Heterocyclic

สารประกอบเฮเทอโรไซคลิก (Heterocyclic compounds )
   โมเลกุลที่เป็นวงแหวนที่มีอะตอมในวงที่มีอะตอมอื่นที่ไม่ใช่คาร์บอนอะตอมอยู่ในวงด้วย สารประกอบเฮเทอโรไซคลิกแบ่งตามโครงสร้างได้ 2 แบบ
1. Aliphatic heterocyclic compounds สารที่เป็นวง (cyclic) ที่มีอะตอมอื่นนอกจากคาร์บอน สมบัติทางเคมีส่วนใหญ่เหมือนกับสารที่เป็นโซ่เปิด (acyclic) เช่น lactones กับ acyclic esters หรือ lactames กับ acyclic amides และ cyclic ethers กับ acyclic ethers
2. Aromatic heterocyclic compounds สารที่เป็นวง (cyclic) และมีสมบัติเป็นอะโรมาติก (Aromaticity) จะมีสมบัติทางเคมีที่ต่างจาก Aliphatic heterocyclic compounds และ แบ่งตามโครงสร้างที่สำคัญได้แก่ 5-membered aromatic heterocyclics , 6-membered aromatic heterocyclics และ Fuses-ring aromaic heterocyclics
Aromatic heterocyclics compounds ที่มีวงแหวน 1 วงสามารถจำแนกเป็น 2 กลุ่ม
1. Pi electron excesscive heteroaromatic compounds ได้แก่พวก 5-membered aromatic heterocyclics เนื่องจาก hetero atom ในวงของสารกลุ่มนี้ ทำให้ความหนาแน่นของอิเลคตรอนของ C-atom เพิ่มขึ้น ได้แก่ Pyrrole , Furan และ Thiophene
2. Pi electron deficient heteroaromatic compounds ได้แก่พวก 6-membered aromatic heterocyclics เนื่องจาก hetero atom ในวงของสารกลุ่มนี้ ทำให้ความหนาแน่นของอิเลคตรอนของ C-atom ลดลง ได้แก่ Pyridine และ Pyrimidine

Tautomerism ในสารพวก aromatic heterocyclics
  Tautomerism เกิดกับ alpha-Hydrogen ได้ในโครงสร้างของ -NH-C=O หรือ ของ -CH-C=N หรือ ของ -CH-C=S หรือ ของ -NH-C=N สาร aromatic heterocyclics บางชนิดอาจมีโครงสร้าง tautomer ได้หลายแบบ สามารถตรวจว่ามีโครงสร้างแบบใดได้จาก IR , UV หรือ NMR  

 ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยอิเลคโตรไฟล์ที่คาร์บอน(Electrophilic substitution) ของ 5-membered aromatic heterocyclics
  pyrrole , furan และ thiophene เป็นพวก Pi e-excesscive heteroaromatic compounds จึงมีสมบัติทางเคมี เหมือนกับ benzene ที่มีหมู่ Activated เช่น Phenol และ Aniline คือเกิดปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยอิเลคโตรไฟล์ได้อย่างรวดเร็ว ปฏิกิริยาการแทนที่จะเกิดแทนที่ H-atomที่ C-2 หรือ 4 (ตำแหน่งที่ต่อจาก hetero atom) เนื่องจากการแทนที่ H ด้วย electrophile ที่ C-2 หรือ 4 ให้ intermediated cation ทีเสถียรมากกว่าการแทนที่ H ด้วย electrophile ที่ C-3 หรือ 5

 ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยอิเลคโตรไฟล์ที่คาร์บอน (Electrophilic substitution) ของ 6-membered aromatic heterocyclics

pyridine เป็นพวก Pi e-deficient heteroaromatic compounds จึงมีสมบัติทางเคมีของ เหมือนกับ benzene ที่มีหมู่ deactivated เช่น Nitrobenzene คือเกิดปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยอิเลคโตรไฟล์ได้อย่างช้ามาก และใช้อุณหภูมิสูง เนื่องจากความหนาแน่นอิเลคตรอนในวงลดลง(resonance structures) ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยอิเลคโตรไฟล์ที่คาร์บอนของ pyridine electrophile จะเกิดแทนที่ H-atomที่ C-3 การแทนที่ H ที่ C-3 ให้ intermediated cation ทีเสถียรมากที่สุด เช่น ปฏิกิริยา Bromination , Nitration และ Sulfonation
 ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยอิเลคโตรไฟล์ ของ Quinoline และIsoquinoline (Fused-ring aromatic heterocyclics)
  Quinoline และ Isoquinoline (โครงสร้างมีวงแหวน benzene ต่อกับวงแหวน 6-membered aromatic heterocyclics) วง benzene เกิดปฏิกิริยาแทนที่ด้วยอิเลคโตรไฟล์ได้เร็วกว่า วง Pyridine โดยปฏิกิริยาการแทนที่ของ Quinoline และ Isoquinoline อิเลคโตรไฟล์จะเข้าแทนที่ H-atom บนวง เบนซีน ที่ C-5 และ C-8 (เนื่องจากวง Pyridine มีความหนา แน่นอิเลคตรอนน้อยกว่า และให้ intermediated cation ที เสถียรมากกว่า) เช่น ปฏิกิริยา Bromination และ Nitration

 ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยอิเลคโตรไฟล์ ของ Indole (Fused-ring aromatic heterocyclics)
  Indole (โครงสร้างมีวงแหวน benzeneต่อกับวงแหวน 5-membered aromatic heterocyclics) วง pyrrole เกิด ปฏิกิริยาแทนที่ด้วยอิเลคโตรไฟล์ได้รวดเร็วกว่าวง Benzene ปฏิกิริยาการแทนที่ของ Indole อิเลคโตรไฟล์จะเข้าแทนที่ H-atom บนวง pyrrole ที่ C-3 (เนื่องจากวง pyrroleมีความหนาแน่นของอิเลคตรอน มากกว่า และให้ intermediated cation ทีเสถียรมากที่สุด) เช่น ปฏิกิริยา Bromination

http://www.champa.kku.ac.th/arayan/butframe.html

http://www.champa.kku.ac.th/arayan/butframe.html

http://www.champa.kku.ac.th/arayan/butframe.html

http://www.champa.kku.ac.th/arayan/butframe.html