Шестичленные ароматические гетероциклы

-p-недостаточные

это гетероциклы с одним или несколькими гетероатомами (пиридин, пиримидин).

Пиридин Пиримидин

 

Электронное строение рассмотрим на примере пиридина.

Электронное строение пиридина

Пиридин – ароматический гетероцикл. Все атомы цикла и атом азота находятся в состоянии sp²-гибридизации. Атом азота участвует в p-p-сопряжении, предоставляя в сопряжённую систему один р-электрон. Неподеленная электронная пара в сопряжении не участвует.

Такой атом азота называется пиридиновый

P-p-сопряжение

Электроны смещаются в сторону атома азота, проявляющего себя как электроноакцептор (-М,-I) (p-p-сопряжение). Электронная плотность на атомах углерода ароматического кольца понижена.

Конденсированные ароматические гетероциклы

 

Имеют циклическую сопряженную систему, содержащую 10 электронов.

 

Реакционная способность гетероциклов.

 

Реакционная способность гетероциклов определяется природой гетероатома и свойством ароматической системы.

 

1. КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА

Если в гетероцикле присутствует пиррольный атом азота, то

А) основные свойства максимально снижены из-за участия неподеленной электронной пары в сопряжении, способность к присоединению протона низкая.

Б) кислотные свойства обусловлены наличием атома водорода, а сопряжение усиливает кислотные свойства. При взаимодействии с сильными основаниями (NaNH₂, металлиеским натрием) образуются соли.

Пиридиновый атом азота - его неподеленная электронная пара не участвует в сопряжении, поэтому пиридиновый атом азота является сильным основным (+Н⁺) и нуклеофильным (+С^d+) центром.

 

 

Т.о., наличие в структуре гетероцикла пиррольного атома азота обуславливает его кислотные свойства, а наличие пиридинового – основные.

Имидазол, имея в своем составе и пиридиновый и пиррольный атомы азота является амфотерным соединением; он способен образовывать соли с сильными кислотами и щелочными металлами.

Наличие кислотного и основного центров в имидазоле приводит к образованию 1. межмолекулярных водородных связей

 

2. прототропной таутомерии – связанной с переходом протона от кислотного к основному центру.

Эта особенность строения имидазольного кольца позволяет участвовать его производным в ферментативных реакциях как катализаторов кислотно-основных превращений и в некоторых ферментативных реакциях нуклеофильного замещения (гидролиз белков).