Шестичленные гетероциклические системы с одним гетероатомом

Пиридин

С точки зрения электронного строения это аналог бензола, а точнее – нитробензола. Азот, как электроноакцептор, стягивает к себе - электронное облако, в целом понижая электронную плотность ароматического кольца.

Такая ароматическая система рассматривается как - недостаточная.

Электронное строение «пиридинового» атома азота

Химические свойства

1. Ароматические свойства. Пиридин вступает в реакции электрофильного замещения (S_E), но из-за -недостаточности легче протекают реакции нуклеофильного замещения (S_N).

H₂SO₄, t=300°

S_E

(в 3 или 5 положения)

NH₃, t=200⁰

S_N

(в 2,4,6–положения)

2. Основные и нуклеофильные свойства – за счет неподеленной электронной пары пиридинового атома азота. Водный раствор пиридина имеет основную реакцию на индикатор. К_осн =1,7^. 10^-9; К_осн анилина = 4 ^. 10^-10.

₊

H⁺Cl^- Сlˉ Соль -

хлористый

пиридиний

⁺

₊

CH₃-Cl^- Clˉ Соль –

хлористый

метилпиридиний

3. Восстановление. В отличие от бензола пиридин восстанавливается водородом в момент выделения (Na + C₂H₅OH) с образованием пиперидина (К_осн = 1,33 ^. 10^-3):

6[Н]

В катионе пиридиния - недостаточность выражена еще сильнее, вследствие чего он еще легче вступает во взаимодействие с нуклеофильными реагентами, например с гидрид-ионом ( )

_-

катион восстановленный

алкилпиридиния алкилпиридиний

В результате этой реакции алкилпиридиний – катион восстанавливается (принимает электронную пару гидрид-иона). При этом кольцо теряет ароматичность, т.е. переходит от термодинамически более устойчивого состояния к менее устойчивому. В результате обратной реакции происходит окисление и возвращение к более устойчивой структуре.

Пиридиновый цикл входит в состав многих лекарственных средств. Наиболее известным из них является производное никотиновой и изоникотиновой кислот:

никотиновая кислота амид никотиновой кислоты

витамин РР

изоникотиновая гидразид

кислота изоникотиновой

кислоты

Амид никотиновой кислоты (никотинамид) входит также в состав кофермента НАД⁺, являющегося простетической небелковой группой ферментов дегидрогеназ. НАД⁺ является одним из наиболее общих окисляющих агентов в природных системах. Функция его как окислителя состоит в отщеплении Нˉ от органических соединений (спиртов, оксикислот и т.д.).

H

+ R–CH–OH +