Heterotsiklik birləşmələr

Heterotsiklik birləşmələr ( heterotsikllər) – üzvi birləşmələr olub, tərkibində karbon atomu ilə yanaşı başqa elementlərin atomları da mövcud olur. Onlara həm də tsikldə heteroəvəzləyici (heteroatomlar) olan karbotsiklik birləşmələr kimi də baxmaq olar. Azot saxlayan aromatik heterotsiklik birləşmələr ətraflı öyrənilmişdir. Nadir halda, heterotsiklik birləşmələrdə tsikldə karbon atomu olmur, məs., pentazol.

Tsiklda karbon atomlarından başqa digər element atomları (heteroatomlar) iştirak edən birləşmələrə heterotsiklik birləşmələr deyilir. Üzvi birləşmələrin ən çox yayılmış qruplarından biri heterosiklik birləşmələrdir. Heterotsiklik birləşmələr nuklein turşuları, xlorofil, alkaloidlər, penisilinlər və bir çox vitaminlər kimi təbii mənşəli maddələrin bir hissəsidir. Heterotsiklik birləşmələr metabolik proseslərdə mühüm rol oynayır və yüksək bioloji aktivliyə malikdir. Müasir dərman maddələrinin əhəmiyyətli bir hissəsinin strukturunda heterotsikllər var.

Heterotsiklik birləşmələri təsnif etmək üçün aşağıdakı xüsusiyyətlərdən istifadə edilir:

• Tsiklin ölçüsünə görə;
• Tsiklə daxil olan elementin növünə görə;
• Tsiklə daxil olan heteroatomların sayına görə;
• bir neçə heteroatomun təbiəti və qarşılıqlı düzülüşünə görə ;
• doyma dərəcəsinə görə;
• tsiklin sayına görə.

Heterotsiklik birləşmələrin reaksiyaya girmə qabiliyyəti onların qeyri atisiklik analoqlarının reaksiyaya girmə qabiliyyətinə yaxındır. Heteroatomlar kimi çox vaxt ikinci dövr elementləri (N, O) və S, təsadüf hallarda Se, P Si və başqaları istifadə olunur. Karbotsiklik birləşmələrdə olduğu kimi heterotsiklik birləşmələr aromatik heterotsiklik birləşmələrin xassələrini daşıyır (heteroaromatik birləşmələr). Karbotsiklik aromatik birləşmələrdəki karbon atomundan fərqli olaraq, heteroatomlar aromatik sistemə yalnız bir deyil (piridin tipli heteroatomlar), eləcə də iki elektron (pirrol tipli heteroatom) verə bilir.Pirrol tipli heteroatomlar adətən beş üzvlü tsikllərin tərkibində olur (pirrol, furan, tiofen). Bir heterotsikldə hər iki tip heteroatom ola bilir (imidazol, oksazol). Heteroaromatik birləşmələrin reaksiyaya girmə qabiliyyəti tsikldə elektron paylanmanın sıxlığından asılıdır.

Bir heteroatomlu beş üzvlü heterotsiklik birləşmələr (pirrol tipli) üçün elektronlar hər beş atomda aromatik sekstet elektronları elə paylanır ki, onların nukleofilliyi yüksək olur. Bu birləşmələr üçün elektrofil əvəzlənmə reaksiyaları xarakterikdir, belə ki, piridinin azotu üzrə asanlıqla protonlaşır, yumşaq şəraitdə karbon tsikldə halogenləşir və sulfolaşır. Elektrofil əvəzlənmə reaksiyalarında reaksiyaya girmə qabiliyyəti azalma sırası ilə gedir: pirrol > furan > selenofen > tiofen > benzol. Piridin tipli altı üzvlü heterotsiklik birləşmələrdə benzolla müqayisədə elektron sıxlığının aşağı olması bu birləşmələrin nukleofilliyini aşağı salır. Elektrofil əvəzlənmə reaksiyaları sərt şəraitdə gedir. Belə ki, piridin oleumla 220-2700 C-də sulfolaşır.

Azot tərkibli heterotsiklik piridin tipli azotlu birləşmələrdə π-elektron sıxlığı xüsusən azot atomunda yüksək həddə çatır. Piridin üçün π-elektron sıxlığı aşağıdakı kimi hesablanır :

Atomun vəziyyəti	Elektron sıxlığı
1 (N)	1.43
2 (α)	0.84
3 (β)	1.01
4 (γ)	0.87

Heteroaromatik birləşmələrin elektrofilliyi π-elektron sıxlığı aşağı düşdükcə yüksəlir, yəni heteroatomların sayı artdıqca, beş üzvlülərə nəzərən altı üzvlülərdə yüksək olur. Belə ki, pirrol və indollar üçün nukleofil əvəzlənmə reaksiyaları tipikdir, piridin və benzimidazol natrium amidlə aminləşir, ancaq 1,3,5-triazin isə sulu məhlulda ammonium formiata qədər asanlıqla hidrolizləşir.

Qeyri aromatik heterotsikllərin reaksiyaya girmə qabiliyyəti onların asiklik analoqlarına yaxındır. Heteroaromatik birləşmələrdə yan zəncirdə reaksiyaya girmə qabiliyyəti mezomer effektə birbaşa təsir edir. 2- və 4- əvəzlənmiş piridində metilen oksidin turşuluğu yüksək olur : belə ki, 2-metilpiridini (α-pikolin) formaldehid ilə kondensləşdirdikdə əmələ gələn 2-etoksietil-2-piridini dehidratlaşdırmaqla sənaye üsulu ilə 2-vinilpiridin sintez etmək olar.

Heterotsikllərin təsnifatı tsikldəki heteroatomlara və onların sayına görə aparılır. Tsikildə bir neçə heteroatom olduqda onların nömrələnməsi aşağıdakı ardıcıllıqla aparılır: O, S, N. Molekulda NH və üçlü azot olduqda 1 rəqəmi ilə NH işarələnir və belə ardıcıllıq gözlənilir : O, S, NH, N. Heterotsiklik birləşmələrdə trivial və heç bir qaydaya uyğun olmayan adlar verilmişdir. Heterotsiklik birləşmələrin sistematik nomenklaturası aşağıda göstərilən Qanç və Vidman qaydası ilə sıralanır.

Bir heteroatomlu sadə heterotsikllər
	Doymuş heterotsikl			Doymamış heterotsikl
Heteroatom	Azot	Oksigen	Kükürd	Azot	Oksigen	Kükürd
Üçüzvlü
Sistematik adı	Aziridin	Oksiiran	Tiiran	Azirin	Oksiren	Tiiren
Trivial adı	Etilenimin	Etilenoksid	Etilensulfid	-	-	-
Quruluşu
Dördüzvlülər
Sistematik adı	Azetidin	Oksetan	Tietan	Azet	Okset	Tiet
Trivial adı	1,3-Propilenimin	Trimetilenoksid	Trimetilensulfid	Azatsiklobutadien	-	-
Quruluşu
Beşüvlülər
Sistematik adı	Azolidin	Oksolan	Tiolan	Azol	Oksol	Tiol
Trivial adı	Pirrolidin	Tetrahidrofuran	Tetrahidrotiofen	Pirrol	Furan	Tiofen
Quruluşu
Altıüzvlülər
Sistematik adı	Azinan	Oksan	Tian	Azin	Oksinium	Tiinium
Trivial adı	Piperidin	Tetrahidropiran	Tetrahidrotiopirn	Piridin	Pirilium	Tiopirilium
Quruluşu	60px	70px	70px	70px
Yeddiüzvlülər
Sistematik adı	Azepan	Oksepan	Tiepan	Azepin	Oksepin	Tiepin
Trivial adı	Heksametilenimin	Heksametilenoksid	Heksametilensulfid	Azatropiliden	Osatsikloheptatrien	-
Quruluşu

Heterotsiklik birləşmələr canlı təbiətdə çox geniş yayılmışdır və təbii kimyəvi birləşmələrdə və eləcə də biokimyada mühüm yer tutur.Bu birləşmələrin əmələ gəlmə funksiyası çox genişdir.

Bəzi heterotsiklik birləşmələri daş kömür qətranından (piridin, xinolin, akridin və s.) və bitki yağı mənşəli xammaldan (furfurol) işləməklə alırlar. Bir çox təbii və sintetik heterotsiklikbirləşmələr qiymətli boyaq (indiqo), dərman vasitələri (xinin, morfin, akrixin, piramidon) kimi istifadə edilir. Heterotsiklik birləşmələrdən plasmas istehsalında, kinofoto sənayesində, kauçukun şişirdilməsində sürətləndirici kimi istifadə edilir.

•Revision of the extended Hantzsch-Widman system of nomenclature for heteromonocycles (Recommendations 1982) // IUPAC