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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. 
Alguns exemplos importantes: 
 
 
 
 
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 2)A estabilidade 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. 
 Em geral, os heterocíclicos aromáticos dão preferência a reações de substituição eletrofílica: 
nitração, sulfonação, halogenação, adições de Friedel-Crafts etc, 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)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. 
 
 
 
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• 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) 
 4- 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 
• 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. Os principais grupos 
de alcalóides são: 
 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. 
 
 
 
 
 
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• 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. 
• 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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4)Nomenclatura 
 
 
 
 
 
 
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5)Classificação 
 
 Os compostos heterocíclicos podem ser classificados como aromáticos e não aromáticos. Para os 
compostos aromáticos devemos nos lembrar da Regra de Hückel: a aromaticidade é observada em 
sistemas cíclicos conjugados contendo 4n+2 elétrons pi. A aromaticidade será discutida a seguir de 
forma mais detalhada para anéis de cinco e seis membros, os mais comuns para os compostos 
heterocíclicos. 
 
6.a- Heterociclos de cinco átomos 
Os compostos heterocíclicos de 5 membros como o pirrol, que parece ter somente 4 elétrons pi, 
são problemáticos quando se pensa na regra de Hückel. 
 
 
Comparação com homociclos aromáticos 
 
• Pela aromaticidade: química do benzeno 
• Pela eletronegatividade: química do benzeno substituído por um doador de elétrons (N, O, S) 
• Pela presença do heteroátomo: reações próprias (basicidade, acidez) 
Comparação com homociclos aromáticos 
 
 
 As estruturas de ressonância: 
 
 Devido a maior densidade eletrônica no anel, este tipo de heterocíclico é chamado de rico em 
elétrons ou pi-excessivo. Seu caráter aromático deriva da participação do par de elétrons não 
 
 
 
 
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compartilhado do heteroátomo. O sexteto aromático fica completo como podemos ver nos orbitais 
mostrados a seguir. 
Orbitais, elétrons e posições reativas: 
 
Influência do tipo de heteroátomo no caráter aromáticodos heterociclos de 5 membros 
 
 
Decréscimo da energia de estabilização aromática 
 
 
 
 
 
 
 
 
As posições reativas: 
 
As posições reativas e os respectivos ataques de espécies eletrofílicas ou nucleofílicas: 
 
Lembrando que E+ refere-se a um ataque de uma espécie eletrofílica e Nu- ao ataque de uma espécie 
nucleofílica 
 
 
 
 
 
 
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6)Síntese de pirrol, furano e tiofeno 
 
 
Síntese de Knorr (Pirrol) 
 
 
 
Síntese de Paal-Knorr 
 
 
 
 
 
 
 
 
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7)Reações de Pirrol, Furano e Tiofeno 
 
Caráter básico e ácido 
Pirrol é muito pouco básico. A protonação ocorre no carbono alfa! Por que a protonação ocorre no 
carbono alfa? 
 
 
 
Polimerização do pirrol 
 
2- Caráter ácido 
 
 
Reações frente a eletrófilos (Substituição Eletrofílica Heteroaromática) – Ataque preferencial na posição 
2 ou alfa, conforme pode ser visto no ataque de um eletrófilo nas respectivas posições α e β. 
 
 
 
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Substituição Eletrofílica Heteroaromática: Posição α preferencialmente à posição β 
 
Ordem de reatividade frente a eletrófilos: Pirrol > furano > tiofeno > Benzeno 
 
Exemplos de reações de SEHetAr. Como o pirrol é muito reativo em meio ácido, este polimeriza 
facilmente nas condições mostradas a seguir: 
 
 
 
 
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Para que o pirrol não polimerize, ele deve sofrer reação com nitrato de acetila. Ocorre a formação de 
uma mistura de 2-nitropirrol e 3-nitropirrol na proporção de 4:1. 
 
O agente nitrante (nitrato de acetila) é preparado a partir de uma mistura de ácido nítrico fumegante e 
anidrido acético: HNO3 + Ac2O � AcONO2 + AcOH 
 
Quebra do furano em condições fortemente ácidas também ocorre: 
 
E aqui também ocorre a preparação a partir do nitrato de acetila, com temperatura de -5oC e tratamento 
posterior com piridina: 
O
AcO NO 2
- 5 Co O NO2AcO
piridina
O NO2
 
 
Os tiofenos também apresentam resultados satisfatórios na reação com nitrato de acetila, numa 
proporção de 6:1 do derivado substituído na posição 2 em relação à substituição na posição 3. 
 
7.1)Halogenações 
 
 
• Pirrol: Sofre halogenação tão facilmente que se não forem usadas condições controladas, 
somente são isolados Tetra-halo-pirróis. 
 
N
H
SO2 C l 2 SO2 C l 2
Et2O Et2O
0 Co
N
H
Cl
ClCl
ClN
H
Cl
 
 
 
 
 
 
 
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• Tiofeno: reage fortemente com Cl2 e Br2, sendo difícil a preparação de monossubstituídos 
 
S -25 C - 5 C
o o
Br2, HBr 48%
S BrS I
S Cl
I2, HNO 3
SO2Cl 2 ∆∆∆∆
+
S ClCl
43% 10%
 
 
• Furano: reage fortemente com Cl2 e Br2 à temperatura ambiente, dando produtos poli-
halogenados. Sob condições controladas é possível obter o 2-bromo-furano. 
 
O OO
Br2, 0 Co
O
H
Br O
H
Br
H
Br O
Br
+
+ Br- -HBr
 
 
 
 
7.2) Reação de Diels-Alder 
 
 
 
Caráter dieno relacionado com a aromaticidade 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Furano e a reação de Diels-Alder 
 
 
 
Cicloadição 1,4 (térmico) 
 
 
 
Pirrol e a reação de Diels-Alder. Exemplo da reação do benzino com o N-metil-pirrol 
 
 
 
 
 
 
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8) Heterociclos de seis membros 
 
8.1) Piridina 
 
 Derivados da piridina em processos biológicos 
 
Herbicidas, fungicidas e agentes quimioterápicos. 
 
 
 
Um anel piridínico pode ser considerado como tendo dois tipos de grupos funcionais: i) um anel 
aromático e ii) uma imina. Como o nitrogênio é mais eletronegativo do que o carbono, ele retira elétrons 
do anel tanto por efeito indutivo quanto por ressonância. 
A piridina pode ser considerada formalmente como derivada do benzeno pela troca de um CH 
por N. Diferenças principais: 
 
 
 
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a) Não tem mais a geometria hexagonal regular perfeita devido à presença do heteroátomo. 
b) Troca de um H no plano do anel por um par de elétrons não comparilhado. 
 
c) Existência de forte dipolo permanente 
 
Podemos escrever para a piridina as seguintes estruturas de ressonância: 
 
 
Na piridina os efeitos indutivo e mesomérico atuam no mesmo sentido: há um dipolo permanente no 
sentido do nitrogênio. A piridina e heterociclos semelhantes são chamados pobres em elétrons ou �-
deficientes. 
N N
H
2,2 D 1,2 D
 
As posições relativas, referentes a ataques de espécies nucleofílicas e eletrofílicas: 
 
 
Caráter básico 
 
 
 
 
 
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8.2)Reações da piridina 
 
a) Substituição Eletrofílica Hetroaromática 
 
Piridina sofre reações de substituição eletrofílica hetroaromática somente em condições 
extremas, tendo um comportamento parecido com um anel benzênico contendo grupos retiradores de 
elétrons. Assim, reações de acilação de Friedel-Crafts não ocorrem com piridinas. Piridina é pobre em 
elétrons. 
 
 
 
Reação de halogenação: 
 
 
Os N-óxidos de piridina são uma alternativa para reações de Substituição Eletrofílica Heteroaromática 
em anés piridínicos. 
 
N-óxido de piridina e as estruturas de ressonância: 
 
 
 
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N-óxido de piridina: as posições reativas frente à eletrófilos (alternativa para reação de SEAr para 
piridinas) 
 
Remoção do óxido com PCl3: 
 
 
Aplicações de reações de N-óxido piridina: reações com eletrófilos 
 
Mais dois exemplos: 
 
 
 
Desta forma, é possível introduzir um eletrófilo no anel piridínico nas posições 2 ou 4 através de um N-
óxido piridina e posteriormente remover o oxigênio utilizando PCl3 
 
 
 
 
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b)Reação pelo Nitrogênio do anel 
 
Piridinas devido ao seu caráter básico reagem com ácidos formando sais de piridínio. 
 
Reage também com eletrófilos, como no exemplo da alquilação de aminas 
 
 
Reação com eletrófilos: 
 
Piridina como transportador de eletrófilos: 
 
 
c) Reações com Reagentes Nucleofílicos 
 
Piridinas sofrem reações frente à nucleófilos (reações de substituição nucleofílica) mais facilmente que 
os benzenos derivados, nas posições indicadas a seguir. 
 
 
 
 
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Um bom exemplo é a aminação da piridina com amideto de sódio em amônia que forma o 2-amino-
piridina num rendimento de aproximadamente 70% (Reação de Chichibabin), conforme detalhado a 
seguir. 
 
 
Mecanismo (Adição/Eliminação): 
 
 
 
 
 
 
Sofre também reação de alquilação com alquil ou aril lítio: 
 
 
 
 
 
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Piridinas sofrem reações de substituição nucleofílica Heteroaromática, principalmente as halopiridinas. 
Halogênios como substituintes nas posições 2 e 4 (α e γ respectivamente) são deslocados de maneira 
relativamente fácil por vários nucleófilos via mecanismo de adição-eliminação. 
 
d) Reação com agentes oxidantes 
 
Reação de oxidação das alquilpiridinas. Este mesmo processo oxidativo também pode ser feito 
utilizando-se permanganato de potássio, e posterior acidificação do meio. 
 
e) Reação com agentes redutores 
 
Reações com agentes redutores. As piridinas são muito mais facilmente reduzidas do que os benzenos. 
Como por exemplo, a redução com catalisadores como platina ou níquel de Raney 
 
Ou com hidretos metálicos: 
 
 
 
 
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9)Resumo das principais estruturas dos compostos heterocíclicos 
 
 
 
 
 
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10)Exercícios sobre Compostos Heterocíclicos 
 
10.1)Qual é o nome dos seguintes compostos? 
a)
O
Me
Me NBr CO2H
CH2CH3
b) c)
N
CH2CH2CH3
d)
N
CONH2
O
CH3
CH3
e)
N
Br
Br
f)N
CH2CH3
CH3
g) h)
N CO2H
H
 
10.2)Por que a anilina (PhNH2 , Kb = 4,2 x 10-10) é menos básica do que a piridina (Kb = 2,3 x 10-9) ? 
10.3)Quais os produtos das seguintes reações? 
N
+ HCl
CH3I+
N
a)
b)
N
H
+ CH3Ic)
 
10.4)Mostre o produto principal das reações abaixo: 
 
 
O O
N S
H
CH3CONO 2 Ac2O/BF3
PhN2 Cl
+ _
Br2
PhH
a) b)
c) d)
 
 
 
 
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10.5) Mostre os produtos de mononitração dos seguintes compostos: 
 
H
N S
H
N S
a) b) c) d)
NO2 OMe
OMe OMeCH3
 
 
10.6) Mostre os produtos das reações da piridina com os seguintes reagentes: 
 
a) Br2/300°C 
b) 1)KNO3/H2SO4 2)KOH 
c) H2SO4 (350°C) 
d) MeCOCl/AlCl3 
 
10.7) Qual é o produto das seguintes reações? 
 
N
OEt NH2
N
_
_
Cl
a) b)
 
 
10.8) Complete a seqüência reacional: 
 
 
H
N
+ K ? PhCH2Cl ?