Петров А.А., Бальян X.В., Трощенко А.Т. Органическая химия: Учебник для вузов
Подождите немного. Документ загружается.
2.
Гомологи
пиразола
ПОЛУ'lают
также
из
1
,3-дикетонов
и
гидразинов,
няпример
из
ацетилацетона
и
гидразина
образуется
3,5-диметилпиразол:
/сн
з
CH1-СО-СНз
нс-с
I
-_
..
П
11
снз-с=о
+ NHz
С
N
I
/V
NHz
снз
нн
Пиразол
-
кристаллическое
вещество
(т.
пл.
70
·С).
Его
ПРОИЗВОдные
lIяйдены
в
природе
и
получаются
синтетически.
Они
широко
применяются
в
качестве
лекарственных
препаратов
и
красителей.
Химические
свойства.
1.
Пиразол
является
основанием.
Он
устойчив
к
действию
окислителей,
а
также
кислот
и
щеЛО'lеЙ.
2.
В
противоположность
пирролу
он
нитруется
и
сульфируется
соот
ветствующими
кислотями
в
положение
4,
т. е.
не
проявляет
ацидофобных
свойств.
4-Амuноnuразол,
получающийся
восстановлением
4-нитропроизвод
~lOго.
способен
диазотироваться
и
сочетаться
с
солями
диазония,
т. е.
про
являет
свойства,
сходные
с
анилином:
[н]
-
3.
Водородом
в
момент
выделения
(реакция
натрия
со
спиртом)
пира
зол
Meд,1leHHO
восстанавливается
в
дигидропроизводное
пиразолин.
Ката
литическое
гидрирование
приводит
к
пиразолидину:
о
нн
Он
нн
пираэолин
пНра
.....
ИАНН
Пиразолин
-
более
сильное
основание,
'leM
пиразол.
Легко
окис
ляется.
П"раЗ0ЛОН
и
его
производные.
Важнейшим
производным
пиразолина
является
пиразолон:
oU
нн
Производные
пиразолона
легко
получают
конденсацией
замещенных
гидразинов
с
эфирами
~-кетонокисот
или
присоединением
гидразинов
к
дикетену.
501
При
конденсации
феНИJIГидразина
с
ацетоуксусным
эфиром
или
дике
теном
обрюуется
l-фенил-3-метилпирюолон-5
(Л,
Кнорр,
1883):
H2C-СО-СНз
I
COOC
2
Hj
СН2=С-СН2
I I
о-со
3-Метил-l-фенил-5-пирюолон
может
сущеСТВОВiПЬ
в
трех
таутомер
ных
формах:
11
III
Метилированием
l-фенил-3-метил-5-пиразолона
(Ш)
иодистым
мети
лом
получают
антипирин
(1-фенил-2,3-диметилпиразолон-5).
Таким
образом
фиксируется
таутомер
с
формулой
Ш:
Антипирин
-
известное
жаропонижающее
средство.
Он
обладает
го
рьким
вкусом.
Хорошо
растворим
в
воде,
что
объясняется
его
солеобраз
ным
характером.
Антипирину
приписывают
биполярную
структуру:
502
Производными
антипирина
являются
два
широко
при
меняемых
жаро
понижающих
средства,
обладающих
также
антиневралгическим
действи-
еМ
-
а.мидопирин
(1-фенил-2,3-диметил-4-диметиламино-5-пиразо-
лов)
и
анальгин
(1-фенил-2,3-диметил-4-метиламино-5-пиразо-
лов
-1-метансульфонат
натрия).
Для
получения
амидопирина
антипирин
переводят
с
помощью
азоти
стой
кислоты
в
4-нитрозопроизводное.
Последующее
восстановление
даст
4-аминоантипирин,
который
при
метилировании
превращается
в
амидопирин:
антипирин
4~нитрозоаНТИПIIРИН
4-аминоантипирин
JJИрамидон,
амидопирин
2.
ИМИдАЗОЛ
Имидазол
(т.
пл.
90
ос,
т.
кип.
256
ОС)
-
изомер
пиразола.
Его
полу
Ч<lЮТ
из
глиоксаля,
аммиака
и
формальдегида:
NНз
+
NНз
CHzO
Производные
имидазола оразуются
аналогичным
путем
при
действии
<lммиака
на
соединения,
содержащие
рядом
две
группы
СО
(глиоксаJ\Ь,
ДН<lцетил
и
т.
п.).
Имидазол
является
более
сильным
основанием,
чем
изомерный
ему
ПНР<IЗол
(константа
основности
имидазола
1,2'
10-7,
пиразо-
Л(j
-
3,4'
10-12).
В~ЖНЫМI1
ПРОНЗВОДНЫМН
I1мндазол~
ЯВЛЯЮТСЯ
аМI1НОЮIСЛОТ~
Гl1СТllДflН.
ВХОДЯЩ~Я
В
состав
(jеЛI\ОВ.
11
гuсmа.МllН
-
ПрОДУКТ
распада
П1СТIIДина
пр"
гниеНlIИ
6еЛl<ОВ.
Ядро
ИМllДазола
ЯВ-
503
ляется
составным
элементом
скелета
ряда
IIЛКIIЛОИДОВ
,например
nuлrжарnuна,
синтез
1(0.
торого
был
впервые
осуществлен
Н.
А.
и
В. А.
ПреображеНСКliМli
(1935):
=t""'.
СНI-СН-СООН
1--'1
1
~
HNVN
NHl
I
(CHz-СНZ-
NН
l
HN~N
rиСтНДИК
rистзмин
CHz-Т-
N
CZHS:O-
""СН
э
о
о
,)
пилокарпин
3.
ТИА30Л
Тuазол
(т.
кип.
117
·С)
в
природе
не
найден,
однако
ядро
тиазола
вхо
дит
в
состав
многих
при
родных
соединений:
ГЭ~
~.L)!I
s
тиазол
Расщепление
витамина
81
дает
производное
тиазола;
пенициллин
так
же
является
производным
тиазолидина.
Ряд
производных
тиазола
образу
ет
группу
лекарственных
препаратов
сульфтиазолов.
Т"азолы
образуются
Прlf
взаllмодеlkТВlН1
Тl1OIIMIIДOB
и
XJlоркетонов
или
а'XJlоральдеГII
дов:
хnорацетон
NH
+
11
/C-СНэ
HS
тиоацетамIIД
(ИNндиаа
фор"а)
•
СНЭ'п-
N
.
IlS~СНЭ
-HZO;-HCI
2
,4-диметилтиззол
Если
в
этоii
реакЦlШ
использовать
тиофОРМIIМIfД
11
XJlоруксусный
альдегид.
то
образуется
ТllI1ЗОЛ:
::'СН-
С)
S
ПеНUЦ!lЛЛllн~ыделен
IIЗ
I<УЛЬТУРЫ
плесневых
грибов
PenicilLium notcltum.
Это
первый
из
открытых
н
НllшеДШltх
применение
антибllОТИI<ОВ,
IIспользуемых
в
ле'lении
ба,,-теРllальныХ
IIнфекционныхзаболеваНllii.
ПеЮЩllЛЛИН
содерЖIП
в
молекуле
ТШlзолидиновое
I<ОЛЬЦО,
кон
деНCllРОВlIнное
с
jJ-лаIПIIМНЫМ
циклом.
Он
имеет
три
IIСllммеТРИ'lеСКlIХ
углеродных
IIтома:
*
HOOC-CH--N-CO
СН
з
I I I
........
С
~H-CH-NH-CO-R
CHr
..........
5
..........
- * .
*
Об
аЛКIIЛОIIДIIХ
см.
гл.
30.1.
504
Наиболее
11звестные
пениЦl1ЛЛИНЫ
различаются
только
замеСТI1ТеЛЯМI1
R:
R =
-CH~-C(;H:)
пеНlЩИЛЛИН
G
(беНЗlfлпеницилЛl1Н)
R =
-CH~-OCBH;,
пеНИЦlIЛЛИН
V
(феноксиметилпеНИЦИЛЛIIН)
ПеНIЩl'ЛЛllН
препятствует
размножеНl'Ю
бактеРI'Й.
мешая
образованию
"х
клето"ной
о(ЮЛО"IШ.
Он
реагирует
с
аминогруппой
ответственного
за
Сl,нтез
;поt",
оболо"ю,
ЭН311мlt
l
~
paCKpbITlleM
лактамного
кольца)
11
делает
его
неакп,вным.
ГЛАВА
за
ШЕСТИЧЛЕННЫЕ
ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ
СОЕДИНЕНИЯ
С
ОДНИМ
ГЕТЕРОАТОМОМ
1.
ПИРИДИН
Пиридин
можно
Р1\ССМ1\тривать
как
бензол,
в
котором
трехвалентная
группа
СН
замещена
атомом
азота:
у
II'~II
«'у«
Согласно
теории
строения
должно
существовать
три
монозамещенных
и
шесть
или
десять
дизамещеНIIЫХ
продуктов
в
зависимости
от
того,
оди
наковые
или
Р1\зные
эти
заместители.
Монометилпиридины
называются
nuколuна).{u,
диметилпириди
ВЫ
-
луmuдuна.иu,
триметилпиридины
-
коллuд"на.мu.
Способы
получения
Пиридин
впервые
извлечен
из
костяного
MaCJJa (1851),
1\
затем
из
ка
менноугольного
дегтя
(1854).
До
1950
г.
каменноугольная
смола
была
единственным
промышленным
источником
получения
ПИРИДИН1\,
хотя
содержание
его
в
смоле менее
0,1
%.
в
настоящее
время
выделяемых
из
каменноугольной
смолы
пиридина
и
его
гомологов
недостаточно,
чтобы
удовлетворить
потребности
промышленности.
Для
синтеза
пиридина
и
его
гомологов
предложен
ряд
реакций;
наибо
Jlее
важные
из
них
основаны
на
конденс;щии
карбонильных
соединений
с
аммиаком.
1.
Акролеин
при
конденсации
с
аммиаком
образует
/3-пиколин:
505
Эта
реаКЦliЯ
легла
в
основу
гипотезы
А.
Баilера
о
возникновеНИIi
пиридиновых
ОСноваНИjj
в
I\ОСТЯНОМ
масле
из
акролеина
и
аммиака,
которые
образуются
Прli
пиролизе
глицеРИна
It
азотистых
соедliНеюtii.
2.
ПИРliДиновые
основаНliЯ
образуются
из
насыщенных
альдепlДОВ
и
альдегидаммиаков
(А.
Е.
Чичибабин,
1937).
Так,
например,
ацетальдегид
и
аммиак
в
присутствии
ацетата
ам
мония
при
250
'С
дают
69%-ный
выход
2-метил-5-зпtЛПИРИдliна:
CIHS'Q
4СНз-СНО
+
NНз
• I
-4Н
1
О
~
N
СНз
3.
Ацетилен
и
аммиак
в
присутствии
сложного
никелевого
или
кобаль
тового
катализатора
также
дают
2-метил-5-этилпиридин
(В.
Реппе):
C1Hs~
4
HCsCH
+
NНз
• •
~
..
~
N
СНз
Физические
свойства
Пиридин
и
его
ближайшие
гомологи
-
бесцветные
жидкости
с
непри
ятным
запахом,
растворимые
в
воде.
Структурное
сходство
пиридина
и
бензола
подтверждается
измерением
электронной
дифракции,
которое
показало, что
пиридиновое
кольцо
является
почти
правильным
шести
УГОЛI,НИКОМ
(длина
связей
УЮlзана
в
нм):
IZ~~
tj
q~.$'
",,-
~
N
O~~'
Ультрафиолетовые
спектры
пиридина
и
бензола
o'leHb
сходны.
Бензол
имеет
полосы
поглощения
при
179
(интенсивная),
200
(средняя)
и
255
нм
(слабая),
пиридин
имеет
максимумы
при
170
(интенсивный),
200
и
250
нм.
В
отличие
от
бензола
пиридин
имеет
большой
дипольный
момент:
7,3'
10-3
Кл'
М
(2,2
О).
Химические
свойства
Пиридин
вступает
в
реакции
присоединения,
замещения,
реагирует
как
третичный
aMJ.fH,
способен
раскрывать
свой
цикл.
1.
Реакции
присоединения.
1,
В
отличие
от
бензола
пиридин
восста
навливается
водородом
в
момент
выделения
(Na
+
С
2
Н
5
ОН)
с
образова
нием
пиперидина:
506
Бензол
с
иодистоводородной
КИСJlОТОЙ
при
280
·С
образует
метилцик
лопентан,
но
не
гексан,
в
то
время
как
в
сходных
условиях
пиридин
дает
н-пентан
и
иодид
аммония:
Бензол
при
катаJlитическом
гидрировании
(180
·С)
дает
ци
KJlOreKCa
н
,
в
то
время
как
пиридин
дает
аМИJlамин,
т.
е.
как
и
в
предыдущем
случае,
идет
раскрытие
пиридинового
кольца:
о
N
2.
Озонолиз
пиридина
также
проходит
значительно
труднее,
'leM
бен
зола.
При
озонолизе
3,4-диметилпиридин
дает
глиоксаль,
метилглиоксаль
идиацетил:
СНз
СУ
СНз4:СНО-СНО
~
+0з
I
СНз-СО-
СН
О
~N
СНз-СО -СОСНз
11.
Реакции
замещения_
Водородные
атомы
пиридинового
кольца
подвергаются
замещению
при
действии
электрофильных,
нуклеофильных
и
радикальных
реагентов.
А.
Элекmрофильное
замещение.
Пиридин
весьма
мало
склонен
к
электрофильному
замещению.
Атом
азота
обедняет
кольцо
электронной
плотностью,
так как
он
более
ЭJlектроотрицателен,
чем
углерод.
Кроме
того,
электрофильные
реагенты
в
первую
очередь
атакуют
атом
азота,
об
разуя
на
нем
электроположительный
центр.
Поэтому
(J-комплексы
в
а-положении,
образование
которых
в
данном
СJlучае
требует
возникнове
ния
в
молекуле
второго
электроположительного
центра,
мало
вероятны.
Несколько
большей
устойчивостью
обладают
(J-комплексы
в
(3-ПОJlоже
нии,
.резонансная
стабилизация
которых
не
связана
с
возникновением
второго
положительного
заряда
на
атоме
азота:
~~--q.~--~~
;
It..+~
'1>.+
+
+L..~
НХ
NX
507
1.
Галогены
при
низких
температурах
присоединяются
к
пиридину
с
образованием
N-галогенидов,
которые
при
нагревании
превращаются
в
J3-галогенопиридины:
О
+
e1
1
-[OJ+el----
(Jel+
неl
N N N
I
еl
При
300-400
ос
без
катализатора
замещение
идет
только
в
J3-поло
жениях
(3
и
5).
При
500
ос
бромирование
происходит
очень
гладко
с
обра
зованием
продуктов
замещения
в
а.-положениях
(2
и
6):
3ОО-4ОО"С
~BC
Br~Br
~.)
-
~
..
)
N N
о
N
~-u
~N.Jl...Br
Вс
~N
Вс
2.
При
нагревании
пиридина
в
течение
24
<1
с
дымящей
серной
кисло
той
до
220-230
ос
в
присутствии
сульфата
ртути
образуется
пири
дин-3-сульфокислота.
Сульфироание
пиридина
без
ртутного
катализатора
идет
при
300
ос
и
дает
низкие
выхйды
пиридин-3-сульфокислоты:
О
+
Н050зН
- a
S03H
+
Н10
N N
3.
Нитрование
пиридина
также
требует
жестких
условий.
Действие
раствора
нитрата
калия
в
азотной
кислоте
на
раствор
пиридина
в
100%-ной
серной
кислоте
при
300
ос
в
присутствии
железного
катали
затора
дает
3-нитропиридин
с
22%-ным
выходом.
При
370
ос
образуется
также
2-нитропиридин:
300"С
~NOz
~
C
~.)
О
HNO]
N
N
~
37&'С
~
••
,l
If
N NO
z
~N01
~.)
N
в
БОJlее
мягких
условиях нитрование
не
идет.
2-
и
4-нитропиридины
образуются
с
75%-ным
выходом
при окислении
2-
или
4-аминопиридина
пероксидом
водорода.
508
4.
Алкилирование
пиридинового
ядря ПО
реакции
Фриделя-Кряфтся
не
происходит.
Б.
Нуклеофuльное
замещение.
Обеднение
электронной
плотностыо
пиридинового
кольца,
зятрудняющее
электрофильное
замещение,
облег
чяет
нуклеофильное
замещение.
В
отличие
от
бензола
пиридин
довольно
легко
реагирует
с
нуклеофильными
реагентами,
причем
атакя
ориентиру
ется
в
а
или
у-положения.
В
этих
положениях
легче
образуются
(У-комп
лексы, так как
их
резонансная
стабилизация
не
связяна
с
появлением
от
рицательных
зярядов
рядом
с
электроотрицательным
атомом
азота:
н---'
н---
н
()(
-
о<
-О<
....
NY
-у
У
()<
-
н
(ХН
Q<H
I
У-.
У--
у
~
~
-
-.&
х-
_НХ
Х
~~---V--y
1.
При
нагревании
пиридина
с
амидом
натрия
обрязуется
аминопири
дин
(реакция
Чичибабuна):
о
N
NaNН
z
..
Cl
NИз
~I
~
I - ,
..
~
+
NаNИ%
N
NИNа
N
NИz
Ренкция
лучше
всего
идет
в
жидком
аммиаке.
Механизм
ее
может
быть
представлен
схемой
2.
При
действии
паров
пиридиня
на
сухое
едкое
кали
при
250-300
·С
образуется
а-оксипиридин
(А.
Е.
Чичибабин):
0
1
~H
~~
~~
+
КОИ
-Н
2
~H~OK
~N)l.ои
Этя
реякция
аналогичня
реакции
нитробензола
с
концентрированной
щелочью,
дающей
о-нитрофенол
(гл.
29.1).
3.
Известен
ряд
НУI(леОФIIЛЬНЫХ
реаlщиii.
в
которых
aKTI1BHbIM
реагентом
являются
I(~Рбин"оны.
Например.
литиiiбутил
ИЛКl1Л11рует
ПИрl1Дl1Н
в
a-положеНIНI:
О
LiC
4
H
v
..
cl
+
LiИ
N N
С
4
И
V
509
В.
РШ)UКUЛhН()(!
:Ю)I(!IЦ(!НU(!.
ПРII
добавлеНIIИ
ВОДНОГО
раствора
диазониевой
соли
C(jH"N
1
C1
к
избытку
пирндина
Прl!
20-70
·С
образуется
смесь
а.
(3-
It
у-арилпиридинов:
(S
N
111.
Реакции
пиридина
как
третичного
амина.
1.
Пиридин
и
его
гомо
логи
проявляют
слабые
основные
свойства:
K()~II
=
4,0·
10-10,
а
ДЛЯ
пипе
ридина
1,33·
10-:1).
Они
легко
образуют
соли
с
кислотами,
такими,
как
соляная,
бромистоводородная,
серная
и
др.:
[QJa-
Пикриновая
кислота
дает
соль,
которая
используется
ДЛЯ
идентификации
пиридина.
Для
определения
пиридина
применяются
также
двойные
соли
с
хлоридами
ртути,
платины
и
золота.
Многие
соли
пригодны
ДЛЯ
разделения
смесей
гомологов
пиридина
кристаллизацией,
например
соль
с
хлоридами
ртути,
цинка
и
т.
п.
2.
Пиридин
как
третичный
амин
легко
присоединяет
галогеналкилы
с
образованием
галогеналкилатов
(соли
алкилnиридинuя):
0+
RX
-
[О]+Х-
наrpС8анис.
[Cll+x-
N
NR
NH
RJ
При
нагревании
галогеналкилатов
алкильные
радикалы
переходят
от
атомов
азота
к
углероду ядра
в
а-
или
у-положение
(2
или
4),
но
не
в
j3-положение.
Так.
иодэтилат
пиридина
изомеризуется
в
иодистый
2-этилпиридиний:
r
O]:--
[Cl
j:-
N N CzHs
I I
CzHs
Н
Эта
реаlSЦИЯ
служит
методом
получения
некоторых
гомологов
пиридина.
3.
При
обработке
пиридина
в
уксуснокислом
растворе
пероксидом
во
дорода
образуется
N-оксид:
о
N
о
N
+
О
510