ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕHИЯ, гетероциклы (от гетеро... и греч. kyklos - круг), органич. вещества, содержащие цикл, в состав к-рого, кроме атомов углерода, входят атомы других элементов (гетероатомы), наиболее часто N, О, S, реже - P, В, Si и др. Многообразие типов Г. с. чрезвычайно велико, т. к. они могут отличаться друг от друга числом атомов в цикле, природой, числом и расположением гете-роатомов, наличием или отсутствием заместителей либо конденсированных циклов, насыщенным, ненасыщенным или ароматич. характером гетероциклич. кольца. Неароматич. Г. с. по хим. свойствам близки к своим аналогам с открытой цепью; нек-рые различия обусловлены эффектами напряжения в цикле и пространственными эффектами, связанными с циклич. структурой. Так, окись этилена (I) и тетрагидрофуран (II) подобны алифа-тич. эфиром простым, а этиленимин (III) и пирролидин (IV) - алифатич. вторичным аминам:
Ароматичность проявляется у Г. с. (гл. обр. 5- и 6-членных), содержащих, подобно другим ароматич. соединениям, замкнутую систему 4n + 2n-электронов. Химия таких Г. с., сохраняя известное сходство с химией ароматических соединений бензольного ряда, определяется в основном специфич. характером каждого гетероциклич. ядра. К важнейшим ароматич. Г. с. относятся фуран (V), тио-фен (VI), пиррол (VII), пиразол (VIII), и.чидазол (IX), оксазол (X), тиазол (XI) и пиридин (XII). Большое значение имеют также Г. с., конденсированные с бензольными ядрами,- бензофуран (кумарон;
XIII), бензпиррол (.индол; XIV), бензтиофен (тионафтен; XV), бензтиазол (XVI), оензпиридины - хинолин (XVII) и изохинолин (XVIII), дибензпиридин (акридин; XIX):
Ароматич. характер фурана, тиофена, пиррола и их бензпроизводных определяется участием неподелённой электронной пары гетероатома в образовании замкнутой системы шести я-электронов. В кислой среде гетероатом присоединяет протон и система перестаёт быть ароматической. Поэтому такие Г. с., как фуран, пиррол и индол, не выдерживают действия сильных кислот (тиофен устойчив к кислотам вследствие меньшего сродства серы к протону):
В 6-членных гетероциклах неподелённая! электронная пара гетероатома не участвует в образовании ароматич. системы связей. Поэтому пиридин - гораздо более сильное основание, чем пиррол, и с кислотами образует устойчивые соли:
Нек-рые важные Г. с. могут быть получены из каменноугольной смолы, напр, пиридин и его гомологи, хинолин, изохинолин, индол, акридин, карбазол и др.; гидролизом растительных отходов (шелуха подсолнечника, солома и т. п.) получают фурфурол. Однако наибольшее значение имеют синтетич. методы, к-рые весьма разнообразны и специфичны; они рассмотрены в статьях, посвящённых отдельным представителям Г. с. При синтезе чаще всего исходят из соединений с открытой цепью. Для нек-рых 5-членных гете-роциклов известны взаимные превращения. Так, фуран, пиррол и тиофен переходят друг в друга при действии соответственно H2O, NH3 или H2S при 450° над Al2O3 (см. Юрьева реакция).
Роль Г. с. в процессах жизнедеятельности растительных и животных организмов исключительно велика. К Г. с. относятся такие вещества, как хлорофилл растений и гемин крови, компоненты
нуклеиновых кислот, коферменты, нек-рые незаменимые аминокислоты (напр., пролин и триптофан), почти все алкалоиды, пенициллин и нек-рые другие антибиотики, ряд витаминов, напр, кобаламин (витамин B12), никотиновая кислота и её амид (витамин PP), растительные пигменты (антоцианины) и т. д. К Г. с. принадлежат многие широко применяемые в медицине синтетич. лекарственные вещества, такие, как антипирин, амидопирин, анальгин, акрихин, амина-зин, норсульфазол и другие. Г. с. широко применяют в различных отраслях промышленности (растворители, красители, ускорители вулканизации каучука и т. д.).
Лит.: Каррер П., Курс органической химии, пер. с нем., Л., 1962, с. 955.
Б. Л. Дяткин.