Діазинами називають шестичленні гетероароматичні сполуки, які містять як гетероатоми два атоми Нітрогену піридинового типу, а також бі- і поліциклічні сполуки, що включають діазиновий цикл.
Існує три ізомерних діазини — піридазин (1,2-діазин), піримідин (1,3-діазин) і піразин (1,4-діазин).
Глава 32
СІ
піридазин піримідин піразин
За будовою і властивостями ці сполуки багато чим нагадують піридин. Подібно до піридину, молекули піридазину, піримідину і піразину мають у своєму складі замкнену кон'юговану систему із шести я-електронів і виявляють ароматичний характер. Неподілені пари електронів атомів Нітрогену не беруть участі в кон'югації і надають діазинам основних властивостей. Через взаємний дезактивуючий вплив атомів Нітрогену один на одного піридазин, піримідин і піразин — слабші основи, ніж піридин (рKВН+ піридазину у воді — 2,33; піримідину — 1,3; піразину — 0,6; піридину — 5,25). Тому діазини, незважаючи на наявність двох основних центрів, утворюють солі тільки з одним еквівалентом мінеральної кислоти.
N
№ II +
Н28О4
N
,
нзо:
піримідин
піримідиній гідросульфат
Наявність у структурі молекул піридазину, піримідину та піразину двох атомів Нітрогену піридинового типу приводить до значного зниження електронної густини на атомах Карбону діазинового циклу. Тому діазини характеризуються дуже низькою реакційною здатністю в реакціях SЕі, навпаки, високою активністю в реакціях SN. Реакції електрофільного заміщення можливі тільки тоді, коли діазиновий цикл активований електронодонорними групами (—NH2, —OH тощо).
ПІРИДАЗИН (1,2-ДІАЗИН)
Піридазин — безбарвна рідина зі слабким запахом (т. кип. 207°С), розчинна у воді, в етанолі, у бензені, діетиловому етері, не розчиняється в петролейному ефірі.
Піридазин і його похідні добувають конденсацією гідразину з насиченими або ненасиченими 1,4-дикарбонільними сполуками.
Х\/Пч ____ XI
нсг ^с^
о
г
V
м
малеїндіальдегід
шридазин
.
' 2*4
чо
о
-2Н2О
н2с'
-сн,
,
к
Перевага синтезів з ненасиченими 1,4-дикарбонільними сполуками полягає в тому, що продукт, який утворюється, не потребує подальшого окиснення.
Піридазин — слабка основа. З кислотами (хлоридною, пікриновою) та алкіл-галогенідами піридазин утворює солі лише за участі одного атома Нітрогену.
П'яти-та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи
н
СГ
піридазиній хлорид
К-метилггіридазиній йодид
У реакції електрофільного заміщення піридазин вступає дуже важко. Здійснити реакції нітрування, сульфування, галогенування практично не вдається. Під дією пероксикислот піридазин окиснюється, утворюючи N-оксид:
СНзСОООН
-сн3соон
О"
піридазин-Т^-оксид
При відновленні піридазину натрієм у спиртовому розчині або каталітичному гідруванні розкривається цикл, і утворюється тетраметилендіамін.
-^-*- н2к— сн2— сн2— сн2— сн2— кн2
тетраметилендіамін
Похідні піридазину використовують як лікарські препарати та гербіциди. Так, піридазиновий цикл міститься в структурах лікарського препарату антибактеріальної дії — сульфапіридазину, і гербіциду — феназону, який використовують для знищення бур'янів на полях цукрових буряків.
Способи добування.Піримідин і його похідні найчастіше одержують 2І) конденсацією сечовини або тіосечовини з 1,3-дикарбонільними сполуками.
N Так, при взаємодії малонового естеру із сечовиною в присутності натрій етоксиду утворюється похідна піримідину — барбітурова кислота, що існує в оксо-та гідроксиформі.
О.
,с=о
—ос2н5
-2С2Н5ОН'
малоновий естер
Глава 32 596 Г
ОН НО
—► Н2СС = О ^^г НС С—ОН
Чс—>/ с=к
о/ н но
оксоформа іідроксиформа
барбітурова кислота
Для добування піримідину барбітурову кислоту дією фосфор трихлороксиду або пентаоксиду перетворюють на 2,4,6-трихлоропіримідин (у реакцію вступає гідроксиформа), який потім відновлюють.
Фізичні властивості.Піримідин — безбарвна кристалічна речовина (т. пл. 22,5 °С), легкорозчинна у воді, в етанолі, у діетиловому етері.
хімічні властивості.За хімічними властивостями піримідин подібний до піридину, але, як і інші діазини, характеризується більш низькою реакційною здатністю. Незважаючи на наявність у молекулі піримідину двох основних центрів, у реакціях з мінеральними кислотами він утворює солі за участі лише одного атома Нітрогену:
№
II + НС1
N
сг
піримідиній хлорид
Через електроноакцепторний вплив двох атомів Нітрогену піримідин прак тично не вступає в реакції електрофільного заміщення. Але якщо піримідиновий цикл активований одним або кількома електронодонорними замісниками (—NH2, —OH, —SH тощо), можливі реакції електрофільного заміщення (нітрування, галогенування, сульфування, нітрозування) переважно в положенні 5: ОН ОН
Нуклеофільні реагенти атакують у молекулах піримідину та його похідних електронодефіцитні положення 2, 4 та 6. Так, при взаємодії 4-метилпіримідину з натрій амідом у середовищі рідкого амоніаку утворюються моно- і діамінопохідні піримідину:
NаNН2;NНз
4-метилпіримідин
2-аміно-4-метилтримідин
2,4-дшміно-б-метилтримідин
Нуклеофільне заміщення в ряду піримідинів часто супроводжується розкриттям циклу.
найважливіші похідні піримідину.Серед похідних піримідину важливу біологічну роль виконують гідрокси- і амінопіримідини. Вони входять до складу нуклеїнових кислот, вітамінів, антибіотиків, лікарських препаратів і т. ін.
Барбітурова кислота (2,4,6-тригідроксипіримідин) — безбарвна кристалічна речовина (т. пл. 245°С), малорозчинна у воді та етанолі, добре розчиняється в діетиловому етері.
но
ОН
он
Барбітурову кислоту добувають конденсацією сечовини з малоновим естером (див. с. 495). Тому її можна розглядати як циклічний уреїд малонової кислоти (див. с. 595). Барбітурова кислота — таутомерна сполука, в якій одночасно виявляють два види таутомерії — кето-енольну і лактам-лактимну. Кето-енольна таутомерія зумовлена міграцією протона Н+ метиленової групи, а лактам-лактимна — груп