Фанидан Билим сохаси: 400000 – фан

Ҳалқали бирикма	Дипол моменти, , D
Ионланиш энергияси, эВ
Бензол	0	9,24
Пиррол	1,75	8,2
Фуран	0,70	8,9
Тиофен	0,55	9,0

Хюккелнинг тажрибавий МО усули бўйича ҳисоблашлар кўрсатадики, бу гетероҳалқали бирикмаларни барқарорлигини сабаби ҳалқа -электронлари булутининг делокаллашишидадир. Ҳалқанинг делокаллашиш энергияси гетероатомнинг электроманфийлигига ва С-Хайдарова Гульноза бо\ининг резонанс интегралига бо\лиқ. Гетероатомнинг электроманфийлиги ортган сари делокаллашиш энергияси камаяди. Ҳалқанинг делокаллашиш энергияси тахминан 0,6  (фуран) дан 0,9  (тиофен) га ўзгаради. Бензол учун бу қиймат 1  га тенг. Бу бирикмаларни -ҳолатининг электрон булути зичлиги -ҳолатникига нисбатан юқоридир. Шунинг учун беш аъзоли гетероҳалқали бирикмалар турли электрофил реагентлар билан осон реакцияга киришиб, -ҳолатидаги водород алмашган бирикмаларни беради.

Пиррол ўзининг хоссалари билан фенолга ўхшаб кетади. Пирролда электродонорлик хусусияти кучли намоён бўлганлиги сабабли турли электрофил алмашиниш реакцияларига осон киришади. У хлороформ ва ишқор эритмаси билан реакцияга киришиб, альдегид, азобирикиш натижасида азобирикма, СО₂ ва ишқор таъсирида эса карбон кислоталарни ҳосил қилади.
Пирролга бромли сув ёки иод таъсир эттирилса, тетрагалогенпирролни беради. Масалан,

Пирролни тў\ридан-тў\ри нитроллаб бўлмайди. Нитроллаш учун ацетилнитрат ёки бензоилнитрат таъсир эттирилса, -нитропирроол ҳосил бўлади. Масалан,

Сульфолаш юмшоқ шароитда пиридинсульфотриоксид ёрдамида олиб борилади:

Пирролдаги азот ўзининг асослик хоссасини деярли йўқотган бўлиб, N-H гуруҳнинг водороди кучсиз кислоталик хусусиятни намоён қилади. Шунга кўра у натрий амид, калий метали ва магнийорганик бирикмалар билан реакцияга киришиб, ўз водородини металга алмаштира олади:

Айниқса, пирролнинг магнийорганик бирикмасидан органик синтезларда кенг фойдаланилади.
Пиррилмагнийиодидни алкиллаш ва ациллаш мумкин. Реакция нолдан паст ҳароратда олиб борилса, N-алкил- ёки N-ацилпирроллар олинади:


Юқори ҳароратда эса -алкил ёки -ацилпирроллар ҳосил бўлади:

Пиррилмагнийиодиддан этилхлорформиат таъсирида -пирролкарбон кислотанинг эфирларини олиш мумкин:

Пирролнинг натрийли бирикмаларидан Реймер-Тиман реакциясига ўхшатиб пирролкарбальдегид олинади. Масалан,

Пиррол кислоталарга ўта таъсирчан модда бўлишига қарамасдан, ундан кислота нитриллари ёрдамида Хеш реакциясидан фойдаланиб, альдегид ва кетонларни синтез қилинади:

Пиррол азобирикиш реакциясига киришиб, диазобирикмаларни беради:

Пиррол фенолга ўхшаб, формальдегид билан поликонденсатланиш реакциясига киришиб, дипиррилметан бирикмасини беради:

Дипиррилметанни FeCl₃ билан оксидланса, пиррометенга ўтади:

Пирролкарбальдегид билан чумоли кислотанинг аралашмаси қиздирилса, порфин ҳосил бўлади:
Порфинлар ҳам ароматик бирикмалар бўлиб, MgCl2_, FeCl₂ ёки Cu(OOCCH₃)₂ билан реакцияга киришиб, комплекс бирикмаларни беради. Порфиннинг Fe²⁺ ион билан комплекси гемоглобин, Mg²⁺ билан комплекси эса хлорофилнинг таркибига киради.
+онга қизил ранг берувчи модда-гемоглобин оқсил модда хромопротеид бўлиб, қизил ранг берувчи оқсил қисми глобин ва оқсилмас пигмент қисми гем C₃₄H₃₂O₄N₄Fe дан иборат. Гем порфирин бўлиб, темир Fe²⁺ ионии билан комплекс ҳосил қилиб бо\ланган:
Г.Фишер гемни тузилишини 1927 йилда аниқлади ва уни синтез қилди. Порфирин системаси ароматиклик хусусиятини намоён қилади. Азот атомларидан иккита заряд бутун ароматик системалар бўйича делокаллашган.
Гем ўпкадан тўқималарга кислород ва тўқималардан ўпкага карбонат ангидридни ташийди. Бунда кислород молекуласи порфирин ядроси ичига кириб «клатрат» кучлар ҳисобига тортилади ва ўпкадан тўқималарга ва аксинча тўқималардан СО₂ молекуласини ўпкага ташийди.
Хлорофилл тузилишини Г.Фишер аниқлаган. Ўсимлик тўқимасини хромопластларида хлорофилл оқсил пластин билан бо\ланган бўлиб, хромопротеид хлоропластинини ҳосил қилади. Биринчи марта синтетик хлорофилл Гарвард университетини олими Р.Вудворд томонидан олинган. Хлорофиллдаги порфирин ҳалқасининг конъюгирланган қўш бо\лар системаси 26 умумлашган электронлардан (4n+2 да nқ6 га тенг) иборат бўлиб, Хюккел қоидасига биноан ароматик хоссасини намоён қилади.
Хлорофилл ўсимликларнинг ривожланишида муҳим роль ўйнаб, фотосинтез жараёнининг сенсибилизатори ҳисобланади. Хлорофилл олекуласи қуёш нурини ютиб, тўқимада фотосинтез жараёнини бошлаш учун зарур бўлган маълум тўлқин узунликдаги энергияни етказиб беради.
Пирролни оксидлаш ва қайтариш ҳам мумкин. Агар пиррол KMnO₄ ни ишқорли эритмаси ёки CrO₃ нинг сирка ангидриддаги эритмаси билан оксидланса, Малеин кислотанинг имиди ҳосил бўлади:

Пирролни бензолга ўхшаб қисман ёки тўла қайтариш мумкин. +айтариш рух метали ва сирка кислота билан олиб борилса, чала қайтариш рўй беради ва пиролинга ўтади:

Пирролни никель, платина катализаторлари иштирокида водород билан қайтарилса, тўла қайтарилиб пирролидин ҳосил бўлади.
Фуран минерал кислоталар таъсирида протонланади:

Кўпинча протонланиш -углерод ҳисобига боради, ёпиқ конъюгирланган системанинг барқарорлиги бузилади ва натижада олигомерланиш, полимерланиш кетади.

Фуран минерал кислоталар таъсирига барқарорлиги кам бўлишига қарамасдан, уни сульфолаш, нитроллаш, Фридель-Крафтс бўйича ациллаш, галогенлаш мумкин. Аммо реакцияларнинг шароити бензолда борадиган реакциялар шароитидан фарқ қилади.
Фуран ҳалқасидаги кислород атомининг -электронлари диен системанинг -электронлари билан нисбатан камроқ таъсирлашган бўлганлиги учун электрофил алмашиниш реакциялари асосан 1,4-бирикиш орқали боради. Масалан, фуран пиридиндибромид ёки диоксандибромид ёрдамида бромланса, 1,4-бирикиш кетади ва кейин бу маҳсулот бромофуранга айланади:

Айрим реакцияларда 1,4-бирикиш маҳсулотини ажратиб олиш мумкин. Масалан, фураннинг нитроллаш ацетилнитрат таъсирида олиб борилса, 1,4-бирикиш маҳсулоти чўкмага тушади:

Агар унга пиридин қўшилса, -нитрофуранга айланади:

Фуран пиридинсульфотриоксид билан оддий шароитда реакцияга киришиб, сульфобирикмага айланади:

Фуран ва унинг ҳосилаларини Фридель-Крафтс бўйича сирка ангидриди билан кучсиз катализатор SnCl₄ иштирокида ацилланса, ацетил бирикмани беради:

Аммо кейинги пайтда ациллаш ва иодлаш реакцияларини олиб бориш учун фуранни симоб тузлари билан берган металлорганик бирикмаларидан фойдаланилмоқда. Бунинг учун фуранни натрий ацетатдаги аралашмасига HgCl₂ таъсир эттирилади ва симоборганик бирикма олинади. Сўнгра унга ацетилхлорид қўшилса, -ацетилфуран ҳосил бўлади:

Худи шундай симобли бирикмадан -иодфуран олиш мумкин:

Фуран кислород ва V₂O₅ иштирокида юқори ҳароратда (250⁰С) оксидланса, бензолга ўхшаб малеин ангидридини беради:

Агар фуран водород ва никель метали таъсирида хона ҳароратида қайтарилса, тетрагидрофуранга айланади:

Фуран ва унинг ҳосилаларини водород ва модифицирланган алюмоникель катализаторлари иштирокида қайтариш реакциялари натижасида қимматбаҳо органик моддалар ҳосил қилиш жараёнларини проф. Р.Х.Каримов раҳбарлигида кенг ўрганилмоқда.
Фуран ва унинг ҳосилалари 1,3-диенларга ўхшаб малеин ангидриди билан диен синтезига киришади:
Академик И.П.Цукерваник бу реакция асосида олинган эндотални \ўза баргини тўктирувчи восита сифатида қўллашни таклиф этган.
Фуран бирикмаларининг ичида амалий ва назарий жиҳатдан аҳамиятлиси фурфурол ҳисобланади.
Фурфурол альдегидларга хос бирикиш, алмашиниш ва конденсацияланиш реакцияларига киришади.
Тиофен беш аъзоли гетероҳалқали бирикмалар ичида ўзининг хоссалари билан бензолга жуда ўхшаб кетади. Тиофеннинг -электронларининг донорлик хусусиятини нисбатан камроқ бўлганлиги учун бирикиш реакцияларига мойиллиги паст. Тиофен, фуран ва пирролдан фарқ қилиб, диенофил билан реакцияга ёмон киришади. Аммо фаоллиги кучли бўлган изатин ва ацетилендикарбон кислотанинг нитрили билан реакцияга киришиб, аддукт беради:
Тиофен бензолга қараганда электрофил алмашиниш реакцияларига осонроқ киришади. Уни бромнинг бензолдаги эритмаси ёки бромсукцинимид таъсирида бромлаш мумкин:

Агар унга катализатор иштирокида иоднинг бўлаклари қўшилса, -иодотифен ҳосил бўлади.

Тиофен алкенлар, галогеналканлар, спиртлар билан BF₃, H₂SO₄, SnCl₄, AlCl₃ катализаторлар иштирокида алкилланиб, алкилтиофенларни беради. Масалан:

Кислотанинг хлорангидриди ёки ангидридлари таъсирида ацилланса, -ацилтиофенларни беради:

Ундан ташқарии тиофен хлорметаллаш, формиллаш, аминометиллаш ва симоб тузлари билан реакцияга киришиб, турли -моноалмашган бирикмаларни беради. Масалан,

Тиофен бензолга ўхшаш оксидловчилар таъсирига чидамли (KMnO₄). Аммо тиофенни ҳам фуран ва пиррол каби, қисман ёки тўла қайтариш мумкин:

Агар тажрибада водород ва платинанинг кўмирга чўктирилгани ишлатилса, тўла қайтариш кетади: