Гетероциклы. Пиррол. Пиридин

• Гетероциклы – органические соединения циклического строения, содержащие в цикле, кроме атомов углерода, атомы азота, серы, кислорода. Наиболее распространены пяти- и шестиатомные гетероциклы.
• Пиррол – азотсодержащее пятичленное ароматическое соединение C₄H₄NH. Все атомы в молекуле пиррола находятся в sp²-гибридизации, а электроны негибридизованных р-орбиталей образуют сопряжённую π-электронную систему:

  • получение пиррола: СН≡СН + NH₃ $\overrightarrow{𝑡, {\mathrm{F}\mathrm{e}}_2{\mathrm{O}}_3}$ C₄H₄NH + H₂;

  • кислотные свойства пиррола проявляются в замещении атома водорода, соединённого с атомом азота, металлом:

2C₄H₄NH + 2Na → 2C₄H₄NNa + H₂↑;

• гидрирование: C₄H₄NH + 2Н₂ → С₄Н₈NH (образуется пирролидин);
• электрофильное замещение:

C₄H₄NH + CH₃COONO₂ → C₄H₃(NO₂)NH + CH₃COOH.

• Пиридин – азотсодержащее шестичленное ароматическое соединение C₅H₅N:

  • получение пиридина: 2СН≡СН + НС≡N $\overrightarrow{\mathrm{H}\mathrm{g}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_2}$ C₅H₅N;

  • неподелённая пара электронов атома азота участвует в образовании сопряжённой π-электронной системы, пиридин проявляет слабые основные свойства: C₅H₅N + Н₂О ↔ C₅H₅N⁺Н + ОН⁻ (окрашивает лакмус в синий цвет);
  • электрофильное замещение происходит в мета-положение:

C₅H₅N + HNO₃ $\overrightarrow{𝑡=300℃}$ C₅H₄(NO₂)N + H₂O (образуется 3-нитропиридин);

• нуклеофильное замещение: C₅H₅N + NaNH₂ $\overrightarrow{𝑡 ℃}$ C₅H₄(NHNa)N $\overrightarrow{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}$ C₅H₄(NH₂)NH;

• гидрирование: C₅H₅N + 3Н₂ $\overrightarrow{\mathrm{N}\mathrm{i}, 𝑡 ℃}$ C₅H₁₀NH (образуется пиперидин).