3.5.5. Оксазол

Оксазол (1,3-оксазол) — безбарвна рідина (т. кип] 69 °С). Добре змішується з етанолом і ефіром.

Оксазоли є ароматичними сполуками. Проте в результаті електроноакцепторного впливу атома азоту вони насилу вступають в реакції електрофільного заміщення. Ці реакції можуть проходити в положеннях 4 та 5, якщо оксазольний цикл активовано електронодонорними замісниками, такими, як аміно- або гідроксигрупа. За рахунок вільної пари електронів атома азоту піридинового типу оксазоли виявляють слабкі основні властивості. Для синтезу оксазолів широко застосовують метод циклодегідратації α-ациламінокетонів у присутності мінераль­них кислот, частіше H₂SO₂:

Серед похідних оксазолу відомі речовини, що виявляють жароз­нижуючу, анальгетичну, антибактерійну та снотворну дію.

3.5.6. Ізоксазол

Ізоксазол (1,2-оксазол) — безбарвна рідина (т. кип. 95 °), обмежено розчинна у воді, добре розчинна в органічних розчинниках. Ізоксазол виявляє ароматичні властивості. Реакції електрофільного заміщення (галоге­нування, нітрування, сульфування) проходять переважно в положенні 4, котре найменш піддане впливу гетероатомів. Аналогічно оксазолу, ізоксазол є слабкою основою (рК_ВН+ 1,3).

Загальним методом добування ізоксазолу та його похідних є реакція 1,3-дикарбонільних сполук з гідроксиламіном:

Кільце ізоксазолу входить у структуру ряду лікарських препаратів, зокрема, антибіотиків оксациліну та диклоксациліну (див. розд. 3.5.4, Г), проти­туберкульозного препарату – циклосерину:

3. 6. Шестичленні гетероциклічні сполуки з одним гетероатомом

Найважливішими представниками цієї групи сполук є гетероцикли, що містять як гетероатом атом азоту — піридин, хінолін, ізохінолін, акридин:

і гетероцикли з атомом кисню α-піран і γ-піран:

3.6.1. Піридин

За хімічною будовою піридин (азин) можна розглядати як аналог бензолу, в молекулі котрого група СН заміщена атомом азоту.

Для назв похідних піридину здійснюють нуме­рацію атомів циклу або використовують позначання грецькими літерами. Положення 2, 6 називають α, α', положення 3, 5 β, β', положення 4 – γ.

А. Способи добування

Піридин і його монометильні похідні α-, β- та γ-піколіни Містяться в невеликих кількостях у кам'яновугільній смолі (продукт сухої перегонки кам'яного вугілля), звідки їх виділяють в індивідуаль­ному вигляді.

Крім того, існує велика кількість методів синтезу піридцну та його гомологів, найважливіші з яких ґрунтуються на реакції конденсації альдегідів з аміаком.

Так, з оцтового альдегіду і аміаку при 400 °С у присутності ка­талізатора А1₂О₃ утворюється суміш, яка складається здебільшого з 2-та 4-метилпіридинів:

При нагріванні акролеїну з аміаком головним чином утворюєтьсі β-піколін:

Конденсацією ацетальдегіду та формальдегіду з аміаком добувають незаміщений піридин:

Використовуючи інші альдегіди та їх суміші, добувають різні алкіл піридини.

Б. Фізичні властивості

Піридин безбарвна рідина (т. кип. 115 °С) з характерним неприємним запахом. Змішується з водою, етанолом і більшістю opганічних розчинників.

В. Будова та хімічні властивості

За будовою піридин схожий на бензол. Як і бензол, він є ароматичною сполукою, що містить циклічну 6π-електронну спряжену систему (див. розд. 3.1). Неподілена пара електронів піридинового атома азоту не бере участі в утворенні ароматичного секстету та зумовлює основні властивості сполуки. Проте на відміну від бензолу, в молекулі піридину електронна густина розподілена нерівномірно, що підтверджує порівняно великий дипольний момент (2,26Д). Внаслідок електроноакцепторного впливу атома азоту в піридиновому циклі на всіх вуглецевих атомах електронна густина зменшена, причому більшою мірою — в положеннях 2, 4 та 6 (α- та γ-положення), мен­шою — й положеннях 3 та 5 β-положення). Таким чином, піридин є π-дефіцитною ароматичною системою.

Вплив атома азоту на електронну густину піридинового ядра порівнянний зі впливом нітрогрупи на бензольне кільце в молекулі нітробензолу:

Характерні реакції піридину можна умовно поділити на три гру­пи:

– реакції, що проходять за участю гетероатома;

– реакції заміщення атомів водню піридинового циклу;

– реакції відновлення та окиснення.

Реакції, що проходять за участю гетероатома.

1.Взаємодія з кислотами. Піридин є слабкою основою. Основність піридину (рК_ВН+ 5,25) близька до основності аніліну (рК_ВН+ 4,6). Водні розчини піридину забарвлюють червоний лакмусовий папір на синій колір. При взаємодії з сильними мінеральними та органічними кислотами, такими, як хлороводнева, бромоводнева, сірчана, пікри­нова та іншими, піридин дає піридинієві солі, які добре кристалізу­ються.

Утворення солі з пікриновою кислотою використовують для іден­тифікації піридину.

2. Реакція з оксидом сірки (VI). За участю неподілених електронів атома азоту піридин порівняно легко реагує з триоксидом сірки, утворюючи донорно-акцепторний комплекс піридинсульфотриоксид:

Піридинсульфотриоксид використовується в органічному синтезі як м'який сульфуючий реагент при сульфуванні ацидофобних гетероциклів.

3. Взаємодія з алкіл- і ацилгалогепідами.. При взаємодії з алкіл- і ацилгалогенідами піридин утворює четвертинні солі N-алкіл- і N-ацилпіридинію відповідно. У цих реакціях атом азоту молекули піридину виявляє нуклеофільні властивості, надаючи пару електронів для утворення зв'язку з електрофільним атомом вуглецю молекули галогеналкану або галогенангідриду карбонової кислоти.

Солі N-ацилпіридинію характеризуються високою реакційною здатністю ацильного фрагмента у відношенні до нуклеофілів і тому є дуже ефективними ацилюючими реагентами.