C23 Dv 6

HỢP CHẤT DỊ VÒNG 6 CẠNH HỢP CHẤT DỊ VÒNG 6 CẠNH 1 DỊ TỐ Nhóm pyran 5 6

4

1

3 2

O

2H-pyran - Không bền - Không có tính thơm

5 6

4

1

3 2

O

4H-pyran

Các dẫn chất của pyran

O

O

α- pyron

O

O

Benzo α-pyron (cumarin)

O

O

O

O

γ-pyron

Benzo γ-pyron (cromon)

Nhóm pyridin và dẫn chất 5 6

CH3

4

3 2

1

N

Pyridin (azin)

N

N

γ-methylpyridin (γ-picolin) COOH

COOH N Acid 3-pyridincarboxylic Acid nicotinic

N Acid 4-pyridincarboxylic

Acid isonicotinic

Cấu trúc Lai hóa sp2 Đôi e tự do lai hóa sp2 6 electron π Tính base Tính chất vật lý - Chất lỏng, mùi khó chịu, ts = 115oC - Tan trong nước và các dung môi hữu cơ.

Pyridin, Dị vòng sáu cạnh • Pyridin có một nguyên tử nitơ ở trạng thái lai hóa sp2. • Obital p của nitơ tham gia liên hợp với electron p của hệ thống vòng thơm. • Đôi e tự do của nitơ ở trạng thái lai hóa obital sp2, vuông góc với các obital p của vòng vì vậy đôi e tự do này không tham gia liên hợp với hệ thống vòng. • Đôi e tự do của nguyên tử nitơ khả năng nhận proton vì vậy pyridin có tính base.

Pyridine

γ β

β

α

α

N aromatic

Pyridin có một nguyên tử nitơ có độ âm điện lớn hơn nguyên tử carbon phân

δ

tử phân cực. Các nguyên tử carbon

Ν − δ

tham gia phản ứng thế SE hơn benzen.

+

trong vòng mang điện tích dương khó

Tính chất hoá học

Tính chất dị tố Tính base: pKb= 8,75

H

N

N +

H+

- Tính base kém hơn amin mạch thẳng Lai hoá sp2

Lai hoá sp3

- Làm quỳ tím chuyển màu xanh. + HCl

N+HCl-

N

- Tác dụng với FeCl3 tạo Fe(OH)3 + N

FeCl3

+ N ClH

Fe(OH)3

Nâu đỏ

Tính chất của nhân thơm Dãy cấu trúc giới hạn

N

N

N

N

SN S E

4 5

S

N

6 N1

3

SE

2 S

- Thế electrophin SE ở vị trí 3, 5 - Thế nucleophin SN ở vị trí 2, 4, 6

N

N

Các phản ứng thế SE

δ

+

Ν δ−

+

δ

Ν+ −

FeBr3

N có độ âm điện lớn hơn C→vòng pyridin mang điện tích dương phần, khả năng tham gia phản ứng SE kém hơn so với vòng benzen.

Khi tác dụng với acid Lewis, xảy ra phản ứng acid-base với N tạo cation làm giảm mật độ điện tử trên vòng

Các phản ứng thế SE NO2

KNO 3, H2SO4 300oC

N 3-nitropyridin SO3H

H2SO4 350oC N pyridin

N acid 3-pyridin sulfonic Br

Br2 300oC

Br

+ N N 3-bromopyridin 3,5-dibromopyridin

RX hoÆc RCOX (AlCl 3)

Br

Kh«ng ph¶n øng

Các phản ứng thế SN YN

N NaNH2

+ B - BH-

Y

,100oC

C6H5N(CH3)2

H

NH2

N 2-aminopyridin

NaOH

N pyridin

C6H5Li 0 C ,ete o

RCOX

HO

320oC

N 2-hydroxy pyridin C6H5

N 2-phenylpyridin

Kh«ng ph¶n øng

N

Y

Phản ứng cộng hợp H2, Pt, HCl 25oC 3 atm

N pyridin -9

-3

(K b = 2,3.10)

N pyridin

N H piperidin (K b = 2,0.10 )

Na, C2H5OH toC

N H 1,2,5,6 –tetra hydropyridin

Phản ứng oxi hóa - Vòng piridin rất bền vững với các chất oxi hóa . - Oxi hóa bằng KMnO4 trong môi trường trung tính ở 100oC pyridin bị oxi hóa với rất tốc độ chậm. - Các alkylpyridin dễ dàng bị oxi hóa ở mạch nhánh thành acid pyridin carboxylic bởi các chất oxi hóa khác nhau.

CH3

N

COOH O KMnO4

N

Acid pyridin-4-carboxylic

Một số dẫn chất của pyridin

CONHNH2

CONH2

N

N

Isonicotinoyl hydrazin

nicotinamid

Rimifon

Vitamin PP Vòng Pyrolidin N N

CH3

Nicotin

Hệ vòng ngưng tụ chứa nhân pyridin 6

5

7

4

1

8

5

3

4 3

6

2

2

7

N

N

8

Quinolin

1

Isoquinolin

N OH 8-hydroxy quinolin

HÓA TÍNH CỦA QUINOLIN 1) Tính chất của nhân thơm *) Dãy cấu trúc giới hạn 8 7

1

N

2

N

3

6 5

4

- Thế electrophin SE ở vị trí 3, 5, 8 - Thế nucleophin SN ở vị trí 2, 4

N

VD: - Phản ứng thế electrophin SE 6

5

7 8

4

3 2

1

3

+ HNO3 - H 2O

N

1

N

NO2 +

NO2 5

1

N

+

1

8

N

NO2

- Phản ứng thế nucleophin SN 6

5

7 8

4 1

N

NH2 3 2

+ NaNH2

4

1

N

2

NH2 +

1

N

Phản ứng cộng hợp H N

N

[H] Na / C2H5OH 1,2,3,4-tetrahydro quino H2 Ni hoÆc Pd

H N decahydro quinolin

Phản ứng oxi hóa - Tương đối bền vững với các tác nhân oxi hóa thông thường. - Các tác nhân oxi hóa mạnh như KMnO4/H2SO4 thì oxi hóa mở vòng benzen

N

O KMnO4

COOH - CO 2 N

COOH

COOH N

Tính chất của dị tố - Tính base yếu - Tạo muối với acid và muối amoni bậc 4 với alkyl halogenid

HCl N+ ClH

N

N

RI

R N

I

alkylquinolini iodid

Một số dẫn chất có ứng dụng trong ngành Dược N

O OH

N O

HO

N

N

Quinidin

Quinin O H3CO

H3CO

O

N

(+) N OCH3

OCH3

Papaverin

OCH3

OCH3

Berberin

HỢP CHẤT DỊ VÒNG 6 CẠNH 2 DỊ TỐ Nhóm diazin N N

N

N

N

N

1,2-diazin

1,3-diazin

1,4-diazin

Pyridazin

Pyrimidin

Pyrazin

Tính chất chung - Tính base yếu CH3

CH3

N

N

+ CH3I

N

I

+ CH3I

N+ CH3

- Tham gia phản ứng thế SE yếu hơn pyridin N + HNO3 N

Không xảy ra phản ứng N

N

+ SO3

Một số dẫn chất NH2

O NH N H

NH

N

O

N H

Uracil

O

O

Cytosin

Thymin

O

CH3

O

F

NH N H

O

5-flouracil

H3C

O

N H

N NH

H3C O

N H

Veronal

O

N O C

N(C2H5)2

Ditrazin

Heterocyclic Amines Pyridine 砒啶 and Pyrimidine 嘧啶 • The five carbon atoms and the sp2-hybridized nitrogen atom of pyridine contribute one π electron to the aromatic sextet – The lone-pair electrons of nitrogen atom occupy an sp2 orbital in the plane of the ring – Pyridine is less basic that alkylamines because the lonepair electrons are in an sp2 orbital (s 比例 較高 ), and are held more closely to the nucleus and thus less available for bonding

Pyridin, Dị vòng sáu cạnh • Pyridin có một nguyên tử nitơ ở trạng thái lai hóa sp2. • Obital p của nitơ tham gia liên hợp với electron p của hệ thống vòng thơm. • Đôi e tự do của nitơ ở trạng thái lai hóa obital sp2, vuông góc với các obital p của vòng vì vậy đôi e tự do này không tham gia liên hợp với hệ thống vòng. • Đôi e tự do của nguyên tử nitơ khả năng nhận proton vì vậy pyridin có tính base.

Tính chất của nhân thơm Dãy cấu trúc giới hạn

N

N

N

N

SN S E

4 5

S

N

6 N1

3

SE

2 S

- Thế electrophin SE ở vị trí 3, 5 - Thế nucleophin SN ở vị trí 2, 4, 6

N

N