Heterociclos aromáticos

Regla de Hückel

Un heterociclo es aromático si cumple la regla de Hückel (la misma que se emplea en el benceno y sus derivados:

• El sistema ha de ser plano (sin carbonos sp³ que formen parte del ciclo)
• Debe contener 4n+2 electrones π conjugados cíclicamente.

Podemos clasificar los heterociclos aromáticos en dos familias, dependiendo de la densidad electrónica sobre los carbonos del anillo: heterociclos con exceso electrónico o π-excedentes y heterociclos con defecto electrónico o π-deficientes.

Heterociclos aromáticos con defecto electónico π (sistemas π-deficientes)

El más representativo es la piridina, presenta deficiencia electrónica debido a la importante electronegatividad del nitrógeno, que roba densidad electrónica π a los carbonos. En el benceno los seis electrones π se distribuyen homogéneamente entre los seis átomos de carbono, y su densidad electrónica π vale 1 en cada átomo de carbono. Por el contrario en la piridina la densidad electrónica π de cada átomo de carbono es inferior a 1.

En los sistemas con dos o más heteroátomos (p. ej., pirimidina), la deficiencia electrónica es aún mas acusada.
Con estos datos podemos hacer un avance sobre la reactividad de estos sistemas: los sistemas π deficientes darán bien los procesos de adición nucleófila y sustitución nucleófila; pero experimentarán con dificultad procesos de sustitución electrófila.

Heterociclos aromáticos con exceso electrónico π (sistemas π-excedentes)

Son heterociclos que presentan seis electrones π repartidos entre cinco átomos, de modo que a cada átomo de carbono le corresponde una densidad electrónica π superior a 1. Son por ello sistemas más ricos que el benceno en densidad electrónica.

Podemos hacer un avance sobre la reactividad de estos heterociclos: darán bien las reacciones de sustitución electrófila (SE), pero reaccionarán muy mal en procesos de sustitución nucleófila (SN).

Heterociclos condensados

Hay un enlace compartido por dos anillos. Contribuyen más al híbrido de resonancia las estructuras canónicas con el máximo número de monociclos aromáticos, así en la quinolina contribuye más la primera estructura (dos anillos aromáticos) que la segunda (el anillo derecho no es aromático).

Nomenclatura de Heterociclos