2.1. Реакции электрофильного присоединения к атому азота
В гетероциклических соединениях, содержащих иминовый фрагмент (C=N) как составную часть структуры — пиридинах, хинолинах, изохинолинах, 1,2- и 1,3-азолах и других, неподелённая электронная пара атома азота не включена в ароматическую π-систему (разд. 1.2.) и, следовательно, способна к взаимодействию с электрофильными реагентами аналогично простым аминам. Другими словами, такие гетероциклические соединения проявляют свойства оснований и способны присоединять протон и другие электрофилы по атому азота. Образующиеся при этом соли могут быть выделены.

В случае обратимых реакций присоединения, например, протонирования, положение равновесия определяется значением pKa гетероциклического соединения [1] и зависит от заместителей, присутствующих в гетероцикле. Электронодонорные заместители увеличивают основность, а электроноакцепторные понижают силу основания. Значения pKa простых производных пиридина близко к 5, основность 1,2- и 1,3-азолов зависит от характера второго гетероатома, а для пиразола и имидазола, содержащих два атома азота, значение pKa равно соответственно 2,5 и 7,1.
Нуклеофильность атома азота иминного фрагмента коррелирует с основностью, хотя и не всегда. Заместители у атома углерода, соседнего с иминым атомом азота, могут оказывать существенное влияние на лёгкость протекания реакции с алкилгалогенидами, приводящей либо к образованию соответствующих N+-алкильных солей [2], либо N+H-солей в результате 1,2-элиминирования молекулы галогеноводорода. Показано, что скорость реакции N-алкилирования уменьшается в 3 раза за счёт стерического взаимодействия при введении одной метальной группы в α-положение к атому азота пиридина, а введение двух метальных групп в положения 2 и 6 уменьшает скорость реакций алкилирования в 12-40 раз [3].
Экстремальный случай — 2,6-ди-трет-бутилпиридин, который не алкилируется метилиодидом даже при повышенном давлении; метилирование такого производного пиридина может быть осуществлено при использовании чрезвычайно реакционноспособного метилового эфира фторсульфоновой кислоты при высоком давлении [4]. Количественная оценка реакционной способности атома азота определяется как стерическими (особенно при наличии заместителя в α-положении), так и электронными эффектами: так, 3-метилпи-ридин реагирует быстрее (х 1,6) незамещённого пиридина, а 3-хлорпиридин — медленнее (х 0,14). Заместители в пери-положении оказывают существенное влияние на скорость реакции с метилодидом: так, скорости реакции пиридина, изохинолина (отсутствует атом водорода в пери-положении), хинолина и 8-метилхинолина равны соответственно 50,69,8 и 0,008.
На скорость образования четвертичных солей оказывают влияние также и другие факторы. Например, все диазины взаимодействуют с метилиодидом медленнее, чем пиридин. Пиридазин, хотя и представляет собой наиболее слабое среди диазинов основание по сравнению с пиридином (pKa 2,3), реагирует с метилиодидом быстрее, чем другие диазины. Связано это с проявлением «α-эффекта», то есть увеличением нуклеофильности в результате взаимного отталкивания неподелённых пар электронов двух непосредственно связанных атомов азота [5]. Скорости реакций с метилиодидом пиридазина, пиримидина и пиразина относительно пиридина составляют 0,25,0,044 и 0,036 соответственно.
2.1. Реакции электрофильного присоединения к атому азота
Список литературы к главе 2
Глава 2
- 2. Реакционная способность ароматических гетероциклических соединений
- 2.1. Реакции электрофильного присоединения к атому азота
- 2.2. Реакции электрофильного замещения при атому углерода
- 2.2.1. Механизм ароматического электрофильного замещения
- 2.2.2. Шестичленные гетероциклические соединения
- 2.2.3. Пятичленные гетероциклические соединения
- 2.3. Реакции нуклеофильного замещения при атоме углерода
- 2.3.1. Механизм реакции ароматического нуклеофильного замещения
- 2.3.2. Шестичленные гетероциклические соединения
- 2.3.3. Викариозное нуклеофильное замещение
- 2.4. Реакции радикального замещения при атоме углерода
- 2.4.1. Реакции гетероциклических соединений с нуклеофильными радикалами. Реакция Минисци
- 2.4.2. Реакции с электрофильными радикалами
- 2.5. Депротонирование атома азота
- 2.6. Металлоорганические производные
- 2.6.1. Литийорганические производные
- 2.6.1.1. Прямое литиирование (депротонирование при атоме углерода)
- 2.6.1.2. Обмен атома галогена
- 2.6.1.3. Литиирование пятичленных гетероциклических соединений
- 2.6.1.4. Литиирование шестичленных гетероциклических соединений
- 2.6.2. Магнийорганические производные
- 2.6.3. Бор-, кремний- и оловоорганические реагенты
- 2.6.3.1. Синтез
- 2.6.3.2. Реакции
- 2.6.4. Цинкорганические производные
- 2.6.5. Металлирование боковой цепи шестичленных гетероциклических соединений («латеральное металлирование»)
- 2.6.6. Металлирование боковой цепи пятичленных гетероциклических соединений
- 2.7. Реакции, катализируемые палладием
- 2.7.1. Основные процессы с участием палладийорганических соединений
- 2.7.1.1. Согласованные реакции
- 2.7.1.2. Ионные реакции
- 2.7.2. Реакции, катализируемые палладием, в химии гетероциклических соединений
- 2.7.2.1. Реакция Хека
- 2.7.2.2. Реакции сочетания
- 2.7.2.3. Реакции карбонилирования
- 2.7.2.4. Синтез бензоконденсированных гетероциклических соединений
- 2.8. Окисление и восстановление гетероциклических соединений
- 2.9. Биологические процессы в химии гетероциклических соединений
Дополнительно:
Описаны синтез, свойства и строение комплексонов и комплексонатов металлов, ...
Пластмассы со специальными свойствами Сборник научных трудов содержит статьи, посвящённые современным проблемам химии ...
За сто лет со времени открытия Д. И. Менделеевым периодического закона химических ...
Сборник задач и упражнений по химии Учебное пособие составлено по программе средней школы, утверждённой ...