Názvosloví heterocyklických sloučenin Názvosloví heterocyklických sloučenin je relativně obtížnou kapitolou nomenklatury organické chemie, je to dané zejména tím, že v době, kdy se Hantzsch a Widman vytvářeli základy systematického názvosloví heterocyklů, byla již většina těchto sloučenin známá a měla přidělené triviální názvy. V současné době komise IUPAC doporučuje pro tvorbu názvů heterocyklů od 3 do 10 členů v kruhu Hantzschův-Widmanův systém (s respektováním triviálních názvů) a pro cykly větší než 10 pak záměnný princip názvosloví.
1. Hantzschův-Widmanův systém Tento systém nejčastěji používáme u heterocyklů se 3, 4 a 7-10 články a pro heterocykly obsahující větší počet heteroatomů (u 5 a 6-ti článkových heterocyklů s jedním nebo dvěma heteroatomy obvykle preferujeme triviální název). Principy tohoto názvosloví si nejlépe ukážeme na následujícím příkladu: S
Název tohoto heterocyklu vytvoříme takto: 1. uvědomíme si, že heterocyklus obsahuje atom dusíku S 2. uvědomíme si, že je heterocyklus maximálně nasycený 3. spočítáme atomy v kruhu (6), čemuž odpovídá koncovka 1,5,2-dithiazinan -inan 4. heterocyklus obsahuje jeden atom dusíku a dva atomy síry, tomu odpovídají předpony thia- a aza-, resp. dithia- a aza- (di- je násobící předpona) 5. v názvu seřadíme předpony podle OSN pravidla, násobící prefix musí být těsně před daným atomem, dohromady tedy dithia-aza-inan, jsou-li dvě po sobě jdoucí samohlásky, první se vypouští, tzn. dithiazinan 6. nakonec heterocyklus očíslujeme tak, aby měl atom s nejvyšší prioritou číslo 1 (OSN pravidlo) a ostatní heteroatomy měly co nejnižší lokanty (už bez ohledu na prioritu, rozhodující je tedy druhý lokant – 1,2,5 versus 1,3,6), pokud si i tak lze zvolit více způsobů číslování, díváme se na polohu násobné vazby a na prioritu substituentů heterocyklu. 7. lokanty heteroatomů se musí uvést před názvem heterocyklu v pořadí, v jakém jsou vyjádřené heteroatomy v předponě a dohromady vše tvoří neodlučitelnou předponu, celkový název tedy bude 1,5,2-dithiazinan. HN
cyklus obsahuje dusík cyklus neobsahuje dusík velikost kruhu maximálně maximálně maximálně maximálně nasycený nenasycený nasycený nenasycený 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2
-iridin -etidin -olidin -inan -epan -okan -onan -ekan
-irin -et -ol -in -epin -ocin -onin -ecin
-iran -etan -olan -an1 -epan -okan -onan -ekan
-iren -et -ol -in2 -epin -ocin -onin -ecin
je-li heteroatomem P (B, As), používá se koncovka –inan je-li heteroatomem P (B, As), používá se koncovka –inin
Názvosloví heterocyklických sloučenin
1
Jak jsou koncovky odvozeny? 3 - tri – ir, 4 - tetra – et, koncovky pro 5 a 6 článkové cykly jsou odvozené od pyrrolu a pyridinu, 7 – hepta – ep, 8 – okta – ok (oc), 9 – nona – on, 10 – deka – ek (ec).
klesající priorita při tvorbě názvu a číslování
prvek
vaznost
předpona
O
2
oxa-
S
2
thia-
N
3
aza-
P
3
fosfa-
Si
4
sila-
2. Záměnný princip názvosloví Tento systém se užívá pro cykly větší než 10 a pro menší cykly obsahující Si, používáme jej také u bicyklických a polycyklických systémů. Princip tohoto názvosloví si nejlépe ukážeme na následujícím příkladu: Název tohoto heterocyklu určíme takto: H2Si SiH2 1. vytvoříme název k hypotetickému uhlovodíku se stejně velkým kruhem a stavem nasyN cenosti (cyklohexan) H 2. spočítáme heteroatomy a vytvoříme příslušné předpony včetně násobícího prefixu (thia-, 1-thia-4-aza-2,6-disilacyklohexan aza-, disila-) 3. heteroatomy vyjádříme jako předponu uhlovodíku a seřadíme je podle klesající priority, tzn. thia-aza-disila-cyklohexan 4. nakonec heterocyklus očíslujeme tak, aby měl atom s nejvyšší prioritou číslo 1 (OSN pravidlo) a ostatní heteroatomy měly co nejnižší lokanty (už bez ohledu na prioritu), pokud si i tak lze zvolit více způsobů číslování, díváme se na polohu násobné vazby a na prioritu substituentů heterocyklu.. 5. lokanty heteroatomů se zde umisťují bezprostředně před příslušnou předponu a dohromady vše tvoří neodlučitelný prefix, název tedy bude 1-thia-4-aza-2,6-disilacyklohexan. S
3. Triviální názvosloví monocyklických heterocyklů H N
O
S
pyrrol
furan
thiofen
Názvosloví heterocyklických sloučenin
2
H N
O
S
N
N
pyrazol
isoxazol
isothiazol
H N
O
S
N
N
N
N
imidazol
oxazol
thiazol
H N
O
S
pyrrolidin
tetrahydrofuran tetrahydrothiofen
H N
S
O NH
NH
NH
pyrazolidin
isoxazolidin
isothiazolidin
H N
O
S N H
N H
imidazolidin
N
N H
thiazolidin
oxazolidin
N
N
N
N N
N
pyridin
pyridazin
pyrimidin
pyrazin
H N
H N
O
S
N H
N H
N H
piperazin
morfolin
thiomorfolin
piperidin
4. Systematické názvosloví ortho-kondenzovaných heterocyklů Pravidla pro tvorbu názvu kondenzovaného systému jsou následující: 1. základem názvu ortho-kondenzovaného systému musí být heterocyklus (např. furan vs. benzen) 2. jsou-li obě složky tvořené heterocykly, priorita heterocyklů se řídí pravidlem NOS (např. pyrrol vs. furan) 3. mají-li oba heterocykly stejný typ heteroatomů, za základ se bere ten, který obsahuje větší počet kruhů (např. chinolin vs. pyridin)
Názvosloví heterocyklických sloučenin
3
4. nelze-li rozhodnout, přednost má heterocyklus s větším individuálním kruhem (např. pyridin vs. pyrrol) 5. dále má přednost heterocyklus s větším počtem heteroatomů (např. pyrimidin vs. pyridin) 6. s větší diverzitou heteroatomů (např. oxazol vs. imidazol) 7. s nižšími lokanty jednotlivých heteroatomů (např. pyridazin vs. pyrimidin) Pokud je heteroatom společný oběma kruhům, název ortho-kondenzovaného systému se volí tak, aby tento heteroatom obsahovaly v názvu obě složky. Název podřazeného heterocyklu (karbocyklu) tvoří neodlučitelnou předponu: pyrazino-, pyrrazolo, benzo-, nafto-, furo-, pyrido-, thieno-, imidazo-, chino-, pyrimido- apod. Název nadřazeného heterocyklu tvoří kmen. Mezi předponu a kmen vkládáme hranatou závorku s fúzními deskriptory. Deskriptory se získají tak, že ve vzorci nadřazeného heterocyklu označíme vazby malými písmeny (ve směru číslování), přikondenzovanou část vyjadřujeme pouze čísly, řídíme se směrem, který udává nadřazený heterocyklus. Lokanty udávající polohu heteroatomů v nadřazeném cyklu umisťujeme do druhé hranaté závorky za fúzní deskriptory. Lokanty udávající pohohu heteroatomů v podřazeném heterocyklu umisťujeme do hranaté závorky před název. Před název uvedeme také polohu tzv. vyznačeného vodíku, který u kruhů s maximálním počtem nekumulovaných dvojných vazeb udává místo, k němuž není připojena násobná vazba. Číslování systému: ortho-kondenzovaný heterocyklus umístíme tak, aby byl maximální počet kruhů (atomů) na vodorovné ose a v pravém horním rohu. Lokant 1 přiřazujeme atomu, jenž není společný oběma kruhům, je nejdále proti směru hodinových ručiček a nachází se v pravém horním kvadrantu. Číslujeme po směru pohybu hodinových ručiček a společné atomy uhlíku nečíslujeme (dostávají číslo předcházejícího atomu + a). Při číslování je nezbytné, aby měly heteroatomy co nejnižší soubor lokantů, (SOUBOR LOKANTŮ JE TEDY PŘI ČÍSLOVÁNÍ DŮLEŽITĚJŠÍ NEŽ PRIORITA OSN), pokud lze i tak číslovat více způsoby, respektujeme pravidlo priority OSN, pokud je nějaký heteroatom společný dvěma cyklům, očíslujeme jej (na rozdíl od společného uhlíku, který nečíslujeme). číslování jednotlivých fragmentů S N H
O
4
b N a H
5
nové číslování ortho-kondenzovaného systému 6
S 3
2
O 1
6a
S 1
5
N H
3a
2
O 3
4
pyrrol
1,3-oxathiol
4H-[1.3]oxathiolo[5,4-b]pyrrol
V tomto případě je rozhodující zachovat co nejnižší lokanty pro heteroatomy, tzn. že název 4H-[1,3]oxathiolo[5,4-b]pyrrol (soubor lokantů heteroatomů 1, 3, 4) musíme preferovat před 6H-[1,3]oxathiolo[5,4-b]pyrrolem (kde by lokant 1 připadal na atom kyslíku místo na síru a soubor lokantů heteroatomů by byl 1, 3, 6 – rozhodující je tedy třetí lokant).
Názvosloví heterocyklických sloučenin
4
5. Triviální názvy a číslování ortho-kondenzovaných heterocyklů H N
7 6
1
7
3
indol 8
N 3
isoindol 8
N
7
2
3
4
1
1
4
N 9
N
7
N
1
2 6
6
3 5
chinolin 8
N
7 4 5
cinnolin 2
7
3
6
N
N
8
1
4
2
N
N
3 4
5
chinoxalin 8
3
N H
4
pteridin
2
8
6
N
5
4
chinazolin 1
1
6
3 5
N
7
2
1
6
3 5
isochinolin
N
7
6
4
8
N 2
3 5
4
8
purin
8
7
2
H N 7
1
2
5
5
N
NH
2
5 4
6
1
6
9
1
7 6 5
N 10
4
8 2
7
3
6
N
1 2
9
5
N 10
3 4
9
karbazol
Názvosloví heterocyklických sloučenin
akridin
fenazin
5
Se znalostí všech výše uvedených pravidel nazvěte a očíslujte následující sloučeniny:
H N
O
N N
S
N
N
N
H N
O
N
N
O
N
N
N
N
O
S N
N
N H
N
N
N O
S
Řešení: 7 6
H N 1
5
N
3
4
6
O 1
5
S 4
8
N
2
2
N 1
6 5
8
N
2
N
3
Název: pyrazino[2,3-d]pyridazin (pravidlo 7 – pyridazin má stejně velký kruh, stejný počet, stejný typ, ale nižší lokanty jednotlivých heteroatomů, číslování respektuje nejnižší lokanty heteroatomů)
4
N 1
2
7
O
3
6 5
Název: thieno[3,2-b]furan (pravidlo 2 – NOS, furan má přednost před thiofenem, číslování respektuje nejnižší lokanty heteroatomů a pravidlo OSN)
3
7
N
Název: 1H-pyrrolo[3,2-b]pyridin (pravidlo 4 – pyridin má větší individuální kruh, číslování respektuje nejnižší lokanty heteroatomů – soubor 1,4 je menší než 1,5 – v tomto případě rozhoduje druhý lokant)
4
Název: 5H-pyrido[2,3-d][1,2]oxazin (pravidlo 5 – 1,2-oxazin má stejně velký kruh, ale větší počet heteroatomů, číslování respektuje nejnižší lokanty heteroatomů – soubor 1,6,7 je menší než 2,3,8 – v tomto případě rozhoduje první lokant)
Názvosloví heterocyklických sloučenin
6
H N
4
Název: 1H-pyrazolo[4,3-d]oxazol (pravidlo 6 – oxazol má stejně velký kruh, stejný počet, ale větší diverzitu heteroatomů, číslování respektuje 1 N nejnižší lokanty heteroatomů – soubor 1,2,4,6 je menší než 1,3,5,6 – v tomto 2 případě rozhoduje druhý lokant) 3
N
S
7
1
O 6
5
N
6
Název: imidazo[2,1-b]thiazol (opět pravidlo 6, ale všimněte si, že se v názvech obou složek objevuje společný heteroatom a že tento atom číslujeme, číslování respektuje pravidlo OSN)
2
N 4
5
3
3
2
Název: 7H-pyrazino[2,3-c]karbazol (pravidlo 3 – karbazol má stejný typ heteroatomů, ale větší počet kruhů, číslování respektuje nejnižší lokanty heteroatomů)
N
N
4
1 11
5
10 6 9
N H
8
7
1
O
Název: furo[3,4-c]cinnolin (pravidlo 2 – NOS, číslování respektuje nejnižší lokanty heteroatomů)
2
9
3
8 7
N
6
N 4
5
7
O
6
1
2
5
Název: benzo[b]furan (pravidlo 1 – základem názvu musí být heterocyklus, všimněte si, že ve fúzním deskriptoru figuruje pouze písmeno, číslování respektuje nejnižší lokanty heteroatomů)
3
4 10
11
9
1 2
8
S
7
5
6
3
4
N
1
3
2
Název: dibenzo[b,f]thiepin (opět pravidlo 1, všimněte si násobící předpony a dvou písmen v deskriptoru, číslování respektuje nejnižší lokanty heteroatomů)
10
Název: benzo[h]isochinolin (znovu pravidlo 1, číslování respektuje nejnižší lokanty heteroatomů)
4
9 8
5 7
6
Názvosloví heterocyklických sloučenin
7
