Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом. Пиридин






    Выше было показано, что гетероатом азота, будучи более электроотрицательным по сравнению с атомами углерода кольца, способствует в целом понижению электронной плотности в цикле, в связи с чем пиридин относится к π -дефицитным системам. В разделе 24.2. представлено строение пиридина. Здесь же приводится диаграмма, на которой показано распределение зарядов между атомами в цикле пиридина:

    Из диаграммы распределения электронной плотности в пиридине следует, что на атомах углерода С-2, С-4 и С-6 имеет место частичный положительный заряд и, следовательно, они – электронодефицитны. В положениях С-3 и С-5 наблюдается слегка повышенная электронная плотность. Наибольший отрицательный заряд, как это видно, сосредоточен на гетероатоме азота, что свидетельствует о его высокой нуклеофильности. Распределение зарядов в пиридиновом цикле хорошо согласуется с его резонансными структурами:

    Значительный отрицательный заряд на атоме азота свидетельствует также об основных свойствах пиридина, что сравнимо с анилином.

    В то же время пиридин, в отличие от бензола, может вступать в реакции как с электрофильными, так и нуклеофильными реагентами, что вполне согласуется с характером распределения электронной плотности.

    Основные свойства. Неподеленная пара электронов гетероатома азота находится на sp2-гибридной орбитали, которая расположена вне плоскости цикла, поэтому она доступна для электрофильного присоединения. Нуклеофильность этой электронной пары выражена в большей степени, чем у азота в аминах: пиридиновый азот (Nsp2) более электроотрицателен, чем Nsp3 в аминах.

    Водные растворы пиридина имеют щелочную реакцию. С сильными кислотами пиридин образует кристаллические соли:

    Электрофильное присоединение. Электрофильные реагенты присоединяются к гетероатому азота, образуя четвертичные соли: с алкилгалогенидами образуются соли N-алкилпиридиния, с ацилирующими реагентами – соли N-ацилпиридиния. По гетероатому азота можно получить и другие соединения:

    Электрофильное замещение. Этот тип реакций с участием пиридина протекает с большим трудом. Объясняется это тем, что электрофильная атака предпочтительнее может проходить по атому азота (см. выше), чем по углеродному атому. Поэтому по ходу таких реакций, как нитрование, сульфирование, галогенирование в SE реакцию вовлекается не свободное основание пиридина, а интермедиат, в котором гетероатом азота либо протонирован (катион пиридиния), либо координирован с другими атомами или группой атомов. Возникающий при этом положительный заряд на гетероатоме азота значительно понижает общую электронную плотность в ядре и затрудняет SE реакцию.

    Нитрование пиридина проходит в очень жестких условиях. Для этого используют нитраты натрия или калия в дымящей серной кислоте при 300°С, либо N2O4 в газовой фазе. Выход 3-нитропиридина очень низкий.

    Сульфирование пиридина более эффективно проходит под действием олеума в присутствии сульфата ртути (II) при температуре 220-2700С.

    Галогенирование пиридинов проводят в разных условиях. Так, хлорирование молекулярным хлором проходит в газовой фазе в присутствии большого избытка хлорида алюминия:

    Бромирование пиридина проходит легко бромом в олеуме. Выход 3-бромпиридина составляет 90%.

    Нуклеофильное замещение. В реакциях нуклеофильного замещения пиридин и его производные проявляют повышенную реакционную способность.

    Аминирование можно осуществлять амидом натрия при 130°С, в результате чего образуется 2-аминопиридин (реакция А.Е. Чичибабина, 1914 г.). Реакция протекает по типу SN2, т.е. по механизму присоединения-отщепления.

    Щелочи реагируют с пиридином при температуре ≈ 400°С с образованием соответствующей соли α -гидроксипиридина:

    В реакциях аминирования и гидроксилирования возможно также образование 4-замещенных производных.

    Гидрирование (восстановление) пиридина приводит к образованию предельного циклического вторичного амина – пиперидина:

    Реакции окисления. Ядро пиридина устойчиво к действию окислителей, но с пероксокислотами и пероксидом водорода окисление происходит по гетероатому азота с образованием N-оксида пиридина:

    Гомологи пиридина окисляются легко до соответствующих пиридинкарбоновых кислот, что показано ниже на примере метилпиридинов (α -, β - и γ -пиколинов):

    Атомы водорода в α -метилпиридине очень подвижны, что сравнимо с метилкетонами. В присутствии оснований в качестве катализаторов α -метилпиридин вступает в реакцию конденсации с образованием замещенных винилпиридинов:

    Пиридин – бесцветная жидкость, с неприятным характерным (пиридиновым) запахом. Т.кип. 115, 60. Растворим в воде. Ядовит!

    25.2. Лекарственные препараты – производные пиридина






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.