Общие способы получения диазинов. Свойства

Для формирования пиридазинового гетероцикла используют гидразин и соответствующую четырехуглеродную молекулу, например, малеиновый ангидрид, малеиновый альдегид или малеиновую кислоту:

“Сборку” пиримидинового гетероцикла можно осуществлять по одной из следующих схем:

Наиболее удобным и чаще применяемым является I-й путь, предполагающий использование соединений, содержащих атомы азота в положениях 1,3 (мочевины, амидины, тиомочевина и др.), а также b-диальдегидов, b-кетоэфиров, малоновый эфир и др. В препаративном отношении этот метод также выгоден:

Из многочисленных путей синтеза пиразинов рассмотрим димеризацию a-ациламиносоединений, в частности конденсацию двух молекул a-аминокетона:

Пиридазин, пиримидин пиразин – бесцветные вещества, растворимые в воде. Оксо-, гидрокси- и аминопроизводные образуют прочные межмолекулярные водородные связи, что приводит к повышению температур плавления. Как ароматические соединения они стабилизированы благодаря циклической делокализации 6p-электронов. Значение энергий делокализации этих гетероциклов ниже, чем у бензола (153,2 кДж/моль): пиримидин – 109,2 кДж/моль; пиразин – 138,6 кДж/моль; пиридазин – 92,4 кДж/моль.

Основность. Наличие двух гетероатомов пиридинового типа обусловливает их основные свойства, которые выражены слабее, чем у пиридина. Это объясняется электроно-акцепторным влиянием второго гетероатома азота. Они образуют соли преимущественно по одному гетероатому азота, а протонирование второго гетероатома возможно только в концентрированных растворах кислот:

Реакции с электрофилами. Атаке электрофила в первую очередь подвергается один из гетероатомов азота: при действии сильных алкилирующих реагентов образуются соответствующие соли N-алкилония:

Электрофильное замещение при наличии в ядре гетероцикла активирующих групп, например, у пиримидина предпочтительно проходит по положению С-5.

Реакции нитрования, сульфирования, галогенирования и ацилирования для незамещенных диазинов до сих пор не описаны.

Взаимодействие с нуклеофилами. Реакцию аминирования удобно проводить с замещенными диазинами. В большинстве случаев нуклеофильного замещения входящая группа замещает не водород, а, как правило, имеющийся заместитель в ядре, например, галоген:

Гидрирование диазинов протекает гораздо легче, чем пиридина. Пиримидин переходит в гексагидропиримидин, а пиразин – в пиперазин. Пиридазин гидрируется с одновременной дециклизацией и образованием 1,4-диамина:

Производные пиримидина

Большинство природных и синтетических производных пиримидина гидроксилированы по положению С-2, в связи с чем для них характерна лактим-лактамная таутомерия.

Данный вид таутомерии обусловлен наличием в циклической системе фрагмента в котором протон гидроксигруппы может присоединиться к азоту, что можно представить в виде схемы:

Важнейшими оксопроизводными пиримидина являются урацил, тимин, цитозин и барбитуровая кислота.

Для барбитуровой кислоты возможны лактим-лактамная и кето-енольная таутомерия (с участием ОН-группы в положении С-6 и соседнего положения С-5):

Для синтеза 5,5-дизамещенных производных барбитуровой кислоты обычно используют мочевину и диэтиловый эфир малоновой кислоты, содержащий соответствующие заместители, что показано на примере барбитала:

В частности, из малонового эфира и мочевины легко получить незамещенную барбитуровую кислоту, для которой не характерны ни снотворное, ни наркотическое действие