COMPUESTOS HETEROCICLICOS

Los compuestos heterocíclicos son estructuras cíclicas que contienen átomos distintos del carbono como el oxígeno, azufre y nitrógeno y que se denominan heteroátomos. En la nomenclatura de los compuestos heterocíclicos predominan los nombres vulgares. Los heterocíclicos pueden ser alicíclicos o aromáticos y se aproximan en sus propiedades a los hidrocarburos de estructura semejante, si bien los heteroátomos les confieren a menudo características nuevas, por ejemplo, el nitrógeno suele conferir carácter básico al anillo heterocíclico. Para el estudio de los heterocíclicos los hemos clasificado según el número de átomos totales en el ciclo y el número de heteroátomos, además de su importancia biológica. COMPUESTOS

HETEROCICLICOS

PENTAGONALES

CON

UN

SOLO

HETEROATOMO Pirrol

HC

CH CH

HC N H

El pirrol es un líquido incoloro, con olor que recuerda al cloroformo. Es soluble en la mayor parte de los compuestos orgánicos. Se numera su estructura asignándole al nitrógeno la posición 1. Es aromático y, por lo tanto, present varias estructuras canónicas por su carácter resonante. El hidrógeno del nitrógeno 1 tienen carácter ácido y es

Pirrol

sustituble por potasio

Derivados del Pirrol

HC H2C

CH CH2 N H

Pirrolina

La pirrolina y la pirrolidina son productos de hidrogenación del pirrol. El aminoácido prolina es un derivado de pirrolidina con un grupo carboxilo en carbono 2. La 1-vinilpirrolidona (carbonilo en

Compuestos Heterocíclicos

H2C

CH2 CH2

H2C

N H

carbono 2) da un polímero denominado polivinil-pirrolidona que es utilizado como sustituto del plasma sanguineo. Bactericidas y antisépticos de amplísimo espectro para uso externo contienen yodo polivinil pirrolidona disuelto en un vehículo espumante y detergente

Pirrolidina Furano

HC CH HC

O

CH

Furano

El furano es un líquido incoloro, con olor a cloroformo, poco soluble en agua y soluble en la mayor parte de los solventes orgánicos. Tiene carácter aromático y, por lo tanto, su estructura es resonante El furfural o aldehído α-furoico (grupo aldehído en carbono 2) es un

líquido incoloro cuando está recientemente destilado, con olor aromático, ligeramente soluble en agua. La pentosas, por deshidratación producen furfural, reacción que es el fundamento de ensayos de reconocimiento de carbohidratos como el Ensayo de Molisch, Seliwanoff y otros. Ciertos carbohidratos, en sus formas cíclicas son derivados del furano, de aquí que se denominen como formas furanósicas. La nitrofurazona o furacin es la semicarbazona del aldehído 5-nitrofurílico. La nitrofurazona se emplea como tópico antibacteriano en el tratamiento de los infecciones mixtas de heridas superficiales y en dermatosis Tiofeno

HC CH HC

S

CH

El tiofeno es un líquido con olor a benceno, insoluble en agua pero soluble en solventes orgánicos. Es aromático y presenta estructuras de resonancia similares a las del furano

Tiofeno

94

Compuestos Heterocíclicos

COMPUESTOS HEXAGONALES CON UN SOLO HETEROATOMO

Piridina y sus derivados

La piridina es un líquido incoloro, higroscópico, con olor característico desagradable y penetrante. Es soluble en agua y en la mayor parte de los

N

solventes orgánicos

Piridina La piperidina o hexahidropiridina posee propiedades de amina alifática y es parte estructural importante de muchos compuestos de interés farmacológico como la glutetimida y el metilprilon que son sedantes hipnóticos. N Piperidina Las picolinas son las metilpiridinas. Se conocen la α, β y γ−picolina que al oxidarse forman los ácidos picolínico, nicotínico e isonicotínico, respectivamente. De ellos el más interesante es el nicotínico, quien además se sintetiza a partir de la nicotina (alcaloide del tabaco)

CH3 [O]

N β-Picolina

COOH [O] N

N

HNO3

N Acido Nicotínico

CH3 Nicotina

95

Compuestos Heterocíclicos

La dietilamida del ácido nicotínico o niquetamida o coramida se utiliza como analéptico (agente o medicamento restaurador) inespecífico que tiene facultad de producir estímulo difuso del Sistema Nervioso Central. La hidracida del ácido nicotínico o isoniazida es el agente terapéutico de mayor eficacia contra la tuberculosis experimental en animales El 1-metil-4-fenilpiperidilcarboxilato de etilo-4 o demerol es un potente analgésico y aún cuando la representación bidimensional de su estructura no guarda semejanza con la morfina, la molécula se adapta a la configuración del receptor de opioide, lo que lo hace, después de la morfina, probablemente el analgésico narcótico más eficaz COMPUESTOS HETEROCICLICOS PENTAGONALES CON DOS NITROGENOS Pirazol y derivados El pirazol es un sólido cristalino, soluble en agua y casi insoluble en éter de

N

N

Pirazol

petróleo. Los derivados más importantes del pirazol son las pirazolonas, especialmente las cetonas en posición 5. De ella se derivan, entre las mas importantes, la antipirina, el piramidon y la butazolidina. La antipirina es un antipirético. El piramidón, además de antipirético, en una época se consideró

el mejor agente antiinflamatorio y equivalente a la aspirina para tratar fiebre reumática aguda. La butazolidona es un antiinflamatorio eficaz, pero su toxicidad impide el tratamiento a largo plazo. Se utiliza para tratar artritis reumatoidea y trastornos afines. Imidazol y derivados

N

El imidazol es soluble en agua y casi insoluble en éter de petróleo. El aminoácido histidina o β-imidazol alanina, la histamina, las hidantoinas y la

N Imidazol

alantoina son algunos ejemplos de derivados imidazólicos. La vitamina B1 contiene un anillo imidazólico

96

Compuestos Heterocíclicos

COMPUESTOS

HETEROCICLICOS

PENTAGONALES

CON

DOS

HETEROATOMOS: NITROGENO Y OXIGENO, NITROGENO Y AZUFRE Oxasol y Tiazol Tanto el oxasol como el tiazol son bases débiles. Las azlactonas contienen el anillo oxazolona-5 y son importantes productos intermedios en la síntesis de los L-aminoácidos. Algunas sulfas se derivan del oxazol como la sulfametoxazol y la sulfisoxazol y el sulfatiazol se deriva del tiazol

N

N

COMPUESTOS

O

S

Oxazol

Tiazol

HETEROCICLICOS

HEXAGONALES

CON

DOS

HETEROATOMOS Con dos nitrógenos: Diazinas Las diazinas son la piridazina, la pirimidina y la pirazina. La pirimidina forma parte de la constitución de numerosos derivados como las purinas, el ácido úrico, los barbitúricos y varios agentes antibacterianos y antipalúdicos, algunas vitaminas, así como algunos nucleótidos

4 5 6

N N

3

2

1

Pirimidina

N N

N

N

Pirazina

Piridazina

97

Compuestos Heterocíclicos

La piperazina es la pirazina totalmente hidrogenada y se utiliza en el tratamiento de la gota y la artritis, por formar una combinación soluble con el ácido úrico. Se le atribuyen, también, propiedades antihelmínticas Con nitrógeno y oxígeno y azufre: Oxazinas y tiazinas Los compuestos de mas interés, dentro de este grupo, corresponden a los que tienen los heteroátomos en la posicón 1,4 como la Oxazina-1,4 y la Tiamina-1,4 La morfolina o tetrahidrooxazina-1,4 es un líquido incoloro, soluble en agua, moderadamente básica y del cual se deriva el 2-morfoliniletanol, el cual se utiliza en la preparación de agentes antihistamínicos, antiespasmódicos y anestésicos locales. Semejante a la morfolina es la tiamorfolina

CH2-CH2-OH N

N

N

N

O

S

O

S

Oxaxina-1,4

Tiazina-1,4

2-Morfoliniletanol Tiamorfolina

Con dos oxígenos: Dioxanos

O

El dioxano-1,4 es el de mayor interés. Es un líquido incoloro, higroscópico y tóxico. Es soluble en agua y muchos líquidos orgánicos, lo que lo hace un buen

O

disolvente de grasas, resinas, celuloide, colorantes, etc.

Dioxano COMPUESTOS HETEROCICLICOS PENTAGONALES Y HEXAGONALES CON MAS DE DOS HETEROATOMOS Los triazoles son pentagonales y un derivado importante de ellos es el tetrazol del cual se deriva a su vez, el cardiazol o pentametilentetrazol que es utilizado como analéptico 98

Compuestos Heterocíclicos

(estimulante del Sistema Nervioso Central, agente restaurador), soluble en agua. Las triazinas y tetrazinas son hexagonales

N N

N

N N

Tetrazol

N

Cardiazol

COMPUESTOS HETEROCICLICOS CON ANILLOS CONDENSADOS Con dos anillos condensados El indol es un sólido cristalino, soluble en muchos disolventes orgánicos. Es un producto probable del desdoblamiento del triptófano y se elimina por las heces. El escatol o βmetilindol es el componente de olor mas intenso de las heces humanas. La cumarona es un líquido incoloro, mientras que el tionafteno es sólido. Las estructuras del indol, cumarona y tionafteno son las siguientes:

β

β N Indol (Benzopirrol)

α

O

α

Cumarona (Benzofurano)

β S

α

Tionafteno (Benzotiofeno)

La quinolina puede considerarse como producto de la condensación de benceno y piridina con el nitrógeno, o bien como resultado de sustituir en el naftaleno un –CH- por un

99

Compuestos Heterocíclicos

nitrógeno. Es un líquido incoloro, con olor que recuerda a la piridina, soluble en solventes orgánicos y ligeramente soluble en agua. Es un aromático

N Quinolina

O Cromeno

S Tiocromeno

La quinina es el principal alcaloide de la quina o corteza del quino, árbol nativo de ciertas regiones de América del Sur. La quinina en su estructura contiene un anillo quinolínico. La dibucaína, en forma de clorhidrato, es un anestésico local quinolínico, y es el más potente, más tóxico y de acción más duradera de los anestésicos locales comúnmente empleados. Del cromeno dihidrogenado o cromano se derivan compuestos de gran interés como el flavano o 2-metilcromano. Las flavonas e isoflavonas son pigmentos amarillos muy repartidos en la naturaleza Los tocoferoles, grupo de compuestos constituyentes de la vitamina E, son derivados del cromano. El más activo y ampliamente distribuido de ellos es el α-tocoferol.

1

N

2

La purina es una sustancia aromática, incolora, muy soluble en agua

7

6 5

N

y escasamente soluble en solventes orgánicos. La adenina o 68

N

4

3

Purina

N

9

aminopurina y la guanina o 2-amino-6-oxopurina son bases nitrogenadas púricas que se encuentran en la mayoría de los nucleótidos. La xantina o 2,6-dihidroxipurina, al igual que la hipoxantina o 6-hidroxipurina se encuentran en pequeñas cantidades

en diversos fluidos animales y en algunas visceras. Tanto la hipoxantina como la xantina son productos intermedios del catabolismo de las purinas. Los alcaloides purínicos derivados N-metilados de la xantina son la teofilina o 1,3dimetilxantina, la teobromina o 3,7-dimetilxantina y la cafeína o 1,3,7-trimetilxantina. Los 100

Compuestos Heterocíclicos

tres alcaloides son diuréticos. Las bebidas xantínicas que tienen mas popularidad son el café, el té, el cacao y las bebidas con sabor a cola. El café y el té contienen cafeína y el cacao contiene teobromina. La teofilina fue descubierta en el extracto del té. Las bebidas xantínicas son una fuente dietética de estimulación del Sistema Nervioso Central lo que explica su popularidad. Las bebidas xantínicas suelen prohibirse a los pacientes hipertensos y a los que padecen úlcera péptica. La estimulación del Sistema Nervioso Central produce inquietud y trastornos del sueño y estimulación del miocardio. El ácido úrico es un sólido cristalino blanco y poco soluble

OH 1

N

2

HO

7

6

5

en agua. Se encuentra en los cálculos urinarios, en la orina

N 8

N

4

N

9

3

OH humana, en los excrementos de las aves y reptiles y en los tejidos de los enfermos de gota (niveles altos de ácido úrico en sangre y orina)

Acido úrico

Con tres anillos condensados La acridina o dibenzopiridina junto con su isómero fenantridina, da lugar a derivados de gran interés terapéutico como agentes antipalúdicos. A partir de la fenotiazina se deriva el azul de metileno que tiene propiedades antisépticas. El azul de metileno, además, es un germicida débil y se utiliza como antídoto en la intoxicación con cianuro debido a que en concentraciones elevadas convierte el hierro ferroso de la hemoglobina reducida en hierro férrico. La isoaloxaxina es parte importante de la coenzima Flavin Adenin dinucleótido o FAD que participa en muchos procesos oxidativos metabólicos

O S

N

N

N

N

Acridina

Fenotiazina

N N

O

Isoaloxazina 101