Compuestos heterocíclicos de 5 miembros: Pirrol, furano y tiofeno
Pirrol El pirrol es un compuesto químico orgánico aromático y heterocíclico, un anillo de cinco miembros con la fórmula C4H5 N. Los pirroles tienen una basicidad muy baja comparada con la amina y otros compuestos aromáticos como la piridina donde el anillo del nitrógeno no se enlaza al átomo del hidrógeno. Esto es porque el par de electrones sin compartir del átomo del nitrógeno se convierte en el aromático.
El pirrol experimenta la substitución electrofílica electrofílic a predominante en la 2ª y 5ª posición, aunque el producto de de la substitución en las posiciones 3 a y 4a se obtiene en producciones bajas.
Furano El furano es un compuesto orgánico heterocíclico. Es un líquido claro, incoloro, altamente inflamable y muy volátil, con un punto de ebullición cercano al de l a temperatura ambiente. Es tóxico y puede ser carcinógeno. ser carcinógeno. El furano es un heterociclo aromático de cinco eslabones, como el pirrol, pero con el oxígeno como heteroátomo en lugar del nitrógeno. El átomo de oxígeno presenta una hibridación sp2 de manera que uno de los pares de electrones solitarios ocupa uno de los orbitales sp2. Los otros dos orbitales sp2 se emplean en la formación de los
Compuestos heterocíclicos de 5 miembros: Pirrol, furano y tiofeno
enlaces s con los átomos de carbono adyacentes. El otro par de electrones no compartidos ocupa el orbital p no hidridizado que se solapa con los orbitale s p de los átomos de carbono contiguos para formar el sexteto de electrones, que son los responsables de la aromaticidad del furano.
Tiofeno El tiofeno es un compuesto heterocíclico con fórmula C4H4S. Es un anillo plano de cinco miembros, aromático. A temperatura ambiente, el tiofeno es un líquido incoloro con un débil olor agradable que recuerda al del benceno con el cual el tiofeno posee algunas similitudes. La alta reactividad del benceno hacia la sulfonación constituye la base para la separación del tiofeno del benceno. Separación que resulta complicada para realizar mediante destilación debido a sus puntos de ebullición similares (4ºC de diferencia a presión ambiente). Como el benceno, el tiofeno forma un azeótropo con el etanol. La molécula, es plana; el ángulo de enlace en el azufre es de unos 93º, el ángulo C-C-S es de alrededor de 109º y los otros dos carbonos poseen un ángulo de enlace de 114º. Las longitudes de los enlaces C-C adyacentes al azufre son de 1.34A, la longitud del C-S es de 1.07A y el otro C-C es de 1.41A. El átomo de azufre del tiofeno presenta hibridación sp2. Los tres orbitales híbridos sp2 se forman con la combinación de los orbitales s y p del tercer nivel cuántico. Dos de los orbitales sp2 se emplean en la formación de enlaces s Csp2-Ssp2. En el tercer híbrido sp2 se coloca un par de electrones no enlazantes. El segundo par de electrones no compartidos se sitúa en el orbital no hibridizado 3p y se solapa con los orbitales 2p de los átomos de carbono contiguos para formar el sext eto de electrones aromáticos. La energía de resonancia del tiofeno no es tan grande como la del furano debido a la diferencia de tamaño entre los orbitales 2p y 3p que ocasiona un solapamiento menos efectivo.
Compuestos heterocíclicos de 5 miembros: Pirrol, furano y tiofeno
Reactividad La reactividad de estos compuestos es muy parecida, dan reacciones de Sustitución, nunca de Adición, pues se perdería la estabilización por resonancia. Sin embargo, según el tipo de heterociclo la reacción preferente tendrá modos opuestos Las características comunes son las siguientes: A. Efectos de la estabilidad por resonancia. 1. Reacciona con los electrófilos a través de los carbonos más que de los heteroátomos. 2. Se recupera la aromaticidad después del ataque electrofílico, con lo que el resultado es de sustitución. 3. La hidrogenación de sus dobles enlaces son dificultosas como en el caso del benceno. B. Reactividad ante los electrófilos. 1. Son más reactivos que el benceno: tiofeno > pirrol > furano. 2. Ambas posiciones 2 y 3 son reactivas, con una ligera preferencia por la 2. 3. Son susceptibles a la oxidación. 4. Los sustituyentes presentes pueden afectar la velocidad y posición del ataque electrofílico (exactamente igual que en el benceno). · Sustituyentes electrón-donantes, aumentarían la reacti vidad y por tanto la inestabilidad (son poco conocidos). · Sustituyentes electrón-atractor, disminuyen la reactividad y aumentan la estabilidad del anillo, por la existencia de formas resonantes añadidas.
La reacción en la posición “ ” es preferida ya que implica un estado de transición con más estabilidad por resonancia.
Síntesis Todos los heterociclos de cinco miembros son formalmente enoles de compuestos 1,4-dicarbonílicos que se les hace reaccionar con el apropiado heteroátomo (H2O, NH3, H2S, S2-).
Compuestos heterocíclicos de 5 miembros: Pirrol, furano y tiofeno
