T e m a 2.

CONJUGAREA ŞI STAREA AROMATICĂ

A SISTEMELOR HETEROCICLICE

BIOLOGIC ACTIVE

Toate sistemele conjugate se împart în două grupe:

1. Sisteme conjugate cu catenă deschisă

(1,3-butadienă, izoprenul, vitamina A);

2. Sisteme conjugate cu catenă închisă sau ciclică

(arenele, compuşii heterociclici cu caracter aromatic).

Compuşii organici, în moleculele cărora are loc

alternarea legăturilor duble şi simple, se numesc

sisteme conjugate.

Sisteme conjugate cu catenă deschisă

H2C CH CH CH2

1,3-Butadiena

1 2

3 4

Scheletul legăturilor σ în butadienă

Orbitali atomici Orbitali moleculari

Conjugarea este fenomenul spontan de redistribuire a densităţii electronice într-un sistem cu legături duble în urma delocalizării electronilor π, ce conduce la creşterea stabilităţii termodinamice a sistemului(moleculei).

Conjugarea este fenomenul spontan de redistribuire a densităţii

electronice într-un sistem cu legături duble în urma delocalizării

electronilor π, ce conduce la creşterea stabilităţii termodinamice

a sistemului(moleculei).

CH CH CHH2C CH CH2

H2C CH CO

H

Hexatriena-1,3,5

Acroleina (propenal)

Conjugarea π,π

CH3 CH3

CH3CH3CH3

CH3H3C

CH3

H3C

H3C

CH3

CH3

CH3H3CCH2OH

CH3

CH3

CH3H3CCH3CH3

H

O

C

Retinol Retinal

β-Caroten

Conjugarea - р,π

H2C CH O CH CH2

..

Eter divinilic

H2C CH N CH3

CH3

Dimetilvinilamina

Sisteme conjugate cu catenă închisă.

Aromaticitatea

•Modelul atomic orbital al benzenului

Benzenul

Conform regulii lui Huckel, compusul organic are

caracter aromatic, dacă:

1. conţine un ciclu plan închis

2. are un sistem conjugat de electroni π, care cuprinde

toţi atomii ciclului

3. conţine (4n+2) electroni π.

n = 0,1,2,3 …

Sistemele cu catenă conjugată închisă posedă stabilitate

termodinamică mărită în comparaţie cu sistemele conjugate

cu catenă deschisă.

Aceste sisteme au fost numite sisteme aromatice.

Naftalina Antracen

10 electroni π 14 electroni π

Fenantren

14 electroni π

Pirol

N

H

N

H

Compușii aromatici heterociclici

Azot pirolic Modelul atomic orbital al

pirolului

Pirolul este un sistem aromatic cu exces de electroni π

numit superaromatic

N

Piridina

N

Modelul atomic orbital al

piridinei

Azot piridinic

Piridina este un sistem aromatic cu insuficiență de

electroni π

N

N

HN

N N

N

N

N

H

Imidazol Pirimidina Purina

Alte sisteme heterociclice aromatice biologic importante

sunt imidazolul, pirimidina, purina:

Heteroatom piridinic

Heteroatom pirolic

O

N

S

N

H

N

N

N

N

Efecte electronice

• Electronegativitatea după Pauling:

• F > O > N, Cl > Br > Csp >

4.00 3.50 3.00 2.80 2.75

Csp2 > I > Csp3 > H

• 2.69 2.60 2.50 2.20

Legăturile chimice sunt polarizate în dependență de

electronegativitatea elementelor.

Electronegativitatea este capacitatea de a atrage

electronii.

Efectul inductiv (I - efect)

CH3 CH2 Cl

δ+ δ+ δ–

Fenomenul deplasării electronilor dea lungul

legăturilor σ se numește efect inductiv

-I efect:

- OH , –NH2, SH, -OR , -NO2, NHR, C=O,

- COOH, SO3 H, H, Cl, Br, I, F etc.

+I efect:

СН3 < С2Н5 < С3Н7 < С4Н9 < С5Н11 etc.

Efectul mezomer (М-efect)

– OH , – NH2 – OR. – SH, atomii Cl, Br, I etc.

-М efect

C=О, COOH, – SO3Н, – C=N, NO2 etc.

+М efect

Este fenomenul deplasării densității electronice dea

lungul legăturilor π într-un sistem conjugat

H2C CH CO

H

H2C CH N CH3

CH3

Grupa carbonil

manifestă –М - efect

Dimetilaminogrupa (manifestă +М efect)

Substituenți electronodonori (ED):

care manifestă: +I sau -I și +М efecte

Substituenți electronoacceptori (EA) :

NH2 C

O

H

–I < +M (ED) –I, –M (EA)

care manifestă: -I sau -I și -М efecte