/2018 PT_2008
Electrophilic aromatic substitution Reactivity : pyrrole >> furan > thiophene > benzene 11/12/2018 PT_2008
Substitution at 2 is more favored than 3 11/12/2018 PT_2008
ortho-para and meta directing character of substituents “very similar to benzene” 11/12/2018 PT_2008
Fully unsaturated 6-membered nitrogen heterocycles = Aromatic rings 6-Membered Rings Fully unsaturated 6-membered nitrogen heterocycles = Aromatic rings pyridine pyrazine pyrimidine pyridazine 11/12/2018 PT_2008
Orbital structure of pyridine Resonance contributors of pyridine sp2 hybridized carbon atom Lone pair electrons are NOT involved in aromatic sextet sp2 hybridized nitrogen atom Resonance contributors of pyridine neutral polarize 11/12/2018 PT_2008
Physical property 2.26 D 1.17 D Pyridine pKa = 5.2 piperidine pKa = 11 Pyridine is a weak base (reflecting the sp2 hybridization of the nitrogen). Larger dipole moment (compared with piperidine) also suggests significant contribution of polarized canonical forms. 11/12/2018 PT_2008
Reactions 1. Electrophilic addition to nitrogen 1-methylpyridinium iodide 1H-pyridinium chloride N-acetylpyridinium chloride 11/12/2018 PT_2008
2. Electrophilic aromatic substitutions พิจารณาจาก resonance forms ของ pyridine จะเห็นว่า electron density ที่ คาร์บอน ทุกอะตอมในวงจะลดลง(+ electron withdrawing inductive effect ของ ไนโตรเจน) โดยรวมแล้ว วงจะมีสภาพขาดอิเล็กตรอน โดยเฉพาะที่ C2(6) และ C4 จึงอาจเรียก เป็น“electron-deficient aromatic compound” ฉนั้น จึงเกิดปฏิกริยาแบบ electrophilic substitution แบบ benzene ได้ยาก 6% 86% 11/12/2018 PT_2008
Position selectivity in electrophilic substitution of pyridine NOT OR Attack at C3(5) “preferred” 11/12/2018 PT_2008
2. Nucleophilic aromatic substitutions 2.1 Substitution of hydrogen : Chichibabin amination toluene 2-aminopyridine ~70% A.E. Chichibabin, O.A. Zeide, J. Russ. Phys. Chem. Soc. 46,1216(1914) 11/12/2018 PT_2008
2.2 Displacement of leaving groups : addition – elimination mechanism Note : fluoride is a better leaving group than other halides 11/12/2018 PT_2008
Position selectivity in nucleophilic substitution of pyridine 2-attack 4-attack 3-attack OR NOT negative charge cannot be delocalized onto nitrogen “preferred” attacks 11/12/2018 PT_2008
EOF End of file 11/12/2018 PT_2008