Bloga

Heterocycle eraginik handiena munduan

Heterocycle eraginik handiena munduan

Konposatu heteroklimikoak

Konposatu heteroklimiko bat, eraztunen egitura bezala ere ezagutzen dena, funtsean eraztun / eraztunen kide diren bi elementu desberdineko atomoek osatzen dute. Konposatu heteroklimek osagai konposatuen familia ugariena eta nabarmenena osatzen dute.

Funtzionaltasuna eta egitura edozein dela ere, konposatu carbocyclic bakoitzean analogiko heteroklimiko desberdinetara bihur daiteke, beste elementu batzuekin karbono atomoen atomo bat edo gehiago ordezkatuz. Ondorioz, heteroklipek ikerketa-gune bat eskaintzen dute hainbat arlotako ikerketa, besteak beste, konposatu heterokimikoen konposatu kimiko farmazeutiko, sendagarri, analitiko eta organikoetara mugatuta.

Konposatu heteroklimikoen adibide nagusiak droga gehienak, azido nukleikoak, tindagai sintetiko eta natural gehienak eta biomasa gehienak, hala nola zelulosa eta antzeko materialak dira.

Sailkapena

Nahiz eta konposatu heterokyklikoak konposatu organikoak edo ez-organikoak izan daitezkeen, gehienek karbono bat gutxienez dute. Konposatu horiek beren egitura elektronikoaren arabera sailkatzen dira. Konposatu heteroklimiko saturatuek eratorri aikliko gisa jokatzen dute. Ondorioz, tetrahidrofuran eta piperidina ohiko eterrak eta aminasak dira profil esteriko eraldatuak.

Kimika heteroklimoaren ikerketa, beraz, sideraturiko deribatuen eta aplikazioen inguruan zentratzen da, batez ere bost eta sei kidez osatutako eraztunak. Hauek furan, pyrrole, thiophene eta pyridine biltzen ditu. Hurrengo konposatu heterokyclicoko klase handiak osagai bentzenoekin konbinatzen ditu, furan, pyrrole, thiophene eta pyridine for benzofuran, indole, benzothiophene eta quinolin, hurrenez hurren. Bi benzeno eraztunak fusionatzen badira, konposatuen beste familia handi bat sortzen da: dibenzofuran, carbazole, dibenzothiophene eta aridine. Unsaturated eraztunak pi sisteman heteroatomikaren parte hartzearen arabera sailkatzen dira, sistema konjugatua.

Prestaketa eta erreakzioak

3 kideentzako eraztunak

Eraztun batean hiru atomo dituen konposatu heteroklimek eraztunen estrukturako adeitasun erreaktiboa dute. Heteroklipek heteroatomo bat dute, oro har, egonkorrak. Bi heteroatomek dituztenak gertatzen dira, oro har, erreaktiboa den bitarteko gisa.

Oxiranesek, epoxidoek ere ezagunak dira 3 kideen heterocycle ohikoenak. Oxiranesek alaken duten peracidak erreakzionatzen dituzte, estereoskopiko onarekin. Oxiranes 3 kideen eraztuneko angelu altuko tentsio altuko insaturaturiko eternitateak baino erreaktiboagoak dira. Eraztunaren nukleofiloa eta elektrofikikoa irekitzen duten erreakzio osagarriak erreakzio klase orokorrenak dira.

Horrelako erreakzio bat nitrogenoaren mostazaintzako ekintza farmakologikoan parte hartzen da. Korronte intramolekularreko itxiera, anticancer agent mechlorethamine kasuan bezala, bitarteko aziridium ioi bat osatzen du. Agente biologikoki aktiboak eraso egiten du DNAren erreplikaziorako inhibizioaren bidez zelulak ugaritzen dituzten zelulak ugaritzea. Nitrogeno mostaza ere anticancer eragile gisa erabiltzen da.

Komertzialki aziridina eta oxirane kimikoen industria kimiko funtsezkoak dira. Eskala masiboko oxirane ekoizpenean, etileno zuzenean oxigenoarekin erreakzionatzen da. Erreakzio kimikoa, hau da, 3 eraztun hauen ezaugarriena, erreaktibo nuklefikoek eraso egiteko gai izan ohi dutela eraztuna irekitzeko:

Hiru kide ohikoenak konposatu heteroklimikoak heteroatomak honako hauek dira:

Saturatuak asegabeak
Thiirane (episulfides) Thiirene
Phosphirane Phosphirene
Epoxidoak (oxiuria, etileno oxidoak) Oxirene
Aziridine Azirine
Borirane Borirene

Hiru konposatu heterokykliko konplexu gehien dituzten bi heteroatomiken artean, Diaziridina deribatu saturatua eta Diazirina deribatu saturatua eta Dioxirane eta Oxaziridina dira.

Lau kidetako eraztunak

Hainbat 4 kidetako eraztunen heterokypilak prestatzeko hainbat metodo azaltzen dira beheko diagraman. Amine, thiol edo 3-halo batekin erreakzionatzeko prozesua normala izaten da eraginkortasunez baina errendimendu gaiztoekin. Dimerizazioa eta ezabapena alboko erreakzio tipikoak dira. Beste funtzio batzuk erreakzioan ere lehiatuko dira.

Lehenengo adibidean, oxirane baten txirrindulariak thietanoa eratzen du beti, baina nukleophilicity handiagoa nabarmentzen da batez ere oinarri ahula erabiltzen badu.

Bigarren adibidean, azetidinaren eta aziridinaren eraketa posibleak dira, baina azken hori bakarrik ikusten da. Lau adibide azeleratu azetidinaren funtzionaltasunari dagokionez, hau da, lehiarik ez badago.

Hirugarren adibidean, substratuaren konfigurazio zurruna oxetanoa eratzen laguntzen du eta oxigenoaren txirrindularitza eragozten du. 5 eta 6 adibideetan, Paterno-Buchi fotokiklizazioak oxetanaren eraketa moldatzen dira batez ere.

4 kideentzako eraztunak heteroklipatzeko prestatzeko metodoak

Erreakzioak

4 kideen erreakzioak konposatu heteroklimikoak Era berean, ring tentsio eragina erakutsi. Hurrengo diagramak adibide batzuk erakusten ditu. Acid-catalysis 1,2, 3a eta 2a adibideetan frogatutako eraztun-irekitze erreakzioen ezaugarri tipikoa da. Tetananoaren 3 erreakzioan, sufreak klorosulfona elektrikoaren bidez lortzen du kloruro elektrofikorako eta eraztunen kloruroaren ionoa ordezkatzeko. 4b erreakzioan, ether tentsioa irekitzeko ere ikusten dira nucleophiles indartsuak. Beta-laktonen cleave erreakzioak akilatutako katalizatutako azil trukeak gerta daitezke 4an ikusi bezala. Halaber, alkyl-O nukleoz osatutako nucleophiles-ekin egin daiteke XNUMXb-en.

Zenbaki espezifikoa 6 ortoestearako intramolekularreko berrantolaketa fenomeno interesgarri bat erakusten du. Erreakzioa 6ek beta-lactam cleavage erakusten du penicilina G-ren bidez, eta horrek akilazio-erreakzio hobetua azaltzen du.

4 kideen konposatu heteroklimikoen erreakzio adibideak

Gehien erabilgarriak konposatu heteroklimikoak 4 kideentzako eraztunak bi antibiotikaren, cephalosporin eta penicillin sorta dira. Bi serieak azetidinono eraztunaz gain, Beta-lactam eraztun ere deitzen zaio.
Oxetanen askok antiviral, anticancer, antiinflamatorio eta antifungiko agente gisa ikertzen ari dira. Oxetanonak, berriz, bakterioideek, fungizidak eta herbizidak eta polimeroen fabrikazioan gehien erabiltzen direnak dira.
Thietane gaztea eskisto olioan aurkitu zen, bere eratorri deribatuak odolaren markatzaile gisa funtzionatzen duten bitartean. Thietanes fungizidak eta bakterioideek margotzen dituzte, burdina korrosioaren inhibitzaile gisa eta polimeroen fabrikazioan.

Cuatro miembros de anillas con compuestos con un solo heteroátomo

Heteroatomaren saturatu gabeko saturatua

heteroatomoren Saturatuak asegabeak
Sufre Thietane Azete
Oxygen Oxetane Oxete
Nitrogeno Azetidine Azete

Cuatro miembros de anillas con compuestos con dos heteroátomos

heteroatomoren Saturatuak asegabeak
Sufre Dithietane Dithiete
Oxygen Dioxetane Dioxete
Nitrogeno Diazetidine Diazete

5 kideentzako eraztunak heteroatom bakarrarekin

Thiophene, furan eta pyrrole dira 5 kideen eraztunen heterokypulos konposatu aromatikoen gurasoak. Hona hemen beren egiturak:

Thiophene, furan eta pyrrole deribatu saturatuak tiofano, tetrahidrofurano eta pirrolidina dira, hurrenez hurren. Tiofeno, furano, edo benzeno eraztun bati fusionatutako pirroliozko eraztunen konposite biziklikoak benzotiofeno, benzofurano, isoindola (edo indole) dira, hurrenez hurren.
Nitrogeno heterocycle pyrrole normalean hezur-olioa da, berokuntza indartsuaren bidez proteinen deskonposizioa osatuz. Pyrrole eraztunak aminoazidoetan daude, esate baterako, hidroxiprolina eta prolina, proteinak, tendoiak, azala eta hezurrak eta kolagenoaren proteina estrukturalean dauden kontzentrazio handietan.
Pirrolaren deribatuak alkaloideetan aurkitzen dira. Nicotina ezaguna den pirroloa da, alkaloidoa duena. Hemoglobina, mioglobina, B12 bitamina eta klorofiloak, lau pyrrole unitateak lotzen ditu porphyrin izeneko eraztun-sistema handi batean, behean dagoen klorofila B bezalakoak.

Bile pigmentuak porphyrine eraztunaren deskonposizio bidez eratzen dira eta 4 pyrrole eraztunen katea dute.
5 eraztuneko heteroklipen prestaketa
Furanen prestaketa industriala ondokoak dira: aldehidoa, furfuralena, pentosa sortzen duena, lehengaiak direnak, adibidez, corncobs. Tiofeno eta pirroloko antzeko prestakinak ekuazioen bigarren lerroan erakusten dira.
Ekuazioaren hirugarren lerroa T19x-dikarbonilo konposatuetatik ateratako thiophenes, pyrroles eta furans ordezkoak azaltzen dira. Beste mota batzuetako heterokypulos ordezkatu dituzten erreakzio ugari hasi dira. Prozedura hauetako bi bigarren eta hirugarren erreakzioan agertu dira. Furan-ek tetrahidrofuranoaren giltzidun katalizatutako hidrogenazioa murrizten du. Ether zikliko hau disolbatzaile baliotsua da, eta ezin dira 1,4-haloalkylsulfonates bihurtzeko, baina baita 4-dihalobutanes ere, tiolanoa eta pirrolidina prestatzeko erabil daitezkeenak.

Bost eraztuneko eraztun konposatuak heteroatom bakarrarekin

heteroatomoren asegabeak Saturatuak
antimonio Stibole Stibolane
artseniko Arsole Arsolane
Bismuto Bismole Bismolane
Boroa Borole Borolane
Nitrogeno pirrola Pyrrolidine
Oxygen Furano Tetrahydrofuran

5 kideentzako eraztunak 2 heteroatomoekin

2 heteroatomikako eraztuneko bost kideek eta, gutxienez, heteroatomikoetako bat Nitrogenoa da, azolez ezagutzen dira. Isotiazolak eta thiazolesek nitrogeno eta sufre atomo bat dute eraztunean. Bi sufre atomoekin konposatuak Ditioletan bezala ezagutzen dira.

heteroatomoren Unsaturated (eta partzialki insaturatuak) Saturatuak
Nitrogeno

/ nitrogeno

Pyrazole (Pyrazoline)

Imidazole (Imidazoline)

Pyrazolidine

Imidazolidine

Nitrogeno / oxigeno Isoxazole

Oxazoline (oxazole)

Isoxazolidine

oxazolidine

Nitrogeno / sufre Isothiazole

Thiazolin (Thiazole)

Isothiazolidine

Thiazolidine

Oxigeno / oxigeno Dioxolane
Sufre / sufre Dithiolane

Pirazoles batzuk naturalean gertatzen dira. Klase honen konposatuak 1,3-diketonesak erreakzionatzen dituzte hidrazinak erabiliz. Pirazol konposatu sintetiko gehienak medikuntza eta tindagaiak dira. Aminopirinaren analgesikoak, artritisaren tratamenduan erabiltzen diren phenybutazoneak, zuntzezko koloratzaileak eta horia elikagaiak tartrazina erabiltzen dituzte, eta koloreko argazkietan erabiltzen diren koloratzaile gehienak sentsibilizazio eragile gisa erabiltzen dituzte.

5 kideentzako eraztunak 3 heteroatomoekin

Bost zenbaki eraztunen konposatuen multzoa ere badaude, 3 heteroatomak gutxienez. Konposatu horietako adibide bat nitrogeno atomoa eta bi sufre dituzten dithiazoles dira.

6 kideentzako eraztunak 1 heteroatomarekin

Nitrogeno monoklimikoan erabiltzen diren nomenklaturak 6 kideen eraztun konposatuekin azaltzen dira hemen. Pyridine eraztuneko posizioak erakusten dira, Arabiar zenbakiak greziar letren arabera nahiago dira, nahiz eta bi sistemak erabiltzen diren. Pyridonak konposatu aromatikoak dira, 4-pyridonaren bidez frogatutako resonantzia kobratuko hibridoen ekarpenen kortesia egiteagatik.

Zenbait zeluletan erreakzio metaboliko erabakigarri desberdinetan parte hartzen duten bi koenzimak, NAD (coenzyme1) eta NADP (coenyme II izenez ere ezagutzen direnak) izenekoak, nikotinamida deritze.
Alkaloide gehienak piperidina edo piridina eraztunaren egitura dute, horien artean piperina (piper beltza eta zuria) eta nikotina. Haien egiturak azaltzen dira.

Piramidina, behin ikatzaren alkalinoetatik ateratakoa, baina amoniakoa eta tetrahidrofurfurilikoa alkohol katalitikoki prestatzen ari dira, beste konposatu batzuk fabrikatzeko erabiltzen diren tarteko eta disolbatzaile erabakigarria da. Vinylpyridines funtsezkoak dira monomeroen eraikuntzako plastikozko blokeak, eta guztiz saturatuak dira piperidina, piridina kimiko lehengai gisa eta kautxuzko prozesu gisa erabiltzen dira.

Piridinak farmazialki erabilgarriak

Piridina farmazialki erabilgarriak azido isozinotiniko hidrazidoa (tuberculostat isoniazid), antiinflamatorioak, nevirapina, nicorandil-avasodilator izenekoak, angina kontrolatzeko erabiltzen direnak, fenazopiridina-gernu-traktuko analgesikoa eta anti-hanturazko sulfa droga bezalakoak dira. Diflufenikoa, clopiralida, paraquatea eta dikquata dira herbizidoak erabiltzen diren piridinoko deribatu ezagunak.

6 kideentzako eraztunak 2 edo heteroatomo gehiago dituzten

3 eraztun monocyclic monocyclic eraztunekin heteroklipatzen duten 2 nitrogeno heteroatomikoekin (diazinak) zenbakitan daude eta behean agertzen dira.

Maleta hidrazidoa herbizida gisa erabiltzen den piridazina deribatu bat da. Pyrazine batzuk, hala nola, azido aspergillikoa gertatzen da naturalean. Hemen daude aipatutako konposatuen egiturak:

Pyrazine eraztuna industria eta biologiaren garrantziaren hainbat konposatu polikliko konposatuen osagai da. Pirazina familiako kide garrantzitsuak fenazinak, aloxazinak eta pteridinak dira. Farmakologikoki eta biologikoki, diazinak gehien erabakigarriak pirimidinak dira. Cytosine, thymine eta uracil dira 3 nukleotidoen oinarri 5, RNA eta DNAren kode genetikoa osatzen dutenak. Jarraian, haien egiturak daude:

Tiaminaren bitamina pirimidina eraztun bat daukate eta barbiturats sintetikoak amobarbitalaren barnean erabiltzen ohi dira. Morpholine (guraso tetrahidro-1,4-oxazine) eskala handian ekoizten da fungizida, korrosioaren inhibitzaile gisa eta disolbatzaile gisa erabiltzeko. Morpholine eraztuna sedativo-hypnotic drug trimetozine eta zenbait fungizidatan ere aurki daiteke: fenpropimorph eta tridemorph. Hona hemen morfologiaren formula estrukturala:

7 kideentzako eraztunak

Zirkulazioaren tamaina handitzen den heinean, kokapen, mota eta heteroatomo kopuruaren arabera lor daitezkeen konposatuen barietateak oso handitzen dira. Hala eta guztiz ere, 7 eraztunen edo gehiagoko heteroklipen kimika 6 eta 5 kideen eraztun konposatu heteroklimenek baino garatuagoa da.
Oxepine eta Azepine eraztunak itsas organismo eta alkaloideen produktuen metabolizazio naturalean gertatzen diren osagai garrantzitsuak dira. Caprolactam izeneko azepine deribatua saltoki komertzialean ekoizten da nylon-6 fabrikazioan, tarteko eta larruzko sintetikoa, estaldurak eta filmak ekoizteko.
7-ko kide diren konposatu heteroklimek bi eraztun nitrogeno atomo bakarrarekin erabiltzen dituzte gehien erabiltzen direnak. Prazepine (antidepresiboak trikyclic) eta tranquilizador diazepamek ere baliodunak dira.

8 kideentzako eraztunak

Adibidez, klase honetako konposatu heterokyclicoak azokanoa, oxokana eta nitrogenoa, oxigeno eta sufrea dira, hurrenez hurren. Berezko unsaturated derivatives azocine, oxocine, eta thiocine dira, hurrenez hurren.

9 kideentzako eraztunak

Horrelako konposatu heterokyclicen adibideek azonano, oxonano eta nitrogenoa, oxigenoa eta sufrea dira, eta heteroatomoak dira. Sosarik gabeko deribatuen azonina, oxonina eta thionina dira, hurrenez hurren.

Konposatu heterokyclicen erabilerak

Heterocycles baliagarriak dira bizitza zientzien eta teknologiaren arlo askotan. Gure eztabaidetan ikusi dugun moduan, droga asko konposatu heteroklimikoak dira.

Erreferentziak

IUPAC Gold Book, konposatu heterokiklikoak. Link:

WH Powell: Heteromonocycle izeneko Hantzsch-Widman sistema hedatuaren berrikuspena, Hemen: Pure Appl. Chem.1983, 55, 409-416;

A. Hantzsch, JH Weber: Ueber Verbindungen des Thiazols (Pyridins der Thiophenreihe), Hemen: Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1887, 20, 3118-3132

O. Widman: Zur Nomenclatur der Verbindungen, welche Stickstoffkerne enthalten, Hemen: J. Prakt. Chem. 1888, 38, 185-201;