دانشجویان عزیز توجه داشته باشند که:

به علت برگزاری امتحان کنکور در دانشگاه کلاسهای این هفته (۱و ۲ آذرماه)

 هفته آینده یعنی ۸ و ۹ آذر ماه برگزار می شود.

به احتمال زیاد امتحان میان ترم نیز به هفته بعد از ۱۶ آذر  (۲۳ آذر ماه)

 موکول می شود.

 

بنزن

بنزن از معروفترین و شاید جالب‌ترین هیدروکربنها است که در ساختمان آن ، شش اتم کربن و شش اتم هیدروژن بصورت حلقه‌ای کنار هم قرار گرفته‌اند و پیوندهای غیر مستقر л در داخل این حلقه بصورت دایره‌ای نشان داده می‌شوند. بنزن جزو ترکیبات آروماتیک می‌باشد. آروماتیک‌ها ، دسته وسیعی از ترکیبات را تشکیل می‌دهند که شامل بنزن و ترکیباتی می‌باشند که از نظر رفتار شیمیایی مشابه بنزن می‌باشند (برخی از این مواد ، حتی بظاهر شباهتی به بنزن ندارند).

فرمول مولکولی

با بررسی‌های اولیه و اندازه گیری وزن مولکولی معلوم شده است که بنزن از شش اتم کربن و شش اتم هیدروژن تشکیل شده است و به فرمول می‌باشد. ولی سالیان سال ، طول کشید تا آرایش واقعی اتمها و ساختمان بنزن معلوم گردد.

ساختمان بنزن

ساختمان بنزن توسط دانشمند آلمانی ، ککوله (Kekule) در عالم رویا (!) کشف شد. مولکولهای زیادی با فرمول موجود می‌باشند، اما خصوصیات آنها با همدیگر متفاوت می‌باشد و بیشتر از همه ، بنزن متفاوت می‌باشد.

بنزن سه نوع مشتق دو استخلافی ایجاد می‌کند، یعنی سه نوع مشتق دو استخلافی اورتو ، متا ، و پارا ایجاد می‌نماید. اما اگر پیوندهای л ساختمان بنزن ، مستقر در نظر گرفته شوند، مشتق 1 و 2 بنزن ، بایستی به‌صورت دو فرم باشد، ولی بیشتر از یک فرمول نیست.

ککوله برای اینکه یکی بودن این دو ایزومر را توجیه نماید، مولکول بنزن را دینامیک در نظر گرفت و پیشنهاد کرد که دو حالت در تعادل متحرکند. در واقع برای اولین بار ، ککوله ایده الکترونهای غیر مستقر را مطرح نمود که بعدها به "پدیده توتومتری" موسوم گردید. همچنین بررسیهای دقیق نشان داده است که طول پیوندهای کربن _ کربن در بنزن با هم برابر است و برابر 1.39 آنگستروم می‌باشد که چیزی بین پیوند ساده و پیوند دوگانه کربن _ کربن می‌باشد که خود تاییدی بر غیر مستقر بودن پیوندهای л (پی) در حلقه بنزن می‌باشد.

گرمای هیدروژن‌دار شدن بنزن و پایداری حلقه بنزن

مطالعات تجربی بیشتر ، نشان داده است که از هیدروژن‌دار شدن 1 ، 3 _سیکلو هگزا دی ان)) ، فقط 55.4 کیلو کالری بر مول ، انرژی ، آزاد می‌شود که در حدود 1.8 کیلو کالری کمتر از مقدار پیش‌بینی شده می‌باشد. این مقدار انرژی که در موقع تشکیل ماده آزاد می‌گردد، به مزدوج بودن پیوندهای л نسبت داده می‌شود.

اگر بنزن را بصورت سیکلو هگزا تری ان (سه پیوند л مستقر) در نظر بگیریم، موقع هیدروژن‌دار شدن بایستی به مقدار 3x28،6=85،8 کیلو کالری بر مول انرژی آزاد نماید. تجربه نشان می‌دهد که از واکنش هیدروژن‌دار شدن حلقه بنزن ، فقط 49.8 کیلوکالری بر مول انرژی آزاد می‌شود که به مقدار 36 کیلوکالری بر مول کمتر از مقدار پیش‌بینی شده می‌باشد.

این مقدار انرژی که در موقع تشکیل حلقه آزاد می‌گردد، "انرژی رزونانس حلقه بنزن" نامیده می‌شود. بعلت همین آزادسازی انرژی می‌باشد که بنزن پایداری نسبی بیشتری دارد و تمایلی برای انجام واکنشهای افزایشی از خود نشان نمی‌دهد.

خصلت آروماتیکی

ویژگی‌های مهم ترکیبات آروماتیک به قرار زیر می‌باشند:

1. گرمای هیدروژن‌دار شدن و گرمای سوختن آنها پایین است.
   
   
2. برای انجام واکنشهای افزایشی تمایل زیادی نشان نمی‌دهند.
   
   
3. در واکنشهای جانشینی الکترون‌خواهی شرکت می‌کنند.
   
   

این خصلتها ، تفاوت بسیار زیاد ترکیبات آلکن و ترکیبات آروماتیک را نشان می‌دهند.

انرژی رزونانس حلقه بنزن

بعلت پخش الکترونهای л در بنزن ، 36.1 کیلو کالری بر مول ، انرژی آزاد می‌شود و بنزن به پایداری نسبی بیشتری می‌رسد. نتایج تجربی حاصل از واکنشهای هیدروژن‌دار شدن هیدروکربنهای جوش خورده دو حلقه‌ای و سه حلقه‌ای و … نشان می‌دهد که هرچه تعداد الکترونهای بیشتری در رزونانس شرکت کرده باشند، انرژی آزادشده ، بیشتر و پایداری نسبی نیز بیشتر خواهدبود.

مباحث مرتبط با عنوان

• انرژی گرمایی
• ایزومری
• پیوند پی
• مشتقات بنزن
• واکنش افزایشی
• واکنش جانشینی
• واکنشهای بنزن
• هیدروکربن
• هیدروکربنهای آروماتیک

 

هیدروکربنهای آروماتیک

بنزن

آروماتیک‌ها ، دسته وسیعی از ترکیبات را تشکیل می‌دهند که شامل بنزن و ترکیباتی باشند که از نظر رفتار شیمیایی مشابه بنزن می‌باشند. برخی از این مواد ، حتی به‌ظاهر شباهتی به بنزن ندارند. برخلاف آلکنها و آلکینها ، بنزن و سایر ترکیبات آروماتیک ، تمایلی برای انجام واکنشهای افزایش از خود نشان نمی‌دهند، ولی در واکنشهای جانشینی شرکت می‌کنند که یکی از صفات شاخص این دسته از مواد می‌باشد. اگر گروههای عاملی روی حلقه قرار بگیرند، بر واکنش پذیری حلقه اثر خواهند گذاشت. واکنش پذیری عوامل متصل به حلقه نیز بوسیله بخش آروماتیک تحت‌تاثیر قرار می‌گیرد.

خصلت آروماتیکی و قاعده 4n+2 هوکل (Huckel)

افزون بر بنزن و ترکیبات هم خانواده آن مثل نفتالین و آنتراسین و... ، مواد دیگری نیز وجود دارند که به‌ظاهر هیچ شباهتی به بنزن ندارند، ولی رفتاری مشابه بنزن دارند و به‌عبارت ساده‌تر ، آروماتیک هستند. از ویژگیهای این مواد می‌توان به نکات زیر اشاره نمود:

1. گرمای هیدروژن دار شدن و گرمای سوختن آنها پایین است.
2. برای انجام واکنشهای افزایشی ، تمایل زیادی نشان نمی‌دهند
3. در واکنشهای جانشینی الکترونخواهی شرکت می‌کنند.
   
   

بررسی‌های تجربی مثل مطالعه خواص فیزیکی و انرژی هیدروژن‌دار شدن سیستمها با تعداد الکترونهای π مختلف به این نتایج منجر شده است که:

آنیلین

1. مولکولهایی آروماتیک هستند و خصلت آروماتیکی از خود نشان می دهند که تعداد الکترونهای سیستم π آنها ، 2 و 4 و 6و 10و... باشد. این ضرورت ، قاعده هوکل یا 4n+2 نامیده می‌شود. سپس ترکیباتی که برای آنها n=0, 1 , 2 ,… می‌باشد، آروماتیک خواهند بود.
   
   
2. مولکول باید ساختمان مسطح داشته باشد. تمام ترکیباتی که این دو شرط اساسی در آنها رعات شده باشد، زوایای پیوندی در آنها طبیعی ، همپوشانی اوربیتالهای π مناسب و غیر مستقر شدن الکترونها بخوبی میسر باشد، پایداری مولکول بیشتر خواهد بود.

یک مثال

واکنش 3- کلرو سیکلوپروپن با SbCl₅ ، ماده پایداری به فرمول C₃H₃SbCl₆ ایجاد می‌کند که در حلالهای دی‌اکسید گوگرد مایع بخوبی حل نشده ، ولی در حلالهای غیرقطبی نامحلول است. مطالعه طیفNMR این ماده ، سه پروتون هم‌ارزش را به نمایش می‌گذارد. این نتایج ، با تشکیل کاتیون سیکلوپروپن که کوچکترین مولکول آروماتیک می‌باشد، مطابقت دارد.

ترکیبهای آروماتیک ، هتروآروماتیک و انرژی رزونانس

نتایج تجربی حاصل از واکنشهای هیدروژن دار شدن هیدروکربنهای جوش خورده دو حلقه‌ای و سه حلقه‌ای و... نشان می‌دهد که هر چه تعداد الکترونهای بیشتری در رزونانس شرکت کرده باشند، انرزژی آزاد شده بیشتر و پایداری نسبی نیز بیشتر خواهد بود.

فنل

نامگذاری مشتقات بنزن و ترکیبات آروماتیک جوش خورده

برخی از مشتقات بنزن ، نام مخصوص به خود دارند، مثلا هیدروکسی بنزن را فنل (C₆H₅OH) ، متوکسی بنزن را آنیزول (C₆H₅OCH₃)، متیل بنزن را تولوئن (C6H5CH3) ، ایزوپروپیل بنزن را کیومن و آمینوبنزن را آنیلین می‌گویند.

برای نامگذاری خیلی از مشتقات بنزن ، نام گروه یا استخلاف به صورت پیشوند بر کلمه بنزن افزوده می‌شود. مثلا فلوئورو بنزن ، ترسیوبوتیل بنزن ، نیتروبنزن ، سیکلوپروپیل بنزن نمونه هایی از این نوع هستند. جهت نامگذاری مشتقات دو استخلافی بنزن. لازم است که محل استخلافها از پیشوند اورتو ، متا یا پارا استفاده شود؛ به عنوان مثال ، اورتو دی‌متیل بنزن ، متا دی‌متیل بنزن ، پارا دی‌متیل بنزن.

در مواردیکه دو استخلاف متفاوت روی حلقه بنزن قرار گرفته باشد و هیچکدام از گروهها نام ویژه ای به مولکول نداده باشند، پس از ذکر موقعیت گروهها با پیشوند اورتو و... ، نام گروهها را ذکر نموده ، در پایان ، کلمه بنزن بر آنها افزوده می‌شود. اگر وجود یک گروه ، نام ویژه ای به مولکول بدهد، در آن صورت مولکول به عنوان مشتق آن ترکیب ویژه محسوب می‌شود.

مباحث مرتبط با عنوان

• آلکانها
• آلکنها
• آلکینها
• بنزن
• پیوند پی
• شیمی آلی
• هیدروکربنها
• هیدروکربن‌های آروماتیک چند هسته‌ای

 

– 3-16- واکنشگر گرینیارد| یک ترکیب آلی فلزی

هنگامی که محلول یک آلکیل هالید در اتیل اتر خشکC₂H₅) ₂O) بر روی تراشه‌های نوار منزیم قرار داده شود، واکنش شدیدی به وقوع می‌پیوندد| محلول کدر شده، شروع به جوشیدن می‌کند و فلز منیزیم به تدریج ناپدید می‌گردد. محلول حاصل به واکنشگر گرینیارد معروف است، که یادگار ویکتور گرینیارد (از دانشگاه لیون) است| وی در سال 1912 موفق به دریافت جایزة نوبل برای کشف خود شد. این یکی از مفید‌ترین و انعطاف‌پذیرترین واکنشگرهای شناخته شده برای شیمیدانان می‌باشد.


واکنشگر گرینیارد دارای فرمول عمومی RMgX، و نام عمومی آن آلکیل منزیم هالید است. پیوند کربن _ منیزیم کووالانس و بسیار قطبی است، زیرا که کربن، الکترونها را از منیزیم الکتروپوزتیو به طرف خود می‌کشد؛ پیوند هالوژن – منیزیم اساساً یونی است.


از آنجا که منیزیم به همان کربنی که قبلاً هالوژن را نگهداری می‌کرد متصل است گروه آلکیل در طول تهیه واکنشگر، دست نخورده باقی می‌ماند. بنابراین –n پروپیل کلرید، تولید –n پروپیل منیزیم کلرید و ایزوپروپیل کلرید، تولید ایزوپروپیل منیزیم کلرید می‌کند. 


واکنشگر گرینیارد، معروف‌ترین عضو طبقه وسیعی از ترکیبات آلی به نام ترکیبات آلی فلزی می‌باشد، که در آنها کربن به یکی از فلزات لیتیم، پتاسیم، سدیم، روی، جیوه، سرب، تالیم و تقریباً هر فلزی متصل است. البته هر نوع ترکیب آلی – فلزی دارای یک سری خواص مخصوص به خود است و استفاده‌های ویژه آن بستگی به این خواص دارد. اما فلز هر چه باشد الکترونگاتیوی کمتری نسبت به کربن دارد و پیوند کربن – فلز، مانند آنچه که در واکنشگر گرینیارد وجود دارد، بسیار قطبی است. اگر چه گروه آلی یک کربانیون تمام عیار نیست – آنیونی که در آن کربن حامل بار منفی است – ولیکن دارای خصلت کربانیونی قابل ملاحظه‌ای است. همان‌طوری که خواهیم دید، ترکیبات آلی فلزی اساساً کارآئی فوق‌العاده خود را مدیون این خصلت عمومی‌شان هستند که می‌تواننند به عنوان منبعی به کار روند که در آن کربن به آسانی با الکترونهای خود انتقال پیدا می‌کند.


واکنشگر گرینیارد فوق‌العاده واکنش‌پذیر است. با بسیاری از ترکیبات معدنی مانند آب، دی‌اکسید، و اکسیژن و با انواع ترکیبات آلی وارد واکنش می‌شود؛ در بسیاری از موارد، این واکنش بهترین طریقه برای ساختن طبقه بخصوصی از ترکیب آلی را ارائه می‌دهد.
واکنش با آب، که تشکیل آلکان می‌دهد، نمونه‌ای از طرز عمل واکنشگر گرینیارد و بسیاری از ترکیبات آلی فلزی فعالتر، در برابر اسیدهاست. از نظر خصلت بارز کربانیونی گروه آلکیل، ممکن است واکنشگر گرینیارد را به عنوان نمک منیزیم، RMgX ، یک اسید فوق‌العاده ضعیف R-H در نظر بگیریم. این واکنش شامل جابه‌جایی اسید ضعیف‌تر، RH، از نمکش به وسیلة‌ اسید قویتر، HOH می‌باشد.


یک آلکان، چنان اسید ضعیفی است که از واکنشگر گرینیارد به وسیلة‌ترکیباتی که ممکن است خودشان اسیدهای ضعیفی باشند یا احتمالاً اسیدی نباشند جابجا می‌شود. هر ترکیبی که دارای هیدروژن وصل به اکسیژن با نیتروژن باشد، مثل متیل الکل یا آمونیاک، فوق‌العاده اسیدی‌تر از یک آلکان است و بنابراین می‌تواند واکنشگر گرینیارد را متلاشی کند. 

برای تهیه یک آلکان کلیه اسیدها یکسان عمل می‌کنند، بنابراین طبیعی است که آب را به عنوان فراوان‌ترین و مناسب‌ترین آنها انتخاب کنیم.

قابل توجه دانشجویان گرامی :

امتحان میان ترم شیمی آلی ۲ و ۳ در روز ۱۶ آذر ماه برگزار می شود

تقسیم‌بندی هیدروکربنها

بسته به ساختمان ، هیدروکربنها به دو دسته اصلی آلیفاتیک و آروماتیک تقسیم می‌شوند. هیدروکربنهای آلیفاتیک خود به گروههای وسیع‌تری تقسیم می‌شوند: آلکانها ، آلکنها ، آلکینها و ترکیبات حلقوی مشابه (سیکلوآلکانها و غیره).

آلکانها

ساده ترین عضو خانواده آلکانها و در واقع ، یکی از ساده ترین ترکیبات آلی ، متان CH₄ است. تمام آنچه که در مورد CH₄ وجود دارد، می‌توان با اختلافات کمی در مورد سایر آلکانها نیز بکاربرد.

ساختمان متان

در متان ، هر یک از چهار اتم هیدروژن بوسیله یک پیوند کووالانسی به اتم کربن متصلند که این عمل ، با به اشتراک یک زوج الکترون انجام می‌شود. هنگامی که کربن به چهار اتم دیگر متصل شود، اوربیتالهای پیوندی (اوربیتالهای SP³ که از همپوشانی یک اوربیتال S و سه اوربیتال P تشکیل می‌شوند) به گوشه های یک چهار وجهی هدایت می‌شوند.

این آرایش چهار وجهی ، آرایشی است که اجازه می‌دهد اوربیتالها تا حد امکان از یکدیگر فاصله بگیرند. برای اینکه هر کدام از این اوبیتالها بتوانند به نحو موثری با اوربیتال کروی 5 اتم هیدروژن همپوشانی نمایند و بنابراین قویترین پیوند را بوجود آورند، هسته هر کدام از هیدروژنها ، بایستی در گوشه این چهار وجهی قرار بگیرد.

منبع متان

متان ، محصولی متلاشی شدن ناهوازی (بدون هوا) گیاهان یعنی شکستن بعضی از مولکولهای خیلی پیچجیده می باشد. همچنین تشکیل دهنده قسمت اعظم (حدود 79%) گاز طبیعی است. متان ، گاز آتشگیر خطرناک معادن زغال سنگ و به صورت جبابهای گاز از سطح مرداب‌ها خارج می‌شود.

آلکنها

آلکنها ، دسته وسیعی از هیدروکربنها را شامل می‌شوند که به هیدروکربنهای غیر اشباع (Unsaturated) موسومند. تعداد هیدروژنهای این ترکیبات ، کمتر از آلکانهای هم کربن می‌باشد. آلکنها ممکن است یک یا چند پیوند دو گانه مجزا و دور از هم و یا مزدوج داشته باشند.

ساختمان پیوند دو گانه کربن- کربن در آلکنها

اتیلن ، کوچکترن عضو خانواده آلکنها و به فرمول C₂H₄ می‌باشد که دو اتم هیدروژن کمتر از آلکان هم‌کربن (اتان) دارد. بررسی ساختمان اتیلن به طریقه کوانتوم مکانیکی نشان داده است که کربن ، برای اینکه در ساختمان اتیلن شرکت نماید، لازم است که با استفاده از اوربیتالهای 2S و دو اوربیتال 2P خود ، سه اوربیتال هیبریدی یکسان بوجود آورد که این اوربیتالهای هیبریدی در یک سطح قرار می‌گیرند بنحوی که اتم کربن در مرکز یک مثلث قرار گرفته و زوایای بین اوربیتالهای هیبریدی 120 درجه تخمین زده شده است.

هرگاه ما چهار اتم هیدروژن و دو اتم کربن SP² را در کنار هم مرتب کنیم، شکلی ایجاد می‌شود که در آن ، هر اتم کربن ، در سه پیوند سیگما شرکت دارد. برای رسیدن به کربن به حالت اکتت ، لازم است که سومین اوربیتال 2P اتمهای کربن همپوشانی کرده، پیوند ایجاد کنند. این پیوند که از همپوشانی اوربیتالهای P کرین ایجاد می‌شود، از نظر شکل و انرژی با پیوند سیگما متفاوت می شود و به پیوند π موسوم است که از دو قسمت تشکیل شده است.

یک ابر الکترونی در بالای سطح مولکول و ابر الکترونی دیگر در پایین سطح قرار می‌گیرد. وقتی این ساختمان میتواند ایجاد شود که تمام اتمهای شرکت کننده در ساختمان اتیلن ، در یک سطح قرار بگیرند. پس مولکول اتیلن لازم است یک مولکول مسطح باشد. مسطح بودن مولکول اتیلن بوسیله روشهای طیف‌سنجی و پراش الکترونی مورد تائید قرار گرفته است.

آلکینها

هرگاه ترکیب آلی ، حاوی پیوند سه‌گانه کربن به کربن باشد، آلکین نامیده می‌شود. استیلن با فرمول C₂H₂ کوچکترین عضو این خانواده می‌باشد و به همین دلیل ، آلکنها را ترکیبات استیلنی یا استیلن‌های استخلاف دار می‌گویند. برای اینکه دو اتم و دو اتم هیدروژن به هم وصل شوند و مولکول کاملی تولید نمایند، لازم است که کربنها با هیبرید SP و از طریق پیوند سه‌گانه (یک پیوند سیگما و دو تا پیوند π) به یکدیگر وصل شوند: H−C≡C−H

تقسیم بندی استیلنها

• استیلن‌های حقیقی یا انتهایی (terminal acetylenes):
  
  به ترکیباتی از این گروه اطلاق می‌شود که حداقل یک اتم هیدروژن متصل به کربن SP در آنها وجود داشته باشد. مثلا پروپن (متیل استیلن) ، یک استیلن حقیقی است. به همین ترتیب فنیل استیلن و ترسیوبوتیل استیلن از استیلن های حقیقی می‌باشند.
  
  
• استیلن های داخلی (Internal acetylenes):
  
  

هرگاه پیوند سه‌گانه کربن به کربن در جایی از مولکول قرار گرفته باشد که کربنهای با هیبرید SP به استخلاف متصل باشند، استیلن را داخلی می‌نامند. مثل دی‌متیل استیلن ، دی فنیل استیلن، دی ترسیوبوتیل استیلن.

ساختمان استیلن

اتین یا استیلن ، کوچکترین عضو خانواده بزرگ آلکینها می‌باشد. به طریق کوانتوم مکانیکی ، اگر بخواهیم با دو اتم کربن و دو اتم هیدروژن ، مولکولی را ایجاد کینم، لازم است که کربنها با یک پیوند سه‌گانه به یکدیگر متصل شوند. برای ایجاد چنین مولکولی ، اتمهای کربن باید هیبرید SP داشته باشند. یکی از این اوربیتالهای هیبریدی به کربن و دیگری به هیدروژن متصل و اوربیتالهای P_y و P_z نیز دو پیوند π را ایجاد کنند.

با شناختی که از دو پیوند دوگانه کربن به کربن و کربن به هیدروژن آلکنها داریم، انتظار داریم که طول پیوند سه‌گانه کربن- کربن و کربن- هیدروژن در استیلنها کوتاه باشد. طول پیوند سه گانه کربن- کربن 1,20انگستروم و کربن به هیدروژن 1,06 انگستروم اندازه گیری شده است.

مباحث مرتبط با عنوان

• آلکانها
• آلکنها
• آلکینها
• سیکلوآلکانها
• کربوهیدراتها

نگاه کلی

ترکیبات کربوکسیلیک ، مولکولهای حلقوی هستند که که حلقه ، فقط از اتمهای کربن تشکیل شده است. برعکس ، هتروسیکلها ، ترکیبات حلقوی هستند که در آن ، یک یا چند کربن حلقه با اتم غیر کربن مانند نیتروژن ، اکسیژن ، گوگرد یا اتمهای فلزی و … جایگزین شده است. متداولترین ترکیبات هتروسیکل ، دارای نیتروژن یا اکسیژن یا هر دوی آنها در ترکیب حلقه هستند. بسیاری از ترکیبات طبیعی هتروسیکل هستند مانند انواع آلکالوئیدهای موجود در گیاهان. همچنین بسیاری از ترکیبات دارویی مهم مانند آنتی بیوتیکها هم جزء هتروسیکلها هستند.

نامگذاری هتروسیکلها

بسیاری از ترکیبات هتروسیکل ، نام متداول دارند. اما در نامگذاری آیوپاک ، هتروسیکلهای اشباع را مشتقاتی از سیکلو آلکانها در نظر گرفته ، با استفاده از پیشوندهای (آزا) برای N ، (اکسا) برای O ، (تیا) برای S ، حضور هترواتم را مشخص و محل استخلافها هم با شماره گذاری مشخص می‌شوند.

طبقه بندی ترکیبات هتروسیکل

هتروسیکلهای غیر آروماتیک

هتروسیکلهای غیر آروماتیک ، مشتقاتی از سیکلونها هستند. هتروسیکلهای کوچک مانند مشتقات هتروسیکل سیکلوپروپانها یا سیکلوبوتانها ، به علت کشش حلقه ، نسبتا واکنش پذیرند، زیرا با انجام واکنشهای هسته دوستی ، دچار بازشدن حلقه شده ، از کشیدگی رها می‌شوند. هتروسیکلونهای سه ضلعی به علت اندازه کوچک حلقه ، واکنش پذیرتر از همتاهای چهار ضلعی خود هستند.

هتروسیکلونهای با حلقه بزرگتر به علت نبودن کشش حلقه ، نسبتا بی‌اثرند و نسبت به هتروسیکلونهای کوچکتر واکنش پذیری کمتری دارند. اما به هر‌ حال وجود هترو اتم در ساختمان این ترکیبات می‌تواند باعث انجام واکنشهای خاصی شود. در این ترکیبات ، باز شدن حلقه همراه با کشش پیوند هترو اتم رخ نمی‌دهد، مگر اینکه ابتدا به گروه ترک‌کننده خوبی تبدیل شوند.

ساختمان پیریدین

هتروسیکلهای آروماتیک

ترکیباتی مثل هتروسیکلوپنتادی‌انها ، جزو ترکیبات آروماتیکی شش الکترونی طبقه‌بندی می‌شوند. این ترکیبات ، دارای یک واحد بوتادی‌ان بوده ، در حلقه آنها یک هترو اتم حامل زوج الکترونهای تنها وجود دارد. این ترکیبات سیر نشده ، دارای الکترونهای نامستقر می‌باشند. این هتروسیکلها از لحاظ الکترونی دارای کمبود بوده و کربن‌ها دارای بار منفی جزئی می‌باشند. بنابراین وارد واکنشهای هسته دوستی می‌شوند.

این ترکیبات ، تحت شرایط ملایم هیدرولیز شده ، متحمل باز شدن حلقه می‌شوند. همچنین واکنشهای حلقه زایی هم انجام می‌دهند.

ترکیبات هتروسیکل مشتق شده از بنزن

در این ترکیبات ، یک واحد CH در بنزن توسط یک هترو اتم جایگزین شده است. حلقه این ترکیبات ، آروماتیک می‌باشد. یکی از ساده‌ترین ترکیبات این گروه ، پیریدین می‌باشد که جزو آزابنزنها است و یک N ، جایگزین CH بنزن شده است. پیریدین ، یک باز ضعیف می‌باشد و در بسیاری از تبدیلات آلی کاربرد دارد. این ترکیب ، از قطران زغال سنگ تولید می‌شود و بطور مصنوعی هم سنتز می‌شود.

پیریدین بدلیل طبیعت دو گانه خود ، هر دو واکنش جانشینی الکترون دوستی و هسته دوستی را انجام می‌دهد و مشتقات استخلاف شده متنوعی از آن بدست می‌آید. البته جانشینی الکترون دوستی (الکتروفیلی) در شرایط سخت انجام می‌شود.

هتروسیکلهای آروماتیک دوحلقه‌ای

حلقه بنزن می‌تواند به ترکیب هتروسیکل متصل شده ، یک ترکیب هتروسیکل دوحلقه‌ای ایجاد کند. به عنوان مثال حلقه بنزن در اثر متصل شدن به حلقه پیریدین ، دو آزا نفتالین به نامهای کینولین و ایزوکینولین ایجاد می‌کند که مایعی با نقطه جوش بالا هستند و بسیاری از ترکیبات آنها در طبیعت یافت می‌شوند.

کاربردها

بسیاری از ترکیبات هتروسیکل در طبیعت یافت می‌شوند و خاصیت دارویی دارند، مانند کینین که به عنوان ماده ضد مالاریا شناخته شده است. ویتامین B₁₂ ، هتروسیکلی با سه حلقه می‌باشد. فولیک اسید که برای درمان کم‌خونی بکار می‌رود نیز یک هتروسیکل نیتروژندار می‌باشد. آنتی بیوتیکهایی مانند پنی‌سیلین هم جزو ترکیبات هتروسیکل دوحلقه‌ای هستند. رسرپین ، یک آلکالوئید طبیعی با فعالیت آرام‌بخش و ضد فشار خون می‌باشد.

پیریدین

برخی هتروسیکلهای مضر

گذشته از ترکیبات مفید ، ترکیبات مضری مانند هروئین و مرفین هم جزو ترکیبات هتروسیکل می‌باشند این داروها به دلیل خاصیت زیان‌آور ، خطرناک می‌باشند. نیکوتین که از برگ توتون یافت می‌شود، کوکائین که محرک و تسکین‌دهنده موضعی می‌باشد و LSD که یک ترکیب توهم‌زا است، جزو ترکیبات هتروسیکل به شمار می‌روند.

مباحث مرتبط با عنوان

• بنزن
• سرطانزایی ترکیبات آروماتیک چند هسته‌ای
• نفتالین
• هیدرولیز
• هیدروکربنها
• هیدروکربنهای آروماتیک چند هسته‌ای

2,3dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone (DDQ

 

    An highly efficient reagent for modern chemistry: DDQ is a well known Oxidation and Dehydrogenation reagent. Recent work have shown that it is also a particularly useful mild deprotection agent for advanced intermediates. Its selective properties make it an affordable reagent in modern organic synthesis.