Олексій Євгенович ЧИЧИБАБІН (1871-1945)

Російський хімік-органік. Закінчив Московський університет (1892).

Основні наукові дослідження при­свячені хімії нітрогеновмісних гетеро­циклічних сполук (піридину та його похідних). Відкрив (1906) реакцію ци-клоконденсації альдегідів з амоніаком з утворенням гомологів піридину (ре­акція Чичибабіна). Розробив (1914) спосіб амінування піридину. Синтезу­вав піридин (1924) взаємодією оцто­вого, мурашиного альдегідів з амоні­аком.

Увів поняття про аміно-імінну таутомерію. Досліджував таутомерію аміно- і гідроксипіридинів. Відкрив (1919) явище фототропії в ряді похід­них піридину. Установив будову алка­лоїдів (пілокарпін, бергенін, антонін). Автор підручника «Основні засади ор­ганічної хімії» (1925) (7 видань).

2-амінопіридин

Подальше амінування приводить до утворення 2,6-діамінопіридину. Заміщення на аміногрупу атома Гідрогену в у-положенні відбувається тільки в тому разі, якщо а-положення вже зайняті.

Уперше цю реакцію здійснив російський хімік-органік Олексій євгенович Чи-чибабін 1914 року, тому вона отримала назву «реакція Чичибабіна», а надалі була поширена і на інші гетероциклічні сполуки.

Механізм реакції:

N

+ 1ЧН₂

-н

су-комплекс

Глава 32

Реакція перебігає за механізмом S_N2. На першій стадії нуклеофільна частин­ка ^Н^) атакує піридинове кільце з утворенням с-комплексу. На другій стадії о-комплекс стабілізується шляхом відщеплення гідрид-іона Н .

Аналогічно амінуванню проходить гідроксилювання піридинового циклу. При пропусканні парів піридину над сухим калій гідроксидом при 300—320 °C утворю­ється 2-гідроксипіридин:

КОН; і

-Н,

калій 2-піридинолят

2-гідроксипіридин; 2-піридинол

реакції відновлення та окиснення. Відновлення. Піридиновий цикл порівняно з бензеновим відновлюється легше. Залежно від природи відновників та умов гідру­вання утворюються різні продукти. При відновленні піридину воднем у момент виділення (металічний натрій у етанолі) або воднем над платиновим, паладієвим або родієвим каталізатором утворюється піперидин. За досить жорстких умов, наприклад, при високотемпературному каталітичному гідруванні, відбувається відновне розщеплення піридинового кільця по зв'язку C—N з утворенням 1-пен-танаміну.

+ С₂Н₅ОН)

ЗН₂ (Рі; Рсі або Юі)

4Н₂ (N1; 180 °С)

СН 2 СН₂ СН₂ СН₂ СН₂

1-пентанамін

Окиснення. Піридинове кільце стійке до дії окисників. Алкілпіридини, подібно до алкілбензенів, окиснюються досить легко, утворюючи відповідні піридинкарбонові кислоти.

Р-піколін

нікотинова кислота

Під дією пероксикислот піридиновий цикл окиснюється по атому Нітрогену з утворенням N-оксидів (N-окиснення):

+ сн₃-с(

о-н

пероксиоцтова кислота

О"

піридин-Т^-оксид

Піридин-N-оксид і його похідні досить легко відновлюються до вихідних піри-динів. як відновні агенти частіше використовують галогеніди фосфору(III).

П'яти-та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи

г

+ РС1,

N

+ РОСІ,

Піридин-N-оксид, на відміну від піридину, більш активний у реак­ціях електрофільного заміщення. це зумовлено деяким електронодонор-ним ефектом атома Оксигену. На атомах Карбону в а- і у-положеннях молекули піридин-N- оксиду, унаслідок зміщення електронної густини від атома Оксигену в кільце, електронна густина підвищена порівняно з піридином.

Так, піридин-N-оксид вступає в реакцію нітрування набагато легше, ніж піри­дин. При нітруванні нітратною кислотою або калій нітратом у сульфатній кислоті з високим виходом утворюється 4-нітропіридин-N-оксид.

N0,

НО—

-Н₂0

4-нітрошридин-К-оксид

Оскільки заміщений N-оксид може бути відновлений до відповідного піриди­ну, цю реакцію використовують для добування у-заміщених піридину.

РС1,

-РОСІ,

N0,

N0,

8Н;№

-ЗН₂О

на

-н>го₂

4-штропіридин

N11

4-хлоропіридин-ІЧ-оксид

4-хлоропіридин

Алкілювання та ацилювання N- оксидів перебігає по атому Оксигену з утво­ренням солей N-алкокси- і N-ацилоксипіридинію відповідно.

Глава 32

О—С

,0

сн,

Сґ

К-метоксипіридиній йодид

М-ацетоксипіридиній хлорид

Реакції N-оксидів з нуклеофільними реагентами проходять аналогічно піриди­ну, тобто переважно в положенні 2.

НАЙВАЖЛИВІШІ ПОХІДНІ ПІРИДИНУ

Піколіни. Піколінами називають монометильні похідні піридину. Розрізняють а-піколін (2-метилпіридин), Р-піколін (3-метилпіридин) і у-піколін (4-метилпі-ридин).

СН,

N

а-піколін Р-піколін у-піколін

Піколіни — безбарвні рідини з неприємним піридиноподібним запахом, добре розчиняються у воді та органічних розчинниках. Температура кипіння а-піколіну — 129,5°C, Р-піколіну — 144°C, у-піколіну — 145,4°С.

Хімічні властивості піколінів і піридину подібні. як і піридин, метилпіриди-ни утворюють солі із сильними кислотами та алкілгалогенідами, окиснюються пероксикислотами до N- оксидів, відновлюються воднем у присутності Pt або Pd з утворенням похідних піперидину. Під дією окисників — KMnО₄, HNO₃ або киснем повітря в присутності V₂O₅ а-, Р- і у-піколіни окиснюються відповідно до піридинкарбонових кислот — піколінової, нікотинової та ізонікотинової кислот (див. с. 570).

[ 1

N

піколіни

піридинкарбонові кислоти

Унаслідок електроноакцепторного впливу гетероатома в молекулах а- і у-ттіколінів атоми Гідрогену метильних груп мають підвищену рухливість. Саме тому в процесі депротонування аніони, які утворюються, стабілізуються шляхом делокалізації негативного заряду по кон'югованій системі, яка включає гетероатом:

П'яти-та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи

Тому а- і у-піколіни, на відміну від Р-піколіну, вступають у реакцію конденса­ції з альдегідами та кетонами, при дії натрій аміду NaNH₂ або феніллітію C₆H₅Li утворюють метал органічні сполуки, взаємодією яких з алкілгалогенідами одержу­ють гомологи піридину.

С₆Н₅—С^ ; 2пС1₂; 180 °С

н

Ч СН--- СН СгНд

1 - (а-піридил)-2-фенілетен; о. -стирилшридин

гШ,

-гга₃

сн₂—сн₃

піридил-2-метилнатрій 2-етилпіридин

Піколіни використовують в органічному синтезі. а-Піколіни застосовують у виробництві пестицидів, Р- і у-піколіни — для одержання нікотинової та ізо-нікотинової кислот відповідно (див. с. 576).

Гідроксипіридини(оксипіридини, піридиноли). Залежно від положення гід-роксигрупи в піридиновому циклі розрізняють а-гідроксипіридин (2-гідрокси-піридин, 2-піридинол), Р-гідроксипіридин (3-гідроксипіридин, 3-піридинол), у-гідроксипіридин (4-гідроксипіридин, 4-піридинол).

он ,он

он

а-гідроксипіридин р-гідроксипіридин у-гідроксипіридин

Гідроксипіридини — безбарвні кристалічні речовини (т. пл. 2-гідроксипіриди-ну — 107°C, 3-гідроксипіридину — 130°C, 4-гідроксипіридину — 151°C), легко розчиняються в етанолі, ацетоні, помірно — у воді, обмежено — у діетиловому етері та бензені.

а- і у-Гідроксипіридини — таутомерні сполуки. Вони існують у двох таутомерних формах — гідрокси- та оксоформі. У водному розчині ці сполуки перебувають переважно в оксо-, або так званій піридоновій, формі, у неполярних розчинниках та в газовій фазі переважає гідроксиформа.

'.О—Н ГОх

—Н

2-гідроксипіридин (гідроксиформа)

Р-Гідроксипіридин у водному розчині існує в нейтральній і біполярній формах, які знаходяться в співвідношенні 1:1.

Глава 32

О"

нейтральна форма

н

біполярна форма

Гідроксипіридини — біфункціональні сполуки. По гетероатому вони виявля­ють властивості піридину, по гідроксигрупі — властивості фенолу. Фенольний характер найбільш виражений у 3-гідроксипіридину, гідроксильна група якого не кон'югована з гетероатомом. Так, усі гідроксипіридини утворюють з водним розчином ферум(III) хлориду типове для фенолів пурпурне забарвлення (у 2-і 4-гідроксипіридинів колір менш інтенсивний, ніж у 3-гідроксипіридину). Реакції електрофільного заміщення (нітрування, сульфування, бромування) у 2- і 4-гідро-ксипіридинів проходять у положеннях 3 і 5, що є |3-положеннями піридинового циклу, та орто-, пара -положеннями відносно гідроксигрупи. 3-Гідроксипіридин вступає в аналогічні реакції S_Е в положенні 2.

.

.

ОН

ОН

он

2- і 4-Гідроксипіридини з алкілгалогенідами утворюють ^N-алкілпіридони, а 3-гідроксипіридин — солі ^N-алкілпіридинію:

ОН

-ні

О

ОН

СН₃-І

Сн,

Сн,

2-піридинол

ІЧ-метил-2-шридон 3-піридинол

К-метил-3-гідрокси-піридиній йодид

Багато похідних гідроксипіридинів використовуються в медицині. Представник цієї групи сполук— піридоксин [3-гідрокси-4,5-ди(гідроксиметил)-2-метилпіридин] (вітамін B₆).

Вітамін B₆ міститься в неочищених зернах злаків, в овочах, м'ясі, рибі, молоці, яєчному жовтку тощо. Він відіграє важливу роль в обміні речовин. В організмі піридоксин перетворюється в піридоксаль-5-фосфат, який з деякими білками утворює піридоксалеві ферменти, що здійснюють декарбоксилювання та переамі-нування амінокислот. Використовується піридоксин у вигляді солі з хлоридною

кислотою при В₆-гіповітамінозі, токсикозах, анеміях, лей-копеніях і захворюваннях нервової системи.

амінопіридини.Залежно від положення аміногрупи в пі­ридиновому циклі розрізняють а-амінопіридин (2-амінопі-ридин, 2-піридинамін), Р-амінопіридин (3-амінопіридин, 3-піридинамін) і у-амінопіридин (4-амінопіридин, 4-піри-динамін).

П'яти- та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи

Амінопіридини — безбарвні кристалічні речовини (т. пл. а-амінопіридину — 58°C, Р-амінопіридину — 64°C, у-амінопіридину — 159°C), легко розчиняються у воді, етанолі, діетиловому етері та інших органічних розчинниках.

]ЧН₂ N N

а-амшопіридин р-амінопіридин у-аміноігіридин

Амінопіридини — сильніші основи, ніж піридин і анілін. Вони містять у своєму складі два основних центри — атом Нітрогену піридинового циклу та атом Нітро­гену аміногрупи. Разом з тим а- і у-аміїїопіридини, на відміну від Р-аміїїопіридину, утворюють солі тільки з одним еквівалентом мінеральної кислоти (по гетероатому). це зумовлено тим, що в молекулах а- і у-аміїюпіридинів аміногрупа перебуває в кон'югації з гетероатомом і значною мірою втрачає основні властивості, беручи участь у делокалізації позитивного заряду катіона піридинію, який утворюється.

+ на

сг

4-амінопіридин 4-амінопіридиній хлорид

У молекулі Р-аміїюпіридину аміногрупа не кон'югована з гетероатомом, тому солеутворення проходить по двох основних центрах.

V*

+ 2НС1

н

2СҐ

З-амшопіридин

З-амшопіридин дигідрохлорид; 3-амошопіридиній дихлорид

а- і у-Амінопіридини — таутомерніречовини. Вони існують у двох таутомерних формах — амінній та імінній. Більш стійкою є аміноформа.

а - амшошридин
(стінна форма) (імінна форма)

у- амшопіридин
(амінна форма) (імінна форма)

Реакційна здатність амінопіридинів залежить від положення аміногрупи в піри­диновому кільці. 3-Амінопіридин виявляє властивості, характерні для ароматичних амінів. За участі аміногрупи він вступає в реакції алкілювання, ацилювання, діазо-

Глава 32

тування. 2- і 4-Aмінопіридини в звичайних умовах солей діазонію не утворюють, з галогеналканами реагують по атому Нітрогену піридинового кільця.

N

Г

2-аміно-1 -метил-шридиній йодид

Для амінопіридинів характерні реакції електрофільного заміщення по піридино­вому кільцю (сульфування, галогенування, нітрування). а-Амінопіридин у реакціях S_Е утворює продукти заміщення переважно в положенні 5, Р-амінопіридин — у по­ложенні 2, у-амінопіридин — у положенні 3.

КН₂ 1 ,Е

Е

Таким чином, електрофільне заміщення проходить в орто- або пара -положеннях відносно аміногрупи.

Амінопіридини використовують в синтезі лікарських засобів.

Піридинкарбонові кислоти. Залежно від положення карбоксильної групи в піридиновому циклі розрізняють а-, Р- і у-піридинкарбонові кислоти. а-Піридинкарбонову кислоту (2-піридинкарбонову кислоту) частіше називають піколіновою кислотою, Р-піридинкарбонову (3-піридинкарбонову) — нікотиновою, у-піридинкарбонову (4-піридинкарбонову) — ізонікотиновою.

СООН

хоон

піколінова кислота

нікотинова кислота

ізонікотинова кислота

Піридинкарбонові кислоти — безбарвні кристалічні речовини (т. пл. пі-колінової кислоти — 136—137 °C, нікотинової — 236—237 °C, ізонікотино-вої — 323—325 °C).

Піридинкарбонові кислоти є біфункціональними сполуками. По карбоксильній групі вони утворюють солі, галогенангідриди, естери, аміди, гідразиди та інші функціональні похідні. По піридиновому кільцю проходять реакції, властиві пі­ридину. Унаслідок наявності в структурі молекул кислотного та основного центрів піридинкарбонові кислоти — амфотерні сполуки.

ХООН

СООН

СІ"

натрій нікотинат

3-карбоксипіридиній хлорид

П'яти- та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи

У кристалічному стані і частково в розчинах вони існують у вигляді внутріш­ньої солі (цвітер-іонів).

Н

Поиск по сайту: