Литература к главе 5

Глава 5. Упражнения повышенной сложности

1. Предложите структуры продуктов следующих превращений:
а) C₇H₈N₂O₃, полученного при взаимодействии 3-этоксипиридина со смесью дымящей HNO₃ и концентрированной H₂SO₄ при 100 °C;
б) C₆H₄BrNO₂, полученного при взаимодействии 4-метилпиридина сначала с Br₂/H₂SO₄олеум, а затем с горячим KMnO₄.

2. Предложите структуру соединения C₉H₁₅N₃, полученного взаимодействием пиридина с калиевой солью Me₂N(CH₂)NH₂.

3. Предложите структуру продуктов следующих реакций:
а) 2-хлорпиридина с гидразином → C₅H₇N₃ (1) и водой → C₅H₅NO (2),
б) 4-нитропиридина с водой при 60 °C → C₅H₅O.

4. Предложите структуры соединений, образующихся в реакциях 4-хлорпиридина с метоксидом натрия → C₆H₇NO (А), затем с метилиодидом → C₇H₁₀INO и далее при нагревании при 185 °C → C₆H₇NO, изомерное А.

5. Обработка 4-бромпиридина NaNH₂ в NH₃ (жидк.) даёт два соединения (изомеры C₅H₆N₂), а реакция с метоксидом приводит только к одному соединению C₆H₇NO. Какие соединения и в чём их различие?

6. Напишите структуры соединений, образования которых можно ожидать в результате следующих последовательных превращений:
а) 4-диизопропиламинокарбо-нилпиридин с изопропиламидом лития, затем с бензофеноном, затем с горячей кислотой → C₁₉H₁₃NO₂;
б) 2-хлорпиридина с изопропиламидом лития, затем с йодом → C₅H₃ClNI;
в) 3-фторпиридина с изопропиламидом лития, затем с ацетоном → C₈H₁₀FNO;
г) 2-бромпиридина с бутиллитием при −78 °C, затем хлортриметилстаннан → C₈H₁₃NSn.

7. Кристаллическое твёрдое вещество C₉H₁₁BrN₂O₃ образуется при реакции 2-метил-5-нитропиридина с бромацетоном, а последующая обработка NaHCO₃ приводит к соединению C₉H₈N₂O₂ — предложите строение этого соединения и напишите механизм процесса.

8. Если соль C₉H₁₃IN⁺I^-, получаемую при взаимодействии пиридина с 1,4-дииодбутаном, обрабатывают Bu₃SnH в присутствии азобисизобутиронитрила. Образуется новая соль C₉H₁₂N⁺I^-, в спектре ПМР которой проявляется синглет четырёх ароматических протонов. Предложите структуры обеих солей и механизм образования последней.

9. Предложите структуру соединения C₆H₁₁NO₃, образующегося из 4-метил-2-пиридона в результате следующей последовательности превращений: облучение при 310 нм и обработка O₃/MeOH/ −78 °C, затем NaBH₄.

10. Предложите структуры соединений, образующихся на каждой стадии в следующих превращениях: 4-метилпиридин реагирует с NaNH₂ → C₆H₈N₂, затем с NaNO₂/H₂SO₄ при 0 °C → 20 °C → C6H7NO, затем с метоксидом натрия и метилиодидом → C₇H₉NO и, наконец, с KOEt/(CO₂Et)₂ → C₁₁H₁₃NO₄.

11. Нитрование анилина обычно невозможно, тогда как нитрование 2- и 4-аминопиридинов может быть легко проведено. Почему?

12. При взаимодействии 3-гидроксипиридина с 5-бромпентеном-1 образуется кристаллическая соль C₁₀H₁₄NBrO. При обработке этой соли мягким основанием образуется диполярное соединение C₁₀H₁₃NO, которое при нагревании превращается в нейтральный неароматический изомер. Предложите структуры образующихся соединений.

13. Объясните относительно лёгкое декарбоксилирования пиридин-2-уксусной кислоты. Какое органическое соединение при этом образуется?

14. Предложите структуру соединения C₁₄H₂₂N₂O₅, образующегося при взаимодействии 4-винилпиридина с диэтилацетамидомалонатом [AcNH(CO₂Et)₂] и основанием.

15. Напишите структуры соединений, образующихся в следующих реакциях:
а) 2,3-диметилпиридин с бутиллитием, затем с дифенилдисульфидом → C₁₃H₁₃NS;
б) 2,3-диметилпиридин с N-бромсукцинимидом, а затем с PhSH → C₁₃H₁₃NS [изомерное продукту реакции (а)].

16. Предложите структуры изомерных соединений C₇H₆N₂O (образующихся в соотношении 4:3) при взаимодействии иодметилата 3-цианопиридина со щелочным феррицианидом калия.

17. Предскажите положения, в которые будет вступать дейтерий, при взаимодействии иодида 1-бутилпиридиния с NaBD₄ в EtOH; главным образом при этом образуется 1-бутил-1,2,5,6-тетрагидропиридин.

18. Предложите структуры промежуточных соединений и конечного продукта следующей последовательности превращений: пиридин взаимодействует с метилхлороформиатом и боргидридом натрия → C₇H₉NO₂, затем при облучении образуется изомер, у которого в спектре ЯМР присутствуют сигналы только двух олефиновых протонов.

19. При нагревании N-оксида пиридина с конц. H₂SO₄ и конц. HNO₃ образуется соединение C₅H₄N₂O₃; при его взаимодействии с PCl₃, а затем с H₂/Pd-C последовательно образуются соединения C₅H₄N₂O₂ и C₅H₆N₂. Предложите структуры этих трёх соединений.

20. Предложите структуру циклического соединения C₁₈H₂₁NO₄, образующегося при взаимодействии аммиака, фенилацетальдегида (PhCH₂CH=O) и 2 мольных эквивалентов метилового эфира ацетоуксусной кислоты. Каким образом полученное соединение можно превратить в пиридин?

21. 2,3-Дигидрофуран реагирует с акролеином, давая соединение C₇H₁₀O₂, реакция этого соединения с водн. H₂NOH/HCl даёт пиридин C₇H₉NO. Предложите структуры этих соединений.

22. Какие пиридины или пиридоны образуются в следующих реакциях:
a) H₂NCOCH₂CN (цианацетамид) с (1) EtCOCH₂CO₂Et, (2) 2-ацетилциклогексаноном, (3) этилпропиолатом;
б) MeC(NH₂) = CHCO₂Et (этиловый эфир 3-аминокротоновой кислоты) с (1) бутин-3-оном-2, (2) MeCOC(CO₂Et)=CHOEt?

23. При обработке натриевой соли формилацетона (MeCOCH=CHO^- Na⁺) аммиаком образуется пиридин C₈H₉NO. Предложите структуру и объясните региохимию процесса.

Глава 5

• 5. Пиридины: реакции и методы синтеза
• 5.1. Реакции с электрофильными реагентами
• 5.1.1. Присоединение к атому азота
• 5.1.1.1. Протонирование атома азота
• 5.1.1.2. Нитрование по атому азота
• 5.1.1.3. Аминирование по атому азота
• 5.1.1.4. Окисление атома азота
• 5.1.1.5. Сульфирование по атому азота
• 5.1.1.6. Галогенирование по атому азота
• 5.1.1.7. Ацилирование по атому азота
• 5.1.1.8. Алкилирование по атому азота
• 5.1.1.9. Реакции комплексообразования
• 5.1.2. Реакции замещения при атоме углерода
• 5.1.2.1. Протонный обмен
• 5.1.2.2. Нитрование
• 5.1.2.3. Сульфирование
• 5.1.2.4. Галогенирование
• 5.1.2.5. Ацетоксимеркурирование
• 5.1.2.6. Реакции замещения в пиридинах, содержащих активированный атом азота и кислородсодержащие заместители
• 5.2. Реакции с окислителями
• 5.3. Реакции с нуклеофильными реагентами
• 5.3.1. Нуклеофильное замещение атома водорода
• 5.3.1.1. Алкилирование и арилирование
• 5.3.1.2. Аминирование
• 5.3.1.3. Гидроксилирование
• 5.3.2. Нуклеофильное замещение хорошо уходящих групп
• 5.4. Реакции с основаниями
• 5.4.1. Депротонирование при атоме углерода
• 5.5. Реакции c-металлированных пиридинов
• 5.5.1. Литий- и магнийорганические производные
• 5.5.2. Реакции, катализируемые палладием
• 5.6. Реакции со свободными радикалами, реакции пиридил-радикалов
• 5.6.1. Галогенирование
• 5.6.2. Реакции с углеродными радикалами
• 5.6.3. Димеризация
• 5.6.4. Пиридил-радикалы
• 5.7. Реакции с восстановителями
• 5.8. Электроциклические реакции (основного состояния)
• 5.9. Фотохимические реакции
• 5.10. Окси- и аминопиридины
• 5.10.2. Реакции пиридонов
• 5.10.2.1. Электрофильное присоединение и замещение
• 5.10.2.2. Депротонирование и реакции солей
• 5.10.2.3. Замещение атома кислорода
• 5.10.2.4. Тио-2-пиридоны
• 5.10.3. Реакции аминопиридинов
• 5.10.3.1. Электрофильное присоединение и замещение
• 5.10.3.2. Реакции аминогруппы
• 5.11. Алкилпиридины
• 5.12. Пиридиновые альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и их эфиры
• 5.13. Четвертичные пиридиниевые соли
• 5.13.1. Восстановление и окисление
• 5.13.2. Присоединение металлоорганических реагентов
• 5.13.3. Другие реакции нуклеофильного присоединения
• 5.13.4. Нуклеофильное присоединение с последующим раскрытием цикла
• 5.13.5. Реакции циклизации с участием α-положений или α-заместителей
• 5.13.6. N-Дезалкилирование
• 5.14. N-оксиды пиридина
• 5.14.1. Электрофильное присоединение и замещение
• 5.14.2. Нуклеофильное присоединение и замещение
• 5.14.3. Перегруппировки
• 5.15. Синтез пиридинов
• 5.15.1. Синтез кольца
• 5.15.1.1. Из аммиака и 1,5-дикарбонильных соединений
• 5.15.1.2. Из альдегида, двух молекул 1,3-дикарбонильного соединения и аммиака
• 5.15.1.2.1. Синтез Ганча
• 5.15.1.3. Из 1,3-Дикарбонильных соединений и 3-аминоенонов или 3-аминонитрилов
• 5.15.1.3.1. Синтез Гуарески
• 5.15.1.4. С использованием реакций циклоприсоединения
• 5.15.1.5. С использованием термической электроциклизации
• 5.15.1.6. Из фуранов
• 5.15.1.7. Прочие методы
• 5.15.2. Примеры синтезов некоторых важных производных пиридина
• 5.15.2.1. Фузариновая кислота
• 5.15.2.2. Пиридоксин
• 5.15.2.3. 2-Метокси-4-метил-5-нитропиридин
• 5.15.2.4. Немертеллин

Дополнительно:

• Предисловие
• Введение
• Используемые сокращения