Строение пиридина

1.2.1. Строение пиридина

Строение пиридина полностью аналогично строению бензола, с той лишь разницей, что одна группа СН бензола заменена в пиридине на атом азота. Такая замена приводит к следующим существенным изменениям: (а) нарушается геометрия правильного гексагона, поскольку связь углерод — азот короче, чем связь углерод — углерод; (б) в молекуле пиридина вместо одного атома водорода, расположенного в плоскости цикла, присутствует неподелённая пара электронов, также расположенная в плоскости цикла, занимающая sp²-гибридную орбиталь и не принимающая участия в образовании ароматического секстета электронов (именно эта неподеленная пара электронов обусловливает основные свойства пиридина); (в) молекула пиридина представляет собой постоянный диполь вследствие большей электроотрицательности атома азота по сравнению с атомом углерода.

Электроотрицательный атом азота способствует индуктивной поляризации молекулы пиридина в результате смещения электронной плотности преимущественно по σ-связям. Кроме того, атом азота определяет стабильность поляризованных канонических структур, в которых он отрицательно заряжен — структуры 8, 9 и 10. Эти структуры вместе со структурами 6 и 7, которые полностью аналогичны формулам Кекуле бензола, вносят вклад в строение молекулы пиридина. Полязированные канонические структуры подразумевают также постоянно присутствующую в молекуле пиридина поляризацию системы π-электронов (при рассмотрении с позиций более строгого метода молекулярных орбиталей это связано с относительным различием в орбитальных коэффициентах ВЗМО и НСМО).

Поскольку индуктивный и мезомерный эффекты имеют одну и ту же направленность, молекула пиридина поляризована со смещением электронной плотности к атому азота. Это также означает, что на атомах углерода пиридинового цикла локализуется частичный положительный заряд, особенно на α- и γ-атомах углерода. Поскольку на атомах углерода молекулы пиридина наблюдается некий дефицит электронов, пиридин и аналогичные гетероароматические соединения принято относить к электронодефицитным гетероциклическим соединениям или, как иногда говорят, π-дефицитным. Сравнение дипольного момента пиридина с дипольным моментом пиперидина, полярность которого связана исключительно с индуктивным эффектом, показывает, что пиридин дополнительно поляризован вследствие перераспределения электронной плотности в системе π-электронов.

Глава 1

• 1. Строение и спектральные характеристики ароматических гетероциклических соединений
• 1.1. Карбоциклические ароматические системы
• 1.1.1. Строение бензола и нафталина
• 1.1.2. Энергия ароматического резонанса
• 1.2. Строение шестичленных гетероароматических соединений
• 1.2.1. Строение пиридина
• 1.2.2. Строение диазинов
• 1.2.3. Строение катиона пиридиния и родственных систем
• 1.2.4. Строение пиридонов и пиронов
• 1.3. Строение пятичленных гетероароматических систем
• 1.3.1. Строение пиррола
• 1.3.2. Строение тиофена и фурана
• 1.3.3. Строение азолов
• 1.4. Строение бициклических гетероароматических соединений
• 1.5. Таутомерия гетероциклических систем
• 1.6. Мезоионные соединения
• 1.7. Некоторые спектральные свойства гетероароматических соединений
• 1.7.1. УФ-спектроскопия и спектроскопия видимой области (электронная спектроскопия)
• 1.7.2. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР)

Дополнительно:

• Предисловие
• Введение
• Используемые сокращения