المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
تـشكيـل اتـجاهات المـستـهلك والعوامـل المؤثـرة عليـها
2024-11-27
النـماذج النـظريـة لاتـجاهـات المـستـهلـك
2024-11-27
{اصبروا وصابروا ورابطوا }
2024-11-27
الله لا يضيع اجر عامل
2024-11-27
ذكر الله
2024-11-27
الاختبار في ذبل الأموال والأنفس
2024-11-27

انتاج بيض الدجاج
5-9-2016
الخصومة الكاملة والخصومة الناقصة
25-8-2022
الحديث
28-11-2016
Postscript to so-called language relativity
2024-08-25
Arteriole
17-1-2017
متلازمة فرط أورنيثين الدم - فرط أمونيا الدم
5-10-2021

Aromatic Heterocycles  
  
1280   04:52 مساءً   date: 25-8-2019
Author : ..................
Book or Source : LibreTexts Project
Page and Part : .................

Aromatic Heterocycles

Many unsaturated cyclic compounds have exceptional properties that we now consider characteristic of "aromatic" systems. The following cases are illustrative:

Compound

Structural
Formula

Reaction
with Br2

Thermodynamic
Stabilization

 

1,3-Cyclopentadiene

Addition ( 0 ºC )

Slight

1,3,5-Cycloheptatriene

Addition ( 0 ºC )

Slight

1,3,5,7-Cyclooctatetraene

Addition ( 0 ºC )

Slight

Benzene

Substitution

Large

Pyridine

Substitution

Large

Furan

Substitution ( 0 ºC )

Moderate

Pyrrole

Substitution

Moderate

Benzene is the archetypical aromatic compound. It is planar, bond angles=120º, all carbon atoms in the ring are sp2 hybridized, and the pi-orbitals are occupied by 6 electrons. The aromatic heterocycle pyridine is similar to benzene, and is often used as a weak base for scavenging protons. Furan and pyrrole have heterocyclic five-membered rings, in which the heteroatom has at least one pair of non-bonding valence shell electrons. By hybridizing this heteroatom to a sp2 state, a p-orbital occupied by a pair of electrons and oriented parallel to the carbon p-orbitals is created. The resulting planar ring meets the first requirement for aromaticity, and the π-system is occupied by 6 electrons, 4 from the two double bonds and 2 from the heteroatom, thus satisfying the Hückel Rule.

http://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/VirtTxtJml/Images/annulen1.gif

Four illustrative examples of aromatic compounds are shown above. The sp2 hybridized ring atoms are connected by brown bonds, the π-electron pairs and bonds that constitute the aromatic ring are colored blue. Electron pairs that are not part of the aromatic π-electron system are black. The first example is azulene, a blue-colored 10 π-electron aromatic hydrocarbon isomeric with naphthalene. The second and third compounds are heterocycles having aromatic properties. Pyridine has a benzene-like six-membered ring incorporating one nitrogen atom. The non-bonding electron pair on the nitrogen is not part of the aromatic π-electron sextet, and may bond to a proton or other electrophile without disrupting the aromatic system. In the case of thiophene, a sulfur analog of furan, one of the sulfur electron pairs (colored blue) participates in the aromatic ring π-electron conjugation. The last compound is imidazole, a heterocycle having two nitrogen atoms. Note that only one of the nitrogen non-bonding electron pairs is used for the aromatic π-electron sextet. The other electron pair (colored black) behaves similarly to the electron pair in pyridine.

Heterocycles - cyclic structures in which the ring atoms may include oxygen or nitrogen - can also be aromatic. Pyridine, for example, is an aromatic heterocycle. In the bonding picture for pyridine, the nitrogen is sp2-hybridized, with two of the three sp2 orbitals forming sigma overlaps with the sp2 orbitals of neighboring carbon atoms, and the third nitrogen sp2 orbital containing the lone pair. The unhybridized p orbital contains a single electron, which is part of the 6 pi-electron system delocalized around the ring.

fig2-2-16.png

 

http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/724/741576/Instructor_Resources/Chapter_15/Text_Images/FG15_01-13-2UN.JPG

Why do we not assume that the nitrogen in pyrrole is sp3-hybridized, like a normal secondary amine? The answer is simple: if it were, then pyrrole could not be aromatic, and thus it would not have the stability associated with aromaticity. In general, if a molecule or group can be aromatic, it will be, just as water will always flow downhill if there is a downhill pathway available.

Imidazole is another important example of an aromatic heterocycle found in biomolecules - the side chain of the amino acid histidine contains an imidazole ring.

In imidazole, one nitrogen is 'pyrrole-like' (the lone pair contributes to the aromatic sextet) and one is 'pyridine-like' (the lone pair is located in an sp2 orbital, and is not part of the aromatic sextet).




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .