Занятие № 25

7. Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом. Пиридин актуальность темы

Важнейшим представителем шестичленных гетероциклических соединений с одним гетероатомом является пиридин. Пиридиновый цикл входит в состав большого количества природных соединений имеющих высокую биологическую активность - алкалоидов, а так же в состав многих лекарственных препаратов.

В теме рассматриваются такие важнейшие производные пиридина как метилпиридин, гидроксипиридины, аминопиридин и пиридинкарбоновые кислоты. Изучение этих тем позволяет проследить изменение свойств химических соединений при взаимном влиянии атомов и заместителей, и является логическим продолжением развития умения интерпретировать свойства ароматических соединений.

Большинство производных пиридина широко применяются в синтезе лекарственных препаратов и других промышленно важных веществ. Никотиновая кислота и ее амид (никотинамид) известны в медицинской практике как две формы витамина РР. При недостатке витамина РР в организме человека развивается заболевание кожи - пеллагра. На основе производных изоникотиновой кислоты созданы лекарственные препараты изониазид и фтивазид, которые применяют при лечении туберкулеза.

Таким образом, тема шестичленных гетероциклов создает логическую основу для понимания химических процессов нашего организма и является базовой для изучения производных пиридина в курсах биохимии, фармакогнозии и фармацевтической химии ..

Цели обучения

Общая цель: Уметь интерпретировать свойства пиридина и его производных, опираясь на строение их молекул для использования полученных знаний-умений на следующих кафедрах для определения физико-химических показателей лекарственных средств.

Конкретные цели.

Уметь:

1. Составлять названия производных пиридина.

2. Составлять схемы синтеза производных пиридина используя данные о способах добычи.

3. Составлять уравнения реакций используя данные о химических свойствах пиридина и его производных.

Содержание обучения

1. Основные теоретические вопросы:

1. Номенклатура пиридина и его производных.

2. Способы добывания пиридина и его гомологов.

3. Физические и химические свойства пиридина:

   • реакции, протекающие с участием гетероатому;

   • реакции замещения атомов водорода пиридинового цикла (электрофильное

   • (SE) и нуклеофильное (SN) замещения);

   • восстановление;

   • окисления.

4. N-оксид пиридина: строение, отношение к электрофильных и нуклеофильных реагентов.

5. Пиколин: получение, свойства.

6. Гидроксипиридины и аминопиридин: способы добычи, таутомерия, химические свойства.

7. Пиридинкарбоновые кислоты: номенклатура, способы получения, химические свойства, важнейшие функциональные производные.

8. Идентификация пиридина и его производных.

2. Основные термины и их определения:

Пиридин - бесцветная жидкость с характерным запахом, смешивается с водой и эфиром во всех соотношениях. Образует азеотропную смесь состава C₆H₅N3H₂O

Способы получения. Пиридин и его монометильни производные - , , -пиколины получают из каменноугольной смолы.

Синтетичні методи отримання:

1. Нагрев уксусного альдегида с аммиаком в присутствии Al2O3 приводит к смеси метильных производных пиридина (пиколинив):

2. При нагревании акролеина с аммиаком получается -пиколин:

3. Взаимодействие ацетилена с синильной кислотой:

4. Конденсация ацетальдегида и форм альдегида с аммиаком:

Строение

Пиридин относится к ароматических соединений. Его молекула имеет плоскую структуру. Атомы углерода и азота находятся в состоянии sp2-гибридизации. В образовании ароматического секстета участвуют пять р-атомных орбиталей атомов углерода и одна р-атомная о рбиталь атома азота.

Неразделенная пара электронов атома азота занимает sр2-гибридную орбиталь и не участвует в образовании ароматического секстета, что сообщает пиридина основные свойства. Атом азота такой конфигурации получил название пиридинового. Влияние атома азота на электронную плотность пиридинового ядра по сравнению с влиянием нитрогруппы на бензольное кольцо в молекуле нитробензола, но сильнее.

Гетероциклы, в которых гетероатом снижает электронную плотность на атомах углерода ароматического кольца, называют π-дефицитными. То есть пиридин является л-дефицитной ароматической системой.

Химические свойства

I. Реакции по гетероциклических атома азота.

1. Взаимодействие с кислотами. Пиридин проявляет слабые основные свойства. При взаимодействии с сильными минеральными и органичноми кислотами он образует хорошо растворимые пиридиния соли

пиридин бромид

2. Реакция с серы (VI) оксидом. С участием неподеленной пары электронов атома азота пиридин легко реагирует с триоксида серы, образуя донорно-акцепторный комплекс:

пиридинсульфотриоксид

3. Взаимодействие с алкил- и ацил галогениды. В этих реакциях пиридин образует четвертичные соли N -алкил- и N -ацилпиридиния соответственно.

N-метилпиридиний бромид

N-цетилпиридиния хлорид