Chimica Organica-DiSTABiF

NOMENCLATURA DEI COMPOSTI ETEROCICLICI

La nomenclatura dei composti eterociclici è una componente fondamentale della chimica organica, in quanto permette di identificare, descrivere e comunicare in modo chiaro la struttura e le proprietà di queste molecole. I composti eterociclici sono sistemi ciclici organici che contengono almeno un eteroatomo (ossia un atomo diverso dal carbonio), tipicamente azoto (N), ossigeno (O) o zolfo (S), all’interno dell’anello. Questi composti sono ampiamente diffusi in natura e ricoprono un ruolo centrale in numerosi ambiti, tra cui la chimica farmaceutica, la chimica dei materiali, l’agrochimica e la biochimica.

La denominazione dei composti eterociclici può seguire diversi sistemi, a seconda del contesto, della complessità strutturale del composto e della diffusione del suo utilizzo. I tre principali approcci sono: la nomenclatura Hantzsch-Widman, la nomenclatura sistematica IUPAC, e la nomenclatura tradizionale.

Nomenclatura Hantzsch-Widman: Questo sistema è utilizzato principalmente per la denominazione sistematica di composti eterociclici, in particolare quando si tratta di anelli contenenti eteroatomi (come azoto, ossigeno o zolfo). La nomenclatura Hantzsch-Widman utilizza prefissi per indicare il tipo di eteroatomo (es. ossa-, aza-, tia-) e suffissi per indicare la dimensione dell’anello e il grado di saturazione (es. -olo, -ina, -ano).

Nomenclatura tradizionale: Molti composti eterociclici comuni sono noti con nomi storici o convenzionali, che non seguono necessariamente regole sistematiche. Questi nomi tradizionali sono ampiamente accettati e utilizzati soprattutto nella chimica organica classica o in ambiti applicativi come la farmacologia.

Esempi:

Piridina: eterociclo aromatico a sei termini con un atomo di azoto.

Furano: anello a cinque termini con un atomo di ossigeno.

Tiofene: anello a cinque termini con un atomo di zolfo.

La scelta del sistema di nomenclatura dipende spesso dall’ambito in cui ci si trova. In contesti accademici e formali, si preferisce la nomenclatura sistematica (inclusa la Hantzsch-Widman), mentre in ambiti pratici o divulgativi è comune usare i nomi tradizionali, soprattutto per composti ben noti.

Nomenclatura sistematica: La nomenclatura sistematica è un approccio rigoroso che descrive completamente la struttura del composto, indicando:

• il numero di atomi nell’anello,

• la natura e posizione degli eteroatomi,

• il grado di saturazione/insaturazione,

• eventuali sostituenti.

Questo sistema viene utilizzato quando si richiede una denominazione precisa e completa, ad esempio nella letteratura scientifica e nei brevetti. I nomi possono diventare complessi, ma evitano ambiguità.

La scelta del sistema di nomenclatura dipende spesso dall’ambito in cui ci si trova. In contesti accademici e formali, si preferisce la nomenclatura sistematica (inclusa la Hantzsch-Widman), mentre in ambiti pratici o divulgativi è comune usare i nomi tradizionali, soprattutto per composti ben noti.

1. NOMENCLATURA HANTZSCH-WIDMAN

In questo sistema di nomenclatura bisogna tener conto di tre cose:

1. l’elemento che costituisce l’eteroatomo (parte iniziale del nome)
2. la grandezza dell’anello (parte centrale del nome)
3. il numero di insaturazioni (parte finale del nome)

Se sono presenti più di un eteroatomo il prefisso del nome deve indicarne il numero:

es. per N: 1=aza-,          2=diaza-,          3=triaza-,         4=tetraza-, …

Se gli eteroatomi sono diversi, i prefissi del nome devono essere combinati insieme tenendo conto del periodo della tavola periodica dove si trova l’elemento (ha la priorità il periodo maggiore) e, successivamente, del gruppo (ha la priorità il gruppo minore)

es.: N,O= ossaza-; S,O=ossatia-; P,O= ossfosfa; …

esempi:

Gli atomi dell’anello si numerano iniziando dall’eteroatomo e la numerazione procede intorno all’anello nel senso che permette di assegnare numero più bassi alle posizioni dei sostituenti.

Se nel ciclo è presente un atomo saturo, la sua posizione è indicata mediante la lettera H preceduta da un numero che indica la posizione dell’atomo saturo.

Quando un eterociclo presenta un gruppo carbonilico, il nuovo ciclo è nominato indicando con la lettera H preceduta da un numero la nuova posizione assunta dall’idrogeno del gruppo metinico.

Se l’eterociclo è parzialmente saturato si utilizza il nome del composto insaturo ma nel nome si indica su quale atono è stato addizionato l’idrogeno:

2. NOMENCLATURA TRADIZIONALE

Alcuni importanti eterocicli mantengono il nome tradizionale e non vengono quasi mai indicati con la nomenclatura Hantzsch-Widman:

Nomi comuni di composti eterociclici disposti in ordine di priorità:

Questi nomi d’uso sono conservati dalla IUPAC per indicare un composto oppure come base per formare nomi di fusione:

3. COMPOSTI ETEROCICLICI CONDENSATI

Gli eterocicli policiclici vengono denominati facendo precedere il nome del componente base (anello o sistema) le designazioni degli altri componenti.

Se il composto eterociclico è condensato con un altro anello, il nome è dato dall’unione dei nomi dei due anelli:

Per indicare i componenti secondari possono essere utilizzati i seguenti prefissi contratti:

Composti eterociclici condensati con l’anello benzenico

Il componente base viene distinto numerando i lati -e non gli atomi- con le lettere in ordine alfabetico. Le lettere vanno scritte sempre in corsivo e racchiuse in parentesi quadre.

ll seguente composto, benzo[b]pirrolo, è un sistema biciclico formato da un anello benzenico condensato con un eterociclico e possiede il nome comune indolo. Il nome dell’etereociclo è scelto come base e il nome dell’anello condensato è scelto come prefisso. Per individuare il lato condiviso, i lati periferici del componente base vengono indicati con la lettera a il lato 1,2, b il lato 2,3 e così via. Al nome del componente base, pirrolo si fa precedere il nome contratto del componente, benzo- seguito dalla lettera del lato condiviso b in parentesi quadre.

Sistemi con anelli eterociclici condensati

In questo caso, la piridazina è scelta come componente principale poiché tra due anelli di uguale grandezza si sceglie l’anello che ha la priorità (vedi par.: nomenclatura tradizionale). Per indicare il punto di fusione della pirazina (componente secondaria), nella parentesi quadra si indicano i numeri degli atomi fusi (nell’esempio, i carboni C-2 e C-3 della pirazina), prima della lettera che indica il lato di fusione del componente principale (nell’esempio, il lato d della piridazina).

Questi due composti differiscono nella disposizione degli anelli pirimidinici e piridazinici. Nel caso della Pirimido[4,5-c]piridazina, i carboni 4 e 5 dell’anello pirimidinico sono fusi rispettivamente con i carboni 3 e 4 (lato c) dell’anello piridazinico

In questo caso l’atomo con il numero più basso nella numerazione degli atomi di carbonio dell’anello pirimidinico (C-4) è fuso con l’atomo con il numero più basso nella numerazione dell’anello piridazinico (C-3 del lato c); conseguentemente,  l’atomo con il numero più alto nella numerazione degli atomi di carbonio dell’anello pirimidinico (C-5) è fuso con l’atomo con il numero più alto nella numerazione dell’anello piridazinico (C-4 del lato c). È importante notare che la disposizione delle fusione degli anelli è indicata dalla notazione tra parentesi quadre: [4,5-c].

Nel caso della pirimido[5,4-c]piridazina, i carboni 5 e 4 dell’anello pirimidinico sono fusi rispettivamente con i carboni 3 e 4 (lato c) dell’anello piridazinico

In questo caso l’atomo con il numero più alto nella numerazione degli atomi di carbonio dell’anello pirimidinico (C-5) è fuso con l’atomo con il numero più basso nella numerazione dell’anello piridazinico (C-3 del lato c); conseguentemente,  l’atomo con il numero più basso nella numerazione degli atomi di carbonio dell’anello pirimidinico (C-4) è fuso con l’atomo con il numero più alto nella numerazione dell’anello piridazinico (C-4 del lato c). La disposizione delle fusione degli anelli, in questo caso, è indicata scrivendo tra parentesi quadre il legame partendo dall’atomo che ha il numero maggiore: [5,4-c].

Scelta del componente principale

Il componente base è un sistema eterociclico e, se c’è una scelta, il componente base è, in ordine di preferenza:

a. l’eterociclo più sviluppato che può essere nominato con le regole Hantzsch-Widman con la nomenclatura comune.

b. il componente contenente azoto:

c. il componente contenente un eteroatomo (diverso dall’azoto) che che ha maggiore priorità.

d. il compomente contenente il maggior numero di anelli:

e. a parità di eteroatomi, il componente che contiene l’anello più grande:

f. il componente che contiene il maggior numero di eteroatomi:

g. il componente  che contenente la maggiore varietà di eteroatomi:

h. il componente contenente il maggior numero di eteroatomi

i. il componente con l’anello nel quale gli eteroatomi hanno gli indici numerici più bassi prima della condensazione:

La posizione di fusione è occupata da un eteroatomo

Se una posizione di fusione è occupata da un eteroatomo, i nomi degli anelli componenti che si fondono sono scelti in modo che ciascuno contenga l’eteroatomo:

Numerazione

Il sistema policiclico orientato in modo che il maggior numero di anelli si trovi su una fila orizzontale con il maggior numero di anelli in alto e a destra, viene numerato in senso orario cominciando dal primo atomo non impegnato nella fusione della prima posizione antioraria dell’anello superiore destro. Gli atomi in comune a due o piàù anelli vengono omessi e segnati con le lettere “a”, “b”, “c” al numero della posizione immediatamente precedente.

NOMENCLATURA DEI COMPOSTI ETEROCICLICI SPIRANICI

NOMENCLATURA DEI SISTEMI BICICLICI A PONTE

NOMENCLATURA SISTEMATICA

La nomenclatura sistematica per composti eterociclici monociclici deriva dai nomi dei corrispondenti composti carbociclici: