Значение пиррола и его соединении

Пятичленные гетероциклы

Пиридин

Азотсодержащее гетероциклическое соединение. Его особенности:

1) это шестичленное гетероциклическое соединение с одним гетероатомом азота в цикле:

2) это бесцветная жидкость с неприятным запахом, хорошо растворимая в воде;

3) пиридин и его гомологи содержатся в каменноугольной смоле, которая и служит источником их получения;

4) на основании структурной формулы можно высказать двоякое суждение о свойствах пиридина;

5) наличие двойных связей в молекуле указывает на его высокую реакционноспособность, а сходство по строению с бензолом позволяет предположить, что вещество обладает большой химической способностью;

6) пиридин также имеет и много общего с бензолом по строению и свойствам.

В молекуле бензола каждый атом углерода, находясь в состоянии sр²-гибридизации, три электрона затрачивает на образование δ-связей и один электрон – на образование общего для молекулы π-облака (при боковом перекрывании облаков шести р -электронов). В молекуле пиридина одну группу СН заменяет атом азота, и он «поставляет» два электрона на установление δ-связей с двумя соседними углеродными атомами и один электрон – в систему π-облака, при этом, как и в молекуле бензола, образуется устойчивый секстет электронов. У атома азота остается после этого еще пара свободных электронов;

7) пиридин, как и бензол, устойчив по отношению к окислителям: он не обесцвечивает раствор перманганата калия даже при нагревании;

8) пиридин нитруется, реакция идет в более жестких условиях, чем у бензола, образуется нитропиридин:

1. Основные свойства. Пиридин — более слабое основание, чем алифатические амины. Его водный раствор окрашивает лакмус в синий цвет:

При взаимодействии пиридина с сильными кислотами образуются соли пиридиния:

2. Ароматические свойства. Подобно бензолу, пиридин вступает в реакции электрофильного замещения, однако, его активность в этих реакциях ниже, чем бензола, из-за большой электроотрицательности атома азота. Пиридин нитруется при 300 ° С с низким выходом:

Атом азота в реакциях электрофильного замещения ведет себя как заместитель 2-го рода, поэтому электрофильное замещение происходит в мета- положение.

В отличие от бензола пиридин способен вступать в реакции нуклеофильного замещения, поскольку атом азота оттягивает на себя электронную плотность из ароматической системы и орто-пара- положения по отношению к атому азота обеднены электронами. Так, пиридин может реагировать с амидом натрия, образуя смесь орто- и пара- аминопиридинов (реакция Чичибабина):

Пиррол

Пятичленный гетероцикл с одним атомом азота.

При рассмотрении электронного строения молекулы пиррола видно, что электронная пара пиррольного азота участвует в образовании шестиэлектронной структуры, поэтому этот азот практически не обладает основными свойствами.

Пиррол — жидкость без цвета, t_кип=130°С. Пиррол на воздухе окисляется и при этом темнеет.

Значение пиррола и его соединении

Пиррол — важный продукт для получения пирролидина путем каталитического гидрирования. Огромное значение в жизни растений и животных имеет ядро пиррола, которое является составной частью гемоглобина и хлорофилла.

Соединения с пятичленным циклом. Пиррол C₄H₄NH - пятичленныи гетероцикл с одним атомом азота.

Ароматическая система содержит шесть p -электронов (по одному от четырех атомов углерода и пара электронов атома азота). В отличие от пиридина электронная пара атома азота в пирроле входит в состав ароматической системы, поэтому пиррол практически лишен основных свойств.

Пиррол — бесцветная жидкость с запахом, напоминающим запах хлороформа. Пиррол слабо растворим в воде (< 6%), но растворим в органических растворителях. На воздухе быстро окисляется и темнеет.

Пиррол получают конденсацией ацетилена с аммиаком:

или аммонолизом пятичленных циклов с другими гетероатомами (реакция Юрьева):

Сильные минеральные кислоты могут вытягивать электронную пару атома азота из ароматической системы, при этом ароматичность нарушается и пиррол превращается в неустойчивое соединение, которое сразу полимеризуется. Неустойчивость пиррола в кислой среде называется ацидофобностью.

Пиррол проявляет свойства очень слабой кислоты. Онреагирует с калием, образуя пиррол-калий:

Пиррол, как ароматическое соединение, склонен к реакциям электрофильного замещения, которые протекают преимущественно у a -атома углерода (соседнего с атомом азота).

При гидрировании пиррола образуется пирролидин — циклический вторичный амин, проявляющий основные свойства:

азвание	Пиррол	Пиридин
Формула	C4H5N, C4H4NH	C5H5N
Значение	Пиррольные ядра входят в состав порфина – соединения, лежащего в основе гемоглабина и хролофилла.	Производные пиридина широко распространены в природе и играют важную роль в функционировании живых организмов. Ядро этого гетероцикла создается в витамине В1, некоторых антибиотиках, пиримидинованых основаниях.
Строение	1) SP2 – гибридизация у атомов углерода. 2) образуется ароматическое кольцо. 3) атом водорода азота подвижен и способен замещаться.	1) SP2 – гибридизация у атомов углерода. 2) образуется ароматическое кольцо. 3) На атоме азота – неподеленная электронная пара.
Вывод:   Химические свойства	пиррол – кислота ароматического характера. I. Как кислота 2C4H4N H +2K —> 2C4H4NK+H2 пиррол карий II. Как ароматическое соединение: а) замещение C4H4NH+4I2 —> C4I4NH++4 HI тетроиод пиррол б) присоединение C4H4NH+H2 —> пирролидин	пиридин – азотистое основание ароматического характера. I. Как основание ·C5H5N+H2O —> [C5H5NH]OH гидроксид пиридина ·C5H5N+HCE —> [C5H5NH]CE хлорид пиридина II. Как ароматическое соединение: а) замещение C5H5N+H2SO4 —> [C5H4N]HSO3+H2O сульфопиридин C5H5N+HNO3 —> [C5H4N]NO2+H2O нитропиридин б) присоединение C5H5N+3H2 —> C5H11N пипиридин

Пиррол, как p -избыточный гетероцикл, легко вступает в реакции электрофильного замещения. Активность пиррола по отношению к электрофилам выше, чем у бензола, и близка к активности анилина и фенола. Электрофильное замещение направляется преимущественно в положение 2. Из-за ацидофобности пиррола S_E-реакции проводятся в отсутствии кислот.