Классификация. Гетероциклы классифицируют по следующим основным признакам:

Гетероциклы классифицируют по следующим основным признакам:

а) по природе и числу гетероатомов;

б) по размеру цикла;

в) по степени ненасыщенности.

Наибольшее распространение в природе имеют пяти- и шестичленные гетероциклы, содержащие в качестве гетероатомов азот, кислород и серу.

По степени ненасыщенности различают насыщенные, ненасыщенные и ароматические гетероциклы. Гетероциклы неароматического характера по своим свойствам сходны с соответствующими ациклическими соединениями (аминами, амидами, простыми и сложными эфирами и т.д.). 5- и 6-членные гетероциклы, замкнутая сопряженная система которых включает (4n + 2) электронов, обладают ароматическим характером. Такие соединения по свойствам родственны бензолу и относятся к ароматическим гетероциклическим соединениям. Для них, как и для бензоидных систем, наиболее характерны реакции электрофильного замещения. Именно ароматические гетероциклические соединения широко распространены в природе.

Номенклатура. Присутствие гетероатома в цикле указывается специальными префиксами: О- оксо, S- тиа, N- аза. Согласно номенклатуре ИЮПАК величину цикла обозначают суффиксами: 5-членный - ол, 6-членный - ин. Для многих гетероциклических соединений сохраняются тривиальные названия.

Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом:

тиофен фуран пиррол (тиол) (оксол) (азол)

Положения 2, 5 в названиях замещенных гетероциклов указывают буквой α; 3, 4 - β.

Получение. а) Пиррол, фуран, тиофен и их производные получают синтетически, при переработке некоторых природных продуктов, например белков, углеводов, а также выделяют из каменноугольной смолы.

б) Взаимные каталитические превращения. Над катализатором Al₂О₃ при нагревании до 400-500⁰С возможны превращения (цикл Юрьева):

Реакцию открыл в 1936 году Ю.К. Юрьев.

Строение. Молекулы пиррола, фурана и тиофена плоские, содержат систему сопряженных связей и гетероатом с неподеленной электронной парой. Общее количество электронов в кольце равно 6 (4 π -электрона от двух двойных связей и 2р от гетероатома), что соответствует правилу Хюккеля. Таким образом, эти соединения имеют ароматические характер. Неподеленная электронная пара на гетероатоме действует как электронодонор, поэтому на углеродных атомах цикла электронная плотность увеличивается, а на гетероатоме - уменьшается. Делокализация электронов в гетероциклах по сравнению с бензолом меньше и уменьшается в следующем направлении: бензол > тиофен > пиррол > фуран.