COMPOSTOS HETEROCÍCLICOS

          1- Nomenclatura e exemplos

          Compostos heterocíclicos são compostos cíclicos contendo, no anel, um ou mais átomos diferentes do carbono. Normalmente, os heteroátomos mais comuns são o nitrogênio, o oxigênio e o enxofre. Na verdade, só consideramos como verdadeiros compostos heterocíclicos aqueles que possuem anéis estáveis. Deste modo, excluímos compostos como, por exemplo, epóxidos e anidridos cíclicos, pois estes compostos sofrem facilmente a ruptura do anel, dando reações que mais se assemelham às reações dos compostos acíclicos.

          Não há nenhuma regra rigorosa para a nomenclatura dos heterocíclicos. A maioria deles tem nomes particulares.

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Alguns exemplos importantes:

          2- A estabilidades dos compostos heterocíclicos

          Os heterocíclicos mais interessantes e mais importantes são os que possuem caráter aromático. Os heterocíclicos aromáticos mais simples são o pirrol, o furano e o tiofeno (veja acima), de anéis pentagonais. A estabilidade destes compostos é explicada da mesma forma que no anel benzênico, através das suas estruturas de ressonância, que conferem grande estabilidade química ao composto. Veja o exemplo do pirrol (as estruturas de ressonância do furano e do tiofeno são análogas às ilustradas abaixo):

          Em geral, os heterocíclicos aromáticos dão preferência a reações de substituição eletrofílica: nitração, sulfonação, halogenação, adições de Friedel-Crafts etc (veja aqui os mecanismos destas reações), que mantêm a integridade do anel aromático. Os calores de combustão destes compostos indicam uma energia de estabilização de ressonância de 22-28 kcal/mol, um pouco menor do que a do benzeno (36 kcal/mol), porém, muito maior do que a maioria dos dienos conjugados (3 kcal/mol). A representação dos anéis heterocíclicos aromáticos devem ser representadas, como no benzeno, por um círculo inscrito no anel, indicando a ressonância. Comparativamente, quanto à estabilidade do anel a ao caráter aromático, podemos dizer que: tiofeno >> pirrol >> furano.

          3- Propriedades físico-químicas

          O tiofeno é um líquido de propriedades físico-químicas muito semelhantes às do benzeno, e constitui inclusive a impureza mais comum no benzeno obtido do alcatrão de hulha. A piridina é um líquido incolor, de cheiro desagradável e bastante solúvel em água. Como foi dito anteriormente, os heterocíclicos aromáticos dão preferência a reações de substituição eletrofílica.

          4- Principais ocorrências dos compostos heterocíclicos

          Os anéis heterocíclicos são importantes, pois aparecem frequentemente em produtos naturais, como açúcares, hemoglobina, clorofila, vitaminas e alcalóides (cafeína, cocaína, estriquinina etc). Anéis heterocíclicos existem também em medicamentos sintéticos, como os antibióticos (penicilina, amicetina, eritromicina etc)

• O furano aparece na no alcatrão de madeira (pinheiro); o tiofeno e o pirrol existem no alcatrão de hulha

• O anel da pirrolidina aparece na cocaína e na atropina

• O anel do indol é o núcleo central do triptofano, um aminoácido essencial, e em certos hormônios

• A estrutura da purina aparece na cafeína, no ácido úrico e na adenosina (uma base nitrogenada existente nos ácidos nucléicos)

• A piridina aparece no alcatrão de hulha e na fumaça de cigarro, em decorrência da decomposição da nicotina

• A piridina, quando reduzida, origina a piperidina, cujo núcleo encontra-se na cocaína e na piperina (alcalóide de pimenta branca)

• O núcleo da pirimidina aparece em bases nitrogenadas existentes nos ácidos nucléicos

• O núcleo do benzopirano aparece em corantes de folhas, flores e frutos

• A quinolina existe no alcatrão de hulha e seu núcleo aparece também na quinina

• A isoquinolina ocorre no alcatrão de hulha e seu núcleo aparece na morfina e na papaverina

• O núcleo do imidazol aparece na histamina (substância responsável por muitas reações alérgicas)

          5- Algumas aplicações dos compostos heterocíclicos

• O furano, por hidrogenação, produz o tetrahidrofurano, usado como solvente

• A hidrólise do furano produz o furfural (um aldeído), usado na fabricação de plásticos e também como solvente para remover impurezas de óleos lubrificantes

• O pirrol é utilizado para fabricação de polímeros de cor vermelha

• O indol tem odor agradável e serve à fabricação de perfumes, mas sua grande importância reside no fato de servir como matéria-prima para a fabricação do índigo blue, um corante azul, utilizado no tingimento de tecidos

• A piridina tem um baixo caráter básico (devido ao efeito de ressonância do anel, que deslocaliza o par eletrônico do nitrogênio), mais fraco que o das aminas terciárias, e é utilizada como catalisador básico em sínteses orgânicas e para desnaturar o álcool etílico (tornar o etanol industrial impróprio para a fabricação de bebidas)

• A pirimidina é usada na fabricação de certos barbituratos (medicamentos usados em sedativos e soporíficos) e certas sulfas

          6- Os Alcalóides

          Alcalóides são compostos nitrogenados, em geral, heterocíclicos, de caráter básico, que são normalmente produzidos por vegetais e têm ação enérgica sobre os animais - em pequenas quantidades podem servir como medicamentos, e em doses maiores são tóxicos. Quase todos os alcalóides são substâncias sólidas, de sabor amargo. A classificação mais aceita para os alcalóides é aquela que os agrupa de acordo com o núcleo da qual derivam (veja as estruturas moleculares de alguns alcalóides). Os principais grupos de alcalóides são:

          6.1) Alcalóides relacionados com a piridina:

          Coniina - Encontrada na cicuta, é um dos poucos alcalóides que se apresenta sob a forma líquida. É um veneno fortíssimo.

          Piperina - Principal alcalóide da pimenta negra. A toxidez dessa substância é relativamente baixa em relação à dos demais alcalóides.

          Nicotina - Principal alcalóide do tabaco, podendo alcançar 4 a 5% da folha seca. O produto puro é um líquido incolor. É um veneno muito violento. Por oxidação pelo dicromato de potássio, dá origem ao ácido nicotínico, que é uma das vitaminas do complexo B.

          6.2) Alcalóides do grupo tropânico:

          Atropina - Este alcalóide foi isolado da raiz da beladona. É um éster do ácido trópico com o tropanol, com grande aplicação em oftalmologia, devido ao seu poder midriático.

          Hiosciamina - É um isômero da atropina, e se encontra em algumas espécies de solanáceas.

          Escopolamina - É um epoxi-derivado da atropina.

          Cocaína - este alcalóide teve grande importância no início de seu descobrimento, mas está praticamente abandonada como medicamento, devida à grande tendência que apresenta para causar dependência química. A cocaína é um veneno fortíssimo, encontrado na folha da coca, juntamente com outros alcalóides. É um éster do ácido benzóico com um derivado do tropano.

          6.3) Alcalóides relacionados com a quinolina:

          Quinina - É um pó branco pouco solúvel em água, mas forma sais solúveis, sendo utilizada sob esta forma.

          Cinconina - É muito semelhante à quinina em sua estrutura química. Diferencia-se dela porque, em lugar de um grupamento OCH₃, apresenta um átomo de hidrogênio.

          Estricnina - Em pequenas doses, a estricnina é utilizada como tônico. Em doses elevadas, porém, pode causar a morte.

          6.4) Alcalóides relacionados com a isoquinolina:

          Morfina - É um sedativo de grande potência e largamente empregado como tal. Por causar dependência, seu emprego é extremamente controlado.

          Codeína e Heroína - São também utilizados como narcóticos analgésicos.

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Química 2000 - Wagner Xavier Rocha, 1999