Характеристики ароматичности, кислотных и основных свойств гетероциклов

Ароматические свойства гетероциклов характеризуются следующими критериями:

· структурными, заключающимися в наличии циклического сопряжения p-электронов, ведущего к отсутствию заметных различий в длинах связей между атомами в цикле;

· энергетическими, выражающимися в наличии повышенной термодинамической устойчивости соединения;

· магнитными, характеризующимися способностью поддерживать диамагнитный ток;

· химическими, проявляющимися в большей склонности к реакциям замещения, чем к реакциям присоединения.

Оценка ароматичности важна для понимания свойств соединений в основном состоянии.

В целом для гетероциклических соединений более характерны основные свойства, чем кислотные.

По концепции Бренстеда-Лоури, кислотные свойства могут проявлять (если пренебречь CH-кислотностью) только гетероциклы с пиррольным атомом азота.

Число гетероциклов проявляющих кислотные свойства ограниченно соединениями, которые содержат незамещенный пиррольный атом азота, т.е. NH -кислотный центр. Такой центр имеется в молекулах пиррола, индола, имидазола и пиразола.

Гетероциклы, содержащие пиридиновый атом азота, обладают большей основностью, чем кислород- и серосодержащие гетероциклы т. к. N -основания сильнее O - и S -оснований.

Наличие дополнительного гетероатома в молекуле гетероцикла сказывается на основных свойствах. Так, диазины (пиридазин, пиримидин и пиразин) и все азолы (кроме имидазола) менее основны, чем пиридин из-за наличия в цикле второго гетероатома, оказывающего электроноакцепторное действие. Диазолы (имидазол и пиразол) образуют соли только с участием пиридинового атома азота.

Повышение кислотности гетероциклов, содержащих в молекуле атомы азота пиррольного и пиридинового типов, объясняется электроноакцепторным влиянием пиридинового азота.

Поскольку большинство гетероциклов обладает основными свойствами, то можно считать, что соединения имеющие в структуре пиррольный и пиридиновый атомы азота, являются амфотерными.