Puntos de fusión y ebullición

Los puntos de ebullición de ciertos heterociclos saturados se enumeran en la primera tabla y se comparan con los de los correspondientes cicloalcanos (columna de la derecha de la tabla). Los puntos de fusión o de ebullición de compuestos heteroaromáticos comunes y sus derivados sustituidos se comparan con los del benceno y sus derivados en la segunda tabla.

Sustitución de una unidad de doscarbono (dos átomos de carbono y dos de hidrógeno, peso molecular igual a 26) por un solo átomo de azufre (peso atómico 32) tiene poco efecto sobre el punto de fusión o de ebullición. Por otro lado, la sustitución de una unidad de dos carbonos por un átomo de oxígeno (peso atómico 16) reduce el punto de ebullición en unos 40 °C (72 °F), lo que es de esperar debido a la disminución del peso molecular de los compuestos de furano (los compuestos más ligeros son más volátiles). La introducción de átomos de nitrógeno en el anillo de benceno va acompañada de cambios menos regulares. La sustitución de una unidad de dos carbonos por un grupo imino (NH), o de un solo carbono por un átomo de nitrógeno, aumenta el punto de ebullición. Además, realizar estos dos cambios simultáneamente aumenta aún más el punto de ebullición, probablemente como resultado de la asociación intermolecular por enlace de hidrógeno (una forma débil de unión a través de ciertos tipos de átomos de hidrógeno; véase enlace químico) entre el átomo de nitrógeno tipo piridina y el grupo imino.

Los efectos de los grupos sustituyentes en los anillos heteroaromáticos muestran una regularidad considerable. Los grupos metilo (CH3) y etilo (C2H5) unidos a los átomos de carbono del anillo suelen aumentar el punto de ebullición en unos 20-30 °C (36-54 °F) y 50-60 °C (90-108 °F), respectivamente, mientras que una unión similar a un átomo de nitrógeno del anillo (por ejemplo, pirrol → 1-metilpirrol) disminuye significativamente el punto de ebullición debido a la menor facilidad de asociación intermolecular por enlace de hidrógeno (el hidrógeno activo ha sido sustituido por un grupo hidrocarburo). Los ácidos carboxílicos heterocíclicos y las amidas son todos sólidos a temperatura ambiente. Los ácidos carboxílicos de los heterociclos que contienen un átomo de nitrógeno en el anillo suelen fundirse a temperaturas más altas que los que contienen átomos de oxígeno o azufre en el anillo, debido al enlace de hidrógeno. Los compuestos que contienen tanto un átomo de nitrógeno anular como un grupo hidroxilo (OH) o amino (NH2) suelen ser sólidos de fusión relativamente alta. Los compuestos que contienen cloro (Cl) suelen tener puntos de ebullición similares a los de los correspondientes compuestos sustituidos por etilo.