1.2 Свойства аминопиридинов
Аминопроизводные пиридина обладают более сильными основными свойствами, чем пиридин и анилин. Они содержат в своем составе два основных центра - атом азота пиридинового типа и атом азота аминогруппы.
2- и 4-Аминопиридины способны к таутомерному превращению соответственно в 2- и 4-пиридонимины, однако, в обычных условиях находятся в основном в аминной форме, например:
Моноаминопиридины обладают многими свойствами первичных аминов. При взаимодействии 2-аминопиридина с алкилирующими агентами (алкилгалогенидами, алкилсульфатами или диазометаном) алкилируется в первую очередь кольцевой атом азота. В присутствии NaNH2 образуется 2-алкиламинопиридин. Дальнейшим алкилированием получают диалкиламинопиридины [21].
Существенное различие в химических свойствах изомерных моноаминопиридинов проявляется в их реакциях с HNO2: 3-аминопиридин диазотируется с образованием солей диазония, 2- и 4-аминопиридины образуют в слабокислом растворе гидроксипиридины (пиридоны) [22].
Соли диазосоединений из 2-аминопиридина получают по реакции [23]:
Моноаминопиридины реагируют с сильными электрофилами. Аминогруппа компенсирует дезактивирующий эффект атома азота пиридина и ориентирует замещение в кольце. Если аминогруппа находится в положении 2, 3 или 4, то электрофильное замещение происходит соответственно в положения 5, 2 или 3 (5). При действии на 2-аминопиридин нитрующей смеси образуется нитрамин, который в присутствии H2SO4 изомеризуется в смесь 5-нитро- и 3-нитро-2-аминопиридинов с выходами соответственно 80 и 10% [24]:
Особого внимания заслуживает взаимодействие аминопиридинов с трифенилфосфином в присутствии диэтилазодикарбоксилата. Реакция служит эффективным способом синтеза арилиминофосфоранов. Процесс протекает при обычных условиях и комнатной температуре [25].
Для аминопиридинов характерны свойства как аминов, так и гетероциклических соединений, ввиду этого, они обладают большим синтетическим потенциалом, что позволяет применять их в качестве исходных веществ для синтеза широкого круга соединений.
2. Обсуждение результатов
Целью данной работы является получение 4-аминопиридина. Нами был осуществлен трехстадийный синтез по схеме:
На первой стадии нами была проведена реакция взаимодействия пиридина и тионилхлорида. Нам было интересно получить именно такую соль пиридин-пиридиния, т.к. она служит прекрасным исходным продуктом для дальнейшего синтеза. Реакционную смесь выдерживали в течении 3 суток при комнатной температруре, затем из неё отгоняли избыток тионилхлорида. Полученный осадок очищали посредством перекристаллизации. Выход чистого продукта составил 3,5 г (31% от теоретического). Высокие потери, по всей видимости, связаны с ненадлежащим товарным качеством соляной кислоты, применяемой для очистки целевого продукта. Т. пл. = 148-149 °С.
Механизм этой реакции до сих пор выяснен не до конца. Рассмотрим вариант предполагаемого механизма (нуклеофильного замещения Sn1).
На первом этапе проходит диссоциация тионил хлорида с образованием нуклеофила Cl-:
На втором этапе, образовавшийся нуклеофил атакует пиридин в четвертое положение, с последующим замещением на пиридин:
На второй стадии синтеза нами была проведена реакция взаимодействия получившийся соли пиридин-пиридиния гидрохлорида и водного раствора аммиака. Согласно методике [18], для получения 4-аминопиридина, реакционную смесь, содержащую соль пиридин-пиридиния и раствор аммиака, нужно нагревать в течение 8 часов в автоклаве. Мы предприняли попытку осуществить данное взаимодействие при атмосферном давлении. В результате кипячения смеси с избытком аммиака в течение 10 часов были получены желтовато-белые кристаллы 4-аминопиридина. Т.пл. = 155-157 °С.ИК спектр (KBr), см–1: 3448 - первичные амины (-NH2), 1604 – ароматические соединения. Выход составил 28%. Низкий выход реакции обусловлен потерей аммиака.
Реакция проходит по механизму нуклеофильного замещения – Sn1. На первом этапе нуклеофил (OH-) атакует соль пиридин-пиридиния с последующим отщеплением катиона пиридиния. Затем, молекула аммиака замещает гидроксильную группу на амино-группу с образованием 4-аминопиридина.
Третья стадия нашего синтеза – перевод 4-аминопиридина в форму гидрохлорида. Для этого мы растворили 4-аминопиридин в ТГФ, смешали с концентрированной соляной кислотой и перемешивали в течение 1 часа при комнатной температуре. В результате образовался белый осадок. Полученную соль фильтровали, промывали и сушили. Выход составил 95%.
Реакция проходит по механизму:
Нами был проведен синтез целевого продукта с общим выходом 8%.