Piridinas yrašešių narių aromatinis heterociklas su vienu azoto atomu, bespalvis skystis, turintis aštrų nemalonų kvapą; maišosi su vandeniu ir organiniais tirpikliais.
Piridinas yra silpna bazė, suteikia druskų su stipriomis mineralinėmis rūgštimis, lengvai sudaro dvigubas druskas ir kompleksinius junginius.
Piridino molekulės elektroninė struktūra panaši į benzeno. Anglies ir azoto atomai yra sp2 hibridizacijos būsenoje. Visi C–C, C–H ir C–N σ ryšiai yra suformuoti hibridinėmis orbitomis, kampai tarp jų yra maždaug 120°. Todėl ciklas turi plokščią struktūrą. Šeši elektronai, esantys nehibridinėse p-orbitalėse, sudaro π-elektronų aromatinę sistemą.
Iš trijų hibridinių azoto atomo orbitalių dvi sudaro C–N σ ryšius, o trečiojoje yra vieniša elektronų pora, kuri nedalyvauja π. - elektroninė sistema. Todėl piridinas, kaip ir aminai, pasižymi bazės savybėmis. Jo vandeninis tirpalas nusidažo lakmuso mėlyna spalva. Kai piridinas reaguoja su stipriomis rūgštimis, susidaro piridinio druskos.
P iridinas pasižymi tretiniams aminams būdingomis savybėmis: sudaro N-oksidus, N-alkilpiridinio druskas ir gali veikti kaip sigma donoro ligandas.
Tuo pačiu metu piridinas turi aiškių aromatinių savybių. Tačiau azoto atomo buvimas konjugacijos žiede sukelia rimtą elektronų tankio perskirstymą, dėl kurio smarkiai sumažėja piridino aktyvumas elektrofilinio aromatinio pakeitimo reakcijose. Tokiose reakcijose daugiausia reaguojama į žiedo meta pozicijas.
Esminis skirtumas tarp piridino ir benzeno yra tas, kad dėl didesnio azoto elektronegatyvumo, palyginti su anglimi, piridino atveju, ribojančių struktūrų rinkinyje, apibūdinančiame p-elektronų tankio pasiskirstymą, struktūrų, turinčių atskirtus neigiamus ir Teigiami krūviai yra reikšmingi:
Iš jų svarstymo matyti, kad neigiamas krūvis yra lokalizuotas azoto atome, o teigiamas daugiausia pasiskirsto tarp anglies atomų, esančių 2, 4 ir 6 padėtyse (a ir g padėtyse). Šiuo atžvilgiu piridinas priskiriamas prie elektronų trūkumo turinčių aromatinių heterociklų, priešingai nei pirmiau minėti furanas, pirolis ir tiofenas. Tai reiškia, kad piridino šerdis, kaip aromatinė sistema, yra deaktyvuota elektrofilinės sistemos atžvilgiu ir, atvirkščiai, yra aktyvuota nukleofilinės atakos atžvilgiu, palyginti su benzenu.
Tačiau tai, kad azoto atomas turi vienišą elektronų porą ir perteklinį p-elektronų tankį, daro jį labai aktyviu elektrofilo atakos centru, juolab kad s-jungties susidarymas neturi įtakos aromatinei sistemai. Taigi piridinas yra aktyvus N-nukleofilas, ir ši jo savybė visada iš pradžių suvokiama elektrofilinės atakos metu.
Kitos galimos reakcijos kryptys, susijusios su piridino C-nukleofiliškumo pasireiškimu – elektrofiliniu anglies atomų puolimu – yra itin sunkios ir joms įgyvendinti reikalingos labai griežtos sąlygos. Be pirmiau nurodyto p-elektronų sistemos elektronų trūkumo, atsižvelgiant į bendrą požiūrį į kokybinį elektrofilinio pakeitimo aromatiniame branduolyje modelių paaiškinimą, tai turėtų būti siejama su tuo, kad azotas žiede, kuris yra labiau elektronegatyvus nei anglies atomas, destabilizuoja tarpiniu būdu susidarantį katijoninį s kompleksą .
Taigi piridinas sujungia labai aktyvaus n-nukleofilo ir iš esmės deaktyvuoto p-nukleofilo savybes. Kaip bus matyti iš toliau pateiktų pavyzdžių, prekė, kuri lengvai susidaro dėl elektrofilinės azoto atomo atakos, dažnai yra nestabili, o jos susidarymas, nors ir kinetiškai pageidautinas, yra grįžtamasis procesas. Priešingai, elektrofilinė ataka prieš anglies atomus yra daug sunkesnė, tačiau dėl to susidaro stabilesni pakaitiniai produktai, kurie termodinamiškai yra geresni. Dėl to daugelis piridino darinių reakcijų gali būti vykdomos kinetinėmis, tai yra, heteroatomu, arba termodinaminėmis, ty žiedo anglies atomų, sąlygomis, todėl jos yra panašios į panašias oksiarenų ir aromatines reakcijas. aminai.
Kaip minėta anksčiau, piridinas yra bazė ir yra protonuojamas, kad susidarytų stabilios piridinio druskos. Panašiai vyksta piridino N-alkilinimas alkilhalogenidais, dėl kurių susidaro alkilpiridinio druskos. Oksidacija perrūgštimis, susidarant piridino N-oksidui, taip pat gali būti siejama su panašiomis reakcijomis su elektrofilais vienišoje azoto atomo elektronų poroje.
Panašiai piridinas sąveikauja su bromu, kad susidarytų N-brompiridinio druska – piridinio bromido perbromidas, o su oleumu – aušinant susidaro piridino sulfotrioksidas.
Karboksirūgšties chloridų reakcijos su piridinu vyksta panašiai. Tačiau gauta N-acilpiridinio druska yra tokia aktyvi elektrofilinė, šiuo atveju acilinimo reagentas, kad jos negalima išskirti laisvos būsenos.
Piridinui būdingos aromatinės nukleofilinės pakeitimo reakcijos, vykstančios daugiausia žiedo orto-para padėtyse. Šis reaktyvumas rodo piridino žiedo elektronų trūkumą, kurį galima apibendrinti šioje nykščio taisyklėje: piridino, kaip aromatinio junginio, reaktyvumas apytiksliai atitinka nitrobenzeno reaktyvumą.
Piridinas pasižymi aromatinio junginio savybėmis, tačiau, skirtingai nei benzenas, jis beveik nepatenka į elektrofilines pakeitimo reakcijas - jis nitrinamas, sulfonuojamas ir brominamas tik maždaug 300 ° C temperatūroje, susidarant daugiausia b-dariniams. Nukleofilinis pakeitimas vyksta lengviau nei benzene.
Taigi piridinas su NaNH2 suteikia a-aminopiridiną, su KOH - a-oksipiridiną. Piridinas redukuojamas natriu alkoholyje arba H2 virš Ni 120°C temperatūroje iki piperidino. Pavyzdžiui, veikiant piridinio druskai bazėms, piridino žiedas suskaidomas ir susidaro glutakoninis dialdehidas HOCCH = CHCH2COH arba jo dariniai.
Jis sudaro stabilias druskas su neorganinėmis rūgštimis, piridinio druskas su alkilhalogenidais ir kompleksinius junginius su metalų halogenidais, SO2, SO3, Br2, H2O.
Elektrofilinis pakeitimas vyksta labai sunkiai (piridinas yra artimas nitrobenzenui pagal savo gebėjimą atlikti elektrofilinį pakeitimą) ir pereina į 3 padėtį. Dauguma šių reakcijų vyksta rūgščioje aplinkoje, kurioje pradinis junginys yra nebe pats piridinas, o jo druskos.
Kartu su pagrindinėmis savybėmis piridinas pasižymi aromatinio junginio savybėmis. Tačiau jo aktyvumas elektrofilinėse pakeitimo reakcijose yra mažesnis nei benzeno. Taip yra dėl to, kad azotas, kaip labiau elektronegatyvus elementas, traukia elektronus link savęs ir mažina elektronų debesies tankį žiede, ypač 2, 4 ir 6 padėtyse (orto ir para padėtyse).
Todėl, pavyzdžiui, piridino nitrinimo reakcija vyksta atšiauriomis sąlygomis (300 °C temperatūroje) ir maža išeiga. Orientuojantis azoto atomo poveikis įvedant naują pakaitą elektrofilinio pakeitimo piridine metu yra panašus į nitro grupės poveikį nitrobenzene: reakcija vyksta į 3 padėtį.
Kaip ir benzenas, piridinas gali pridėti vandenilio esant katalizatoriui, kad susidarytų prisotintas piperidino junginys.
Piperidinas pasižymi antrinio amino (stiprios bazės) savybėmis.
Piridinas yra nitrinamas tik veikiant NaNO3 arba KNO3 rūkstančiame H2SO4 300 0C temperatūroje ir susidaro 3-nitropiridinas su maža išeiga; sulfoninta oleumu, dalyvaujant Hg sulfatui 220-2700C temperatūroje iki piridino-3-sulfonrūgšties.
Piridiną veikiant gyvsidabrio acetatu 1550C temperatūroje susidaro 3-piridilmerkuracetatas; aukštesnėje temperatūroje, di- ir daugpakeisti dariniai.
Br2 veikimas oleume 300 °C temperatūroje sukelia 3-bromo ir 3,5-dibrompiridinų mišinį. Aukštesnėje temperatūroje (apie 5000C) reakcija vyksta radikaliniu mechanizmu; reakcijos produktai – 2-brom- ir 2,6-dibrompiridinai.
Radikalios reakcijos taip pat apima piridino sąveiką su fenildiazonio hidratu (Gomberg-Bachmann-Hey reakcija), todėl gaunamas mišinys, kuriame yra 55 % 2-fenilo, 30 % 3-fenilo ir 15 % 4-fenil-piridino.
Nukleofilinis pakeitimas piridine vyksta 2 ir 4 padėtyse ir yra lengvesnis nei benzene, pavyzdžiui, 2-aminopiridino sintezė piridinui reaguojant su natrio amidu. (Čičibabinos reakcija).
Piridinas, kaip taisyklė, yra atsparus oksiduojančioms medžiagoms, tačiau, veikiant perrūgštims, lengvai susidaro piridino N-oksidas, kuriame elektronų tankis C-2 ir C-4 atomuose yra didesnis, palyginti su piridinu.
300 0C temperatūroje, veikiant FeCl3, piridinas oksiduojamas į izomerinių dipiridilų mišinį, kurio bendroji formulė C5H4N-C5H4N.
Katalizinis hidrinimas, esant Pt arba Ni, redukuojant Na alkoholyje, taip pat elektrocheminis redukavimas veda prie piperidino (pastarasis būdas naudojamas pramonėje). Sunkesnį piridino sumažėjimą lydi žiedo skilimas ir deaminacija.
Piridinas nitrinamas veikiant kalio nitratui ir sieros rūgštimi 370 °C temperatūroje, todėl susidaro b-nitropiridinas. Piridino sulfatavimas atliekamas oleumu, esant gyvsidabrio sulfatui 220 °C temperatūroje, brominimas gali būti atliekamas veikiant bromo tirpalu oleume 300 °C temperatūroje. Tokiu būdu neįmanoma į žiedą įvesti antrojo pakaito. Piridinas nedalyvauja Friedel-Crafts reakcijose.
Piridino chemijoje apskritai ir toje dalyje, kuri susijusi su jo funkcionalizavimu elektrofilinių pakaitų reakcijų pagalba, jo pavertimo N-oksidu galimybė turi didelę reikšmę. Apsvarstykite šio junginio elektroninę struktūrą.
Šių rezonansinių struktūrų analizė leidžia daryti netikėtą išvadą, kad N-oksido grupė gali veikti žiedo p-elektronų sistemos atžvilgiu ir kaip donorė (viršutinė struktūrų eilė), ir kaip elektronų akceptorius, ty gali prisidėti prie elektrofilinių pakaitų reakcijų a ir g padėtyse, taip pat prie nukleofilo pridėjimo tose pačiose padėtyse! Kas iš tikrųjų stebima?
Šios grupės elektroninis poveikis priklauso nuo reagento pobūdžio. Piridino N-oksido nitrinimas vyksta daug lengviau nei paties piridino, veikiant rūkančios azoto rūgšties ir sieros rūgšties mišiniui 90 ° C temperatūroje, todėl gaunamas g-nitro darinys, kurio išeiga yra 90%, o tai yra pagal N-oksido grupės aktyvinamąjį poveikį. Priešingai, sulfoninimo reakcija vyksta tokiomis sąlygomis, kaip ir paties piridino, todėl susidaro b-sulfoninė rūgštis. Ši sulfoninimo reakcijos kryptis paaiškinama SO3 koordinavimu su N-oksido grupės deguonies atomu, o tai paverčia šią grupę akceptoriumi ir, atitinkamai, meta-orientuojančiu agentu.
Piridino pavertimas N-oksidu, elektrofilinės pakeitimo reakcijos su juo ir vėlesnis redukcinis N-oksido deguonies atomo pašalinimas yra bendras daugelio funkciniu požiūriu pakeistų piridino darinių, kurių negalima gauti tiesiogiai, sintezės metodas. iš piridino. Taigi, g-nitropiridino N-oksido redukcija trifenilfosfinu pašalina N-oksido deguonies atomą, todėl 4-nitropiridiną galima gauti geru derliumi. Kai g-nitropiridino N-oksidas redukuojamas geležimi acto rūgštyje, nitro grupė ir N-oksido grupė redukuojasi vienu metu, todėl susidaro 4-aminopiridinas. Kaip minėta anksčiau, N-oksido grupė taip pat palengvina nukleofilinių pakaitų reakcijų atsiradimą. Taigi, g-nitropiridino N-oksidui reaguojant su vandenilio chloridu arba vandenilio bromidu, susidaro g-halogenais pakeisto piridino N-oksidas (pasiūlykite šios reakcijos mechanizmą), vėliau reakcija su PCl3 pašalina N-oksido grupė.
Kai piridino N-oksidas sąveikauja su organiniais metaliniais junginiais, prisijungimas vyksta daugiausia 2 padėtyje, tai yra, šioje reakcijoje N-oksido grupė iš tikrųjų aktyvuoja šią padėtį nukleofilinio atakos atžvilgiu. Apdorojus reakcijos mišinį vandeniu, susidaro didelės išeigos 2-pakeisti piridino dariniai.
Piridino N-oksidui reaguojant su šarmais, esant atmosferos deguoniui (oksiduojančiam agentui), susidaro a-hidroksipiridino oksidas. Įdomu tai, kad šis junginys egzistuoja tautomerinėje pusiausvyroje su N-hidroksipiridonu.
Alkilpiridinio druskos dar lengviau sąveikauja su nukleofiliniais reagentais.
Piridinio druskų sąveika su nukleofiliniais reagentais taip pat gali sukelti žiedo atidarymą. Taigi metilpiridinio jodido reakcija su anilinu sukelia aciklinę konjuguotą heterotrieno sistemą. Ši reakcija turi paruošiamąją reikšmę.
Pats piridinas taip pat gali dalyvauti nukleofilinėse prisijungimo reakcijose, tačiau, žinoma, griežtesnėmis sąlygomis. Iš šių transformacijų didžiausią preparatinę reikšmę turi Chichibabin reakcija, reakcija su natrio amidu 130°C temperatūroje. Ši reakcija vyksta sudėjimo-skilimo mechanizmu, o jos produktas yra a-aminopiridinas. Kai piridinas reaguoja su kalio amidu, kartu su a-aminopiridinu taip pat susidaro g-aminopiridinas.
Kaitinamas iki 400°C, piridinas reaguoja su KOH ir susidaro a-hidroksipiridinas, reakcija su fenillitiu vyksta 110°C temperatūroje 8 valandas ir po apdorojimo vandeniu susidaro a-fenilpiridinas.
Piridino ir jo darinių redukcija vyksta arba veikiant metaliniam natriui alkoholyje, arba katalizinio hidrinimo sąlygomis. Tokiu atveju susidaro piridino heksahidrodariniai, o paties piridino atveju - piperidinas.
b-aminopiridinas diazotizacijos metu sudaro gana stabilias diazonio druskas, kurios gali pereiti į įprastas šios klasės junginių transformacijas tiek su azoto išsiskyrimu, tiek be jo. Priešingai, a- ir g-aminopiridinai lengvai nesudaro diazonio druskų, o pačios šios druskos yra labai nestabilios.
Įdomu nubrėžti paralelę tarp gebėjimo egzistuoti hidroksipiridinų ir hidroksiarenų tautomerinėje okso formoje. Formaliai tokios piridino ir benzeno darinių pusiausvyros nustatymo procesas turėtų vykti pagal tą patį mechanizmą ir susideda iš protono perkėlimo iš hidroksi grupės į aromatinį arba heteroaromatinį žiedą. Šis procesas nėra sinchroninis, o vyksta dviem etapais, pirmasis iš jų, deprotonavimas, vyksta dalyvaujant tirpikliui ar kitai areno molekulei ir natūraliai vyksta tuo lengviau, tuo stipresnė rūgštis yra hidroksilo grupė. Atsižvelgiant į piridino branduolio elektronų trūkumą, galima teigti, kad hidroksipiridinų rūgštingumas yra pastebimai didesnis nei hidroksiarenų, todėl piridino darinių aktyvacijos barjeras bus mažesnis. Antrasis žingsnis yra protonavimas. Kadangi piridino žiede vienintelė azoto atomo elektronų pora yra prieinama elektrofiliniam atakai, ypač protonavimui, o pačiame azoto atome yra dalinis neigiamas krūvis (plg. p. 43), galima daryti prielaidą, kad šis etapas taip pat turėtų būti lengviau atliekamas piridino darinių atveju. Panagrinėkime, ką turėtų sukelti šios transformacijos, priklausomai nuo hidroksi grupės padėties piridino žiede.
Kaip matyti iš pateiktos schemos, a- ir g-hidroksipiridinų atveju protonavimo-deprotonavimo etapų seka veda į keto formą, o hidroksi grupės b-padėtyje tokia transformacija neįmanoma - dėl to susidaro cviterionas. Iš tiesų, b-hidroksipiridinas egzistuoja tokia forma, kaip rodo neįprastai aukšta lydymosi temperatūra ir mažas tirpumas organiniuose tirpikliuose. Žinoma, tiek hidroksiarenų, tiek hidroksipiridinų atveju dėl nagrinėjamos transformacijos molekulė praranda aromatingumą, tačiau dėl aukščiau nurodytų priežasčių ši tautomerinė pusiausvyra yra daug būdingesnė piridino dariniams.
Reikėtų pažymėti, kad į aromatinį žiedą įvedant papildomas donorų grupes, kurios palengvina protonavimą, keto-enolio tautomerinė pusiausvyra taip pat realizuojama hidroksiarenams. Taigi flerogliucinolis – 1,3,5-trihidroksibenzenas – daugiausia egzistuoja keto pavidalu.
Piridinas yra silpnesnė bazė nei alifatiniai aminai (Kb = 1,7,10-9). Jo vandeninis tirpalas nusidažo lakmuso mėlyna spalva:
Kai piridinas reaguoja su stipriomis rūgštimis, susidaro piridinio druskos:
aromatinių savybių. Kaip ir benzenas, piridinas patenka į elektrofilines pakeitimo reakcijas, tačiau jo aktyvumas šiose reakcijose yra mažesnis nei benzeno dėl didelio azoto atomo elektronegatyvumo. Piridinas nitrinamas 300 °C temperatūroje su mažu išeiga:
Azoto atomas elektrofilinės pakeitimo reakcijose elgiasi kaip 2-osios rūšies pakaitas, todėl elektrofilinis pakaitalas vyksta meta padėtyje.
Skirtingai nuo benzeno, piridinas gali įsitraukti į nukleofilines pakeitimo reakcijas, nes azoto atomas elektronų tankį paima iš aromatinės sistemos, o orto-para padėtys azoto atomo atžvilgiu yra išeikvotos elektronų. Taigi piridinas gali reaguoti su natrio amidu, sudarydamas orto- ir para-aminopiridinų mišinį (Chichibabin reakcija):
Hidrinant piridiną, susidaro piperidinas, kuris yra ciklinis antrinis aminas ir daug stipresnė bazė nei piridinas:
Piridino homologai savo savybėmis yra panašūs į benzeno homologus. Taigi šoninių grandinių oksidacijos metu susidaro atitinkamos karboksirūgštys:
Mol. m 79,1; bespalvis skystis su ypatingomis savybėmis. kvapas; lyd.p. -42,7 0 C, bp 115,4°C/760 mmHg Art., 13,2 ° C / 10 mmHg; 0,9819: 1,5095; m 7,30 x x 10 -30 C m; g 3,7 10-2 N/m (25 0 C); h 0,885 mPa s (25 0 C); Su p 135,62 kJ / mol K) (17 0 C), - 2783 kJ / mol. Visais atžvilgiais maišosi su vandeniu ir dauguma org. r-globėjai; sudaro azeotropinį mišinį su vandeniu (p. 94 0 C, 58 % masės P.).
P.-bazė (
R K a 5.20). Iš inorg. to-tami sudaro stabilias druskas su alkilhalogenidais -piridinio druskos ,
su metalų halogenidais, SO 2 , SO 3 , Br 2 , H 2 O kompleksiniais junginiais. Būdingi dariniai: (C 5 H 5 N HCl) 2 PtCl 2 (temp. 262-264 0 C, suskaidant), C 5 H 5 N HCl 2HgCl 2 (temp. 177-178 0 C).
Pasižymi aromatingumu. Šv. tu; yra 6p elektronų, kurie sudaro vieną uždarą sistemą, spiečiuje dėl neigiamo. indukcija N atomo poveikis sumažinamas C atomų elektronų tankis, ypač 2, 4 ir 6 padėtyse (p-deficitas heterociklas).
Elektros. pakeitimas vyksta labai sunkiai (P. yra artimas nitrobenzenui pagal savo gebėjimą atlikti elektrof. pakeitimą) ir pereina į 3 padėtį. Dauguma šių rajonų vyksta rūgščioje aplinkoje, pradinio Comm. P. jau ne jis pats, o jo druska. P. nitrinamas tik veikiant NaNO 3 arba KNO 3 rūkančiame H 2 SO 4 t-re 300 0 C temperatūroje, sudarydamas 3-nitropiridiną su maža išeiga; sulfoninta oleumu, dalyvaujant Hg sulfatui 220-270 0 C temperatūroje iki piridino-3-sulfonrūgšties. Veikiant gyvsidabrio acetatui P. 155 0 C temperatūroje susidaro 3-piridilmerkuracetatas; esant aukštesnei t-rah-di- ir daugpakeistiems dariniams. Br 2 veikimas oleume 300 0 C temperatūroje sukelia 3-bromo ir 3,5-dibrompiridinų mišinį. Esant didesnei t-re (apie 500 0 C), reakcija vyksta pagal radikalų mechanizmą; p-tion produktai - 2-bromo- ir 2,6-dibrompiridinai. Radikalios reakcijos taip pat apima P. sąveiką su fenildiazonio hidratu (Gomberg-Bachmann-Hey reakcija), todėl gaunamas mišinys, kuriame yra 55 % 2-fenilo, 30 % 3-fenilo ir 15 % 4-fenil-piridino.
nukleofilinis pakeitimas P. vyksta 2 ir 4 padėtyse ir yra lengvesnis nei benzene, pavyzdžiui, 2-aminopiridino sintezė P. sąveikos su natrio amidu metu (žr. Chichibabina reakcija
).
P., kaip taisyklė, yra atsparus oksiduojančioms medžiagoms, tačiau, veikiant perrūgštims, lengvai sudaro piridino N-oksidą (žr. Amino N-oksidai)
Krome elektronų tankis C-2 ir C-4 atomuose yra didesnis, lyginant su P. 300 0 C temperatūroje, veikiant FeCl 3, P. oksiduojasi į viso f-ly izomerinių dipiridilų mišinį. C 5 H 4 N-C 5 H 4 N. Katalizinis hidrinimas esant Pt arba Ni, Na redukcija alkoholyje, taip pat elektrocheminis. atsigavimas veda prie piperidino (pastarasis metodas naudojamas pramonėje). Po griežtesnio P. atkūrimo seka ciklo suskaidymas ir deaminacija.
Karbenų pridėjimas prie P. arba N-alkilpiridinio jonų deprotonavimas sukelia bendrojo f-ly I piridinio ilidus, P. sąveika su nitrenais arba N-aminopiridinio druskų deprotonacija sukelia bendrojo f-ly piridinio iminus. II.
Comm. abiejų tipų lengvai patenka į p-tion ciklą, būdingą 1,3-dipolinėms sistemoms. P. skirti daugiausia iš Kam.-ug. derva (kiekis apie 0,08%), medienos, durpių arba kaulų sausieji distiliavimo produktai. Sintetiškai jis gali. gautas pėdsakas. reakcijos:
P. ir jo vediniai-bazė piridino alkaloidai ,
kaip ir daugelis kitų. vaistinė trečiadienis. P. taip pat naudojamas dažų, insekticidų sintezei, naudojamas alkoholiui denatūruoti. P. kompleksas su SO 3 -piridinsulfotrioksidu yra švelnus sieros agentas; C 5 H 5 NBr 2 HBr - bromuojantis agentas; C 5 H 5 N HCl reagentas epoksidų dehidratacijai ir N-dealkilinimui, C 5 H 5 N H 2 Cr 2 O 7 oksidatorius. P. yra geras tirpiklis, įskaitant. daugumai inorg. druskos (AgBr, Hg 2 Cl 2 ir kt.). MPC garai P. ore ~ 0,005 mg/l, todėl degūs. 23,3 0 C.
P. pirmą kartą iš kaulų aliejaus išskyrė T. Andersenas 1849 m.; P. struktūrą sukūrė J. Dewar ir P. Kerner 1869 m.
Dėl P. vedinių žr
Cikliniai junginiai, kuriuose ciklus sudaro ne tik anglies atomai, bet ir kitų elementų atomai – heteroatomai (O, S, N) – vadinami heterocikliniais. Heterocikliniai junginiai skirstomi pagal žiedo dydį ir heteroatomų skaičių žiede.
Tarp šių junginių didžiausią reikšmę turi penkių ir šešių narių heterocikliniai junginiai. Tipiški heterocikliniai junginiai yra aromatiniai. Tačiau heteroatomo buvimas turi įtakos elektronų tankio pasiskirstymui. Pavyzdžiui, penkių narių heterocikluose (furane, tiofene, pirolyje) elektronų tankis pasislenka nuo heteroatomo žiedo link ir yra didžiausias a padėtyse. Todėl a padėtyse lengviausiai vyksta elektrofilinio pakeitimo (S E) reakcija.
Šešių narių cikluose (pavyzdžiui, piridino) heteroatomas, sujungtas su anglimi dviguba jungtimi, pritraukia ciklo p-elektronų tankį į save, todėl elektronų tankis piridino molekulėje sumažėja a ir g padėtyse. Tai atitinka pageidaujamą orientaciją į šias nukleofilinio pakeitimo (SN) reagentų pozicijas. Kadangi piridine elektronų tankis yra didesnis b – padėtyje, elektrofilinis reagentas yra orientuotas į b – padėtį.
Tirdami heterociklus su dviem heteroatomais, ypatingą dėmesį atkreipkite į pirimidiną ir jo darinius: uracilą, timiną, citoziną. Pirimidino branduolys randamas daugelyje natūralių produktų: vitaminų, kofermentų ir nukleino rūgščių:
Pirimidino elektrofilinis pakaitalas vyksta 5 padėtyje; nukleofilinis (kaip ir piridinas) yra sunkus, o 4 ir 6 padėtyse esantis anglies atomas yra atakuojamas.
Sudėtinga heterociklinė sistema, susidedanti iš dviejų sujungtų heterociklų – pirimidino ir imidazolo, vadinama purino šerdimi.
Purino grupė yra daugelio junginių, visų pirma nukleino rūgščių, pagrindas, kuriuose ji yra purino bazių pavidalu: adeninas (6-aminopurinas) ir guaninas (2-amino-6-oksipurinas).
Įdomus yra purino deguonies darinys - šlapimo rūgštis (2,6,8 - trioksipurinas).
Tikslas: heterociklinių junginių cheminių savybių tyrimas
Reagentai ir įranga:
1) antipirinas,
2) FeCl3 – 0,1n,
3) amidopirinas,
4) H2SO4-2n,
5) NaNO 2 – 0,5n,
6) piridinas, NaOH - 2n,
7) šlapimo rūgštis, HCl - 2n,
8) NH 4 Cl prisotintas tirpalas,
9) pikrino rūgštis sat. sprendimas,
10) lakmuso popierėlis,
11) bromtimolio mėlynasis,
12) mikroskopas,
13) mėgintuvėliai.
Patirtis 8.1 Antipirino ir amidopirino (piramidono) reakcijos
Su geležies(III) chloridu
Į mėgintuvėlį įdėkite kelis antipirino kristalus, įlašinkite du lašus vandens ir lašą 0,1 N. FeCl3. Intensyvi ir išliekanti oranžinė-raudona spalva atsiranda iš karto ir neišnyksta stovint. Palyginimui į kitą mėgintuvėlį įdėkite kelis amidopirino (piramidono) kristalus. Įpilkite du lašus vandens ir vieną lašą 0,1 N. FeCl3. Atsiranda violetinė spalva ir greitai išnyksta. Iš karto įlašinkite dar tris lašus geležies (III) chlorido. Spalva vėl atsiras, laikysis šiek tiek ilgiau, bet palaipsniui blunka. Antipirino dažymas iš geležies (III) chlorido atsiranda dėl to, kad susidaro sudėtingas junginys - feropirinas.
Amidopirinas yra antipirino darinys. Judrus vandenilio atomas 4 padėtyje šiuo atveju pakeičiamas dimetilamino grupe.
Spalva atsiranda dėl amidopirino oksidacijos geležies (III) chloridu. Todėl spalva nestabili, o geležies (III) chlorido perteklius kenkia reakcijai.
Šios reakcijos yra naudojamos farmacijos praktikoje atpažinti antipiriną ir amidopiriną ir atskirti juos vieną nuo kito. Atsižvelgiant į tai, šios reakcijos turėtų būti atliekamos lygiagrečiai dviejuose mėgintuvėliuose.
Patirtis 8.2 Antipirino ir amidopirino reakcijos su azoto rūgštimi
Į mėgintuvėlį įdėkite kelis antipirino kristalus, įlašinkite du lašus vandens, vieną lašą 2n. H 2 SO 4 ir vienas lašas 0,5n. NaNO 2. Atsiras smaragdo žalia spalva, kuri palaipsniui išnyks, ypač greitai esant santykiniam natrio nitrito pertekliui. Palyginimui į kitą mėgintuvėlį įdėkite kelis amidopirino kristalus, įlašinkite du lašus vandens, vieną lašą 2n. H 2 SO 4 ir vienas lašas 0,5n. NaNO 2. Pasirodo labai nestabili violetinė spalva. Jei spalva išnyksta per greitai, įpilkite dar šiek tiek amidopirino. Reakcija su antipirinu vyksta pagal lygtį:
Su amidopirinu susidaro spalvoti oksidacijos produktai.
Kaip ir pirmiau minėtos reakcijos su geležies (III) chloridu, abi reakcijos yra naudojamos farmacijos praktikoje, siekiant atpažinti antipiriną ir amidopiriną ir atskirti juos viena nuo kitos. Todėl jie turėtų būti atliekami lygiagrečiai dviejuose mėgintuvėliuose.
Patirtis 8.3 Geležies (III) hidroksido nusodinimas vandeniniu tirpalu
Piridinas
Į mėgintuvėlį įlašinkite du lašus vandeninio piridino tirpalo ir įlašinkite lašą 0,1N FeCl 3. Rudi geležies hidroksido Fe(OH) 3 dribsniai iš karto nusėda ir susidaro piridino hidrochlorido druska (piridino hidrochloridas), kuri lengvai tirpsta vandenyje.
Geležies (III) hidroksido susidarymas patvirtina pagrindines piridino savybes.
Parašykite piridino hidrochlorido (piridinio chlorido) susidarymo piridino oksido hidratui sąveikaujant su geležies (III) chloridu schemą.
Patirtis 8.4 Piridino pikrino susidarymas
Pipete į mėgintuvėlį įlašinkite vieną lašą piridino vandeninio tirpalo ir įlašinkite tris lašus prisotinto vandeninio pikrino rūgšties tirpalo. Sukratant, pamažu išryškėja aiškūs, adatiniai piridino pikrato kristalai. Esant piridino pertekliui, kristalai ištirpsta.
Dalį kristalų padėkite ant stiklelio, apžiūrėkite juos mikroskopu ir darbo žurnale nubrėžkite gauto preparato kristalų formą.
Santykinai mažai tirpaus piridino pikrato susidarymas taip pat patvirtina pagrindinį piridino pobūdį. Ši reakcija naudojama piridinui identifikuoti (piridino pikratas lydosi 167 0 C temperatūroje).
Parašykite piridino pikrato susidarymo schemą.
Patirtis 8.5Šlapimo rūgšties ir jos vidutinės natrio druskos tirpumas vandenyje
Į mėgintuvėlį įdėkite nedidelį kiekį šlapimo rūgšties (ant mentelės galo). Lašelis po lašo įpilkite vandens, kiekvieną kartą purtydami mėgintuvėlį.
Atkreipkite dėmesį į prastą šlapimo rūgšties tirpumą vandenyje. Šaltame vandenyje šlapimo rūgštis beveik netirpi: 1 dalis ištirpsta 39 000 dalių vandens.
Įpylus 8 lašus vandens, tirpimas vis tiek nepastebimas. Tačiau verta įlašinti tik 1 lašą 2n. NaOH, kaip drumstas tirpalas, akimirksniu nuskaidrėja, nes susidaro santykinai lengvai tirpi terpėje pakeista natrio druska. Išsaugokite gautą tirpalą tolesniems eksperimentams.
Šlapimo rūgštis egzistuoja dviem tautomerinėmis formomis:
Iš laktimonolio formos su šarmu susidaro vadinamosios šlapimo rūgšties druskos arba uratai. Tiesą sakant, tai ne druskos, o enolatai.
Labai silpnai išreikšta rūgštinė šlapimo rūgšties prigimtis lemia, kad iš trijų teoriškai galimos enolio formos vandenilio atomų tik du gali būti pakeisti natriu. Tripakeistos šlapimo rūgšties druskos nežinomos.
Patirtis 8.6 Mažai tirpaus amonio urato susidarymas
Į keturis lašus skaidraus šlapimo rūgšties vidutinės dvibazės natrio druskos tirpalo (8.5 eksperimentas) įlašinkite du lašus sočiojo amonio chlorido tirpalo. Iškart iškrito baltos amonio urato nuosėdos. Išsaugokite šias nuosėdas tolesniam laisvos šlapimo rūgšties išskyrimo eksperimentui (8.7 eksperimentas).
Parašykite reakcijos schemą, atsižvelgdami į tai, kad natrio urate abu natrio jonai pakeisti amonio jonais.
Patirtis 8.7 Uratų skilimas veikiant mineralinei rūgščiai (kristalinės šlapimo rūgšties išskyrimas)
Pipete vieną lašą drumsto tirpalo, kuriame yra amonio urato, užlašinkite ant stiklelio (8.6 eksperimentas). Į lašo centrą įlašinkite vieną lašą 2n. HCl. Pastebimas dalinis nuosėdų ištirpimas.
Žiūrint pro mikroskopą, matosi dar nesuirę gelsvi amonio urato gumulėliai ir naujai susiformavę būdingi šlapimo rūgšties kristalai pailgų prizmių pavidalu, primenančių šlifavimo akmenis. Darbo žurnale nubrėžkite gauto preparato kristalų formą.
Šlapimo rūgšties kristalų nusėdimas organizme (šlapimo akmenys, podagriniai mazgai ir kt.) atsiranda pasikeitus aplinkos reakcijai į rūgštingumo padidėjimą.
Parašykite šlapimo rūgšties išskyrimo iš druskos schemą.
Laboratorinis darbas numeris 9.
Kofeino atskyrimas nuo arbatos
Tikslas: kai kuriuos paryškinkite ir ištirkite Cheminės savybės heterociklinis junginys – kofeinas
Reagentai ir įranga:
1) juodoji arbata
2) magnio oksido milteliai
4) porcelianinis puodelis
5) koncentruotas HNO 3 tirpalas
6) koncentruotas amoniako tirpalas
Patirtis 9.1.Kofeino sublimacija.
Į porcelianinį arba metalinį tiglį įdėkite 1 arbatinį šaukštelį grūstuve sutrintos juodosios arbatos ir 2 g magnio oksido. Sumaišykite abi medžiagas ir uždėkite tiglį ant plytelės. Šildymas turėtų būti vidutinis. Ant tiglio viršaus uždėkite porcelianinį puodelį. saltas vanduo. Esant magnio oksidui, kofeinas sublimuoja. Patekęs į šaltą paviršių, kofeinas nusėda ant puodelio dugno bespalvių kristalų pavidalu. Kaitinimas sustabdomas, taurė atsargiai išimama iš tiglio ir kristalai nugramdomi į švarią kolbą.
Patirtis 9.2Kokybinis atsakas į kofeiną.
Ant porcelianinės lėkštės dedami keli kofeino kristalai ir įlašinamas vienas lašas koncentruotos azoto rūgšties. Kaitinkite lėkštę, kol ant jos esantis mišinys išdžius. Tuo pačiu metu kofeinas oksiduojasi ir virsta amalo rūgštimi, oranžinės spalvos. Įlašinkite dešimt lašų koncentruoto amoniako, susidaro raudona druska, virsta purpurine spalva. Ši druska vadinama mureksidu, o reakcija vadinama mureksidu.
Parašykite reakcijos lygtį.
Klausimai, kuriuos reikia kontroliuoti
1. Kokie junginiai vadinami heterocikliniais?
2. Heterociklinių junginių klasifikacija?
3. Koks heterociklinių junginių aromatingumas?
4. Parašykite heterociklų, sudarančių aminorūgštis, formules.
5. Purino ir pirimidino biologinis vaidmuo.
Paskaita Nr.9
Struktūros ir biologinio veikimo ryšys
Piridinas: Labai toksiška medžiaga. Turi vienišą elektronų porą, tretinį azoto atomą, turi stiprių bazinių savybių
Dihidropiridinas: vainikinių arterijų plečiamasis vaistas
Piridino-3-karboksirūgštis: antipelaginė medžiaga
Piridino-4-karboksirūgštis: turi anti-tuberkuliozinį poveikį
piridino metanolio dariniai turi B 6 vitamino aktyvumą.
vaistinių medžiagų piridino metanolio dariniai
Piridoksino hidrochloridas
Metil-3-hidroksi-4,5-dioksimetil-piridino hidrochloridas
Vitaminas B6 yra balti bekvapiai smulkiai kristaliniai kartaus-rūgštaus skonio milteliai. T pl. - 204 - 206 ° С (su skilimu). Lengvai ištirpdykime vandenyje, sunku – alkoholyje ir acetone.
Piridoksalfosfatas
2-metil-3-hidroksi-4-fornil-5-hidroksimetilpiridino fosforo esteris.
Fizinės savybės: Šviesiai geltoni kristaliniai milteliai. Šiek tiek tirpsta vandenyje, nestabilus šviesoje.
Emoksipinas
Etilo 3-hidroksi-6-metil-piridino hidrochloridas
Fizinės savybės: balti smulkūs kristaliniai milteliai, bekvapiai. Lengvai tirpsta vandenyje.
Autentiškumas:
Bendros reakcijos
Reakcija su 2,6 - dichlorchinono chlorimidu - susidaro mėlynas indofenolio dažiklis
3. Azodažų susidarymo reakcija (visi preparatai). Reakcija į fenolio hidroksilą.
4. Reakcija su FeCl3 fenolio hidroksilui
Reakcija su bendraisiais alkaloidiniais reagentais (silicitungstic ir phosphotungstic rūgštys sudaro baltas nuosėdas).
Diferencijavimo reakcijos
1. Piridoksino hidrochloridas ir Emoksipinas reaguoja į Cl - .
HCl + AgNO 3 AgCl + HNO 3
2. Piridoksalio fosfate yra aldehido grupė, kuri randama:
A reakcija su Fellingo reagentais 1 ir 2
B- reakcija su amoniako sidabro nitrato tirpalu
Piridoksalio fosfatas po hidrolizės reaguoja į fosforo rūgštį. Susidaro geltonos sidabro fosfato nuosėdos.
H3RO4 + 3AgNO3 Ag3PO4 + 3HPO4
Piridoksino hidrochloridas UV šviesoje fluorescencija mėlynai.
5. Spektrofotometrinis metodas (visiems preparatams). Užrašomas bandomosios medžiagos UV spektras Užregistruojamas standartinės medžiagos UV spektras. Jie turi būti identiški.
Piridoksino hidrochloridui ir emoksipinui
Nevandeninis titravimo metodas
Metodas: tiesioginis titravimas
Metodas pagrįstas rūgšties ir bazės sąveikos reakcija nevandeninėje terpėje
Terpė: ledinė acto rūgštis, įpilkite Hg (CH 3 COO) 2 - kad surištumėte titravimo metu išsiskiriančią druskos rūgštį
Chemija
R 3 N HCl + HClO 4 R3 NH ClO 4 + HCl
HCl + Hg (CH 3 COO) 2 → HgCl 2 + CH 3 COOH
Piridoksalio fosfatas
Spektrofotometrinis UV srityje per standartinį tirpalą.
Metodas Šarminis
Tiesioginio fosforo rūgšties likučio titravimo metodas. Metodas pagrįstas rūgšties ir bazės sąveikos reakcija.
Argentometrija
Merkuro- ir merkurimerija
Taikymas
Piridoksinas 0,02 ir 0,1 g
Piridoksalio fosfatas 0,01-0,02 g nėščių moterų toksikozei, įvairių tipų parkinsonizmui, pellagra ir lėtiniam hepatitui gydyti
Emoksipinas yra antioksidantas, turi angioprotekcinį aktyvumą.
Gaminamas 3% 5 ml tirpalo ampulėse.
Pirikarbatas (prodektinas) 2,6-piridino dimetanolbismetilkarbamatas
Fizinės savybės: Bekvapiai balti kristaliniai milteliai. Blogai tirpsta vandenyje.
T lydalas \u003d 137 - 140 ° C
Autentiškumas
1. Su acto rūgšties anhidrinu, esant citrinos rūgštis nekaitinama → geltona spalva virsta vyšnių raudonumu.
Reakcija į piridino žiedą su 2,4-dinitrochlorbenzenu. Susidaro piridino dažai.
Atlikti šarminę hidrolizę. Išsiskiria metilaminas. Raudonas lakmuso popierius tampa mėlynas.
| parmidinas |
UV ir IR spektroskopijos metodai
A. UV spektroskopijos metodas.
Užrašomas bandomosios medžiagos UV spektras.
Pašalinkite standartinės medžiagos UV spektrą. Jie turi būti identiški.
UV spektroskopijoje elektromagnetinę spinduliuotę sugeria visos molekulės elektronai, o spektrogramoje stebime vieną šviesos sugerties maksimumą.
λ, nm
B. IR spektroskopijos metodas.
kiekybinis įvertinimas
Nevandeninis titravimo metodas
Metodas: tiesioginis titravimas
Dihidropiridino dariniai
Nifedipinas (korinfaras)
2,6-dimetil-4-(2/-nitrofenil)-1,4-dihidro-piridin-3,5-dikarboksirūgšties dimetilo esteris
Fizinės savybės: žalsvai gelsvi kristaliniai milteliai. Praktiškai netirpsta vandenyje, sunkiai tirpsta alkoholyje. Suyra pasaulyje. T lydymosi temperatūra \u003d 169-174 apie C.
Autentiškumas
UV spektroskopijos metodas
IR spektroskopijos metodas
kiekybinis įvertinimas
Gaukite chromatogramas.
H, mm h, mm
t, min t, min
Autentiškumas
kiekybinis įvertinimas
Autentiškumas
UV ir IR spektroskopija
2. reakcija į alifatinę NH 2 - grupę su ninhidrinu. Susidaro mėlynai violetinė spalva.
kiekybinis įvertinimas
Paskaita Nr.9
Vaistinės medžiagos piridino dariniai