Реакция Чичибабина

Реакция Чичибабина
Назван в честь	Алексей Чичибабин
Тип реакции	Реакция замещения
Идентификаторы
RSC Идентификатор онтологии	RXNO: 0000527

Реакция Чичибабина (произносится как «(chē»)-chē-bā-bēn) представляет собой метод получения производных 2-аминопиридина реакцией пиридина с амидом натрия . Об этом сообщил Алексей Чичибабин в 1914 году. ^{[ 1 ]} Ниже приводится общая форма общей реакции:

Прямое аминирование пиридина амидом натрия может происходить в жидком аммиаке или обычно используется апротонный растворитель, такой как ксилол. Следуя механизму присоединения, сначала нуклеофильный NH ₂⁻ добавляется в то время как гидрид (H ⁻) уходит. Формально реакция представляет собой нуклеофильное замещение водорода S _N H.

Цыганек описывает пример внутримолекулярной реакции Чичибабина, в которой нитрильная группа конденсированного кольца является источником азота при аминировании. ^{[ 2 ]}

Механизм

Широко распространено мнение, что механизм реакции Чичибабина представляет собой реакцию присоединения-отщепления , которая протекает через промежуточный продукт σ-аддукта ( аддукт Мейзенгеймера ) (вторая структура показана в последовательности реакций). ^{[ 3 ]} Во-первых, нуклеофильный NH ₂⁻ Группа присоединяется к атому углерода кольца δ+, отталкивая электроны к атому азота кольца и образуя анионный σ-аддукт, который стабилизируется натрием. Электроны от атома N затем продвигаются к кольцу, чтобы восстановить ароматичность , образуя связь C=N и выбрасывая гидрид-ион при этом . При образовании газообразного водорода гидрид депротонирует либо аммиак, повторно образуя амид натрия , либо продукт 2-аминопиридин. аминопиридина . Включена стадия обработки кислотой для обеспечения образования 2-

Ход реакции можно измерить по образованию газообразного водорода и красного цвета в результате образования σ-аддукта. ^{[ 3 ]} Амид натрия — удобный реагент для реакции Чичибабина, но обращение с ним может быть опасным, поэтому рекомендуется соблюдать осторожность. ^{[ 4 ]}

σ-аддукта ( аддукта Мейзенгеймера ) Образование

Имеющиеся данные указывают на то, что перед добавлением аминогруппы атом азота кольца сорбируется на поверхности амида натрия, а катион натрия образует координационный комплекс. ^{[ 3 ]} Это увеличивает δ+ на α-атоме углерода, поэтому 1,2-присоединение амида натрия предпочтительнее 1,4-присоединения. Близость аминогруппы к α-атому углерода после образования координационного комплекса также повышает вероятность возникновения 1,2-присоединения.

Существуют некоторые данные, подтверждающие, что перенос одного электрона является предполагаемым путем образования σ-аддукта. ^{[ 3 ]}

В большинстве случаев анионный σ-аддукт нестабилен, что делает его образование определяющим этапом. ^{[ 3 ]}

Удаление гидрид-ионов

В дополнение к механизму, показанному выше, были предложены и другие пути стадии элиминации. ^{[ 3 ]} Вышеописанный механизм - потеря гидрид-иона с последующим отрывом протона - подтверждается тем фактом, что нуклеофилу необходим хотя бы один атом водорода для протекания реакции. Другим конкурирующим путем может быть удаление гидрида натрием с образованием гидрида натрия.

Факторы, влияющие на реакцию

Различные ароматические азотистые гетероциклические соединения проходят реакцию Чичибабина за считанные минуты, а другие могут занять часы. К факторам, влияющим на скорость реакции, относятся:

Основность . Идеальный диапазон рКа составляет 5–8, и за пределами этого диапазона реакция либо не протекает, либо протекает плохо. Реакция происходит быстрее в более основных условиях, но только до определенного момента, потому что когда электронная плотность на α-углероде увеличивается, это делает его менее электрофильным. Известно, что самым сильным аминирующим основанием является 4-диметиламинопиридин (pKa 9,37). ^{[ 3 ]}
δ+ на α-углероде . Для кинетически контролируемых добавок скорость аминирования связана с величиной частичного положительного заряда на углероде рядом с азотом кольца. Для термодинамически контролируемых добавок скорость аминирования связана со стабильностью σ-аддукта. ^{[ 3 ]}
Легкость удаления гидрида . Успех этой реакции также зависит от легкости, с которой гидрид-ион уходит и кольцо восстанавливает ароматичность. Скорость аминирования трех азолов протекает от быстрой к медленной следующим образом: 1-метилбензимидазол > 1-метилнафт-[2,3-d]имидазол > 3-метилнафт[1,2-d]имидазол. ^{[ 3 ]} Поскольку присоединение амид-иона к этим субстратам происходит быстро, различия в скоростях реакций, скорее всего, связаны с их склонностью к отщеплению гидрида и реформированию ароматического кольца. ^{[ 3 ]}
Заместители – электроноакцепторные группы ингибируют реакцию Чичибабина. Три предложенные идеи о том, почему это происходит: (1) они уменьшают основность азота кольца и замедляют сорбцию амида натрия, (2) эти электроноакцепторные группы также могут образовывать комплексы с амидом натрия и (3) для одиночных путь переноса электронов, изменяющий распределение спиновой плотности промежуточного анион-радикала. ^{[ 3 ]}

Субстраты с σ-диметоксигруппами не аминируются, поскольку образуют устойчивый комплекс с амидом натрия. ^{[ 3 ]}

Электронодонорные группы также ингибируют реакцию Чичибабина из-за их дезактивирующего действия. ^{[ 3 ]}

Бензо-аннелирование . Поскольку гидрид-ион является плохой уходящей группой, бензо-аннелирование увеличивает реакционную способность субстрата в реакции Чичибабина. Об этом свидетельствует тот факт, что 1-метилимидазол не работает в качестве субстрата, но 1-метилбензимидазол легко реагирует. ^{[ 3 ]}
Растворитель . Способность образовываться полярного анионного σ-аддукта будет зависеть от сольватирующей способности и диэлектрической проницаемости растворителя. ^{[ 3 ]}
Температура . Эмпирическое правило в апротонных растворителях (где образование σ-аддукта является стадией, определяющей скорость) заключается в том, чтобы проводить реакцию при самой низкой температуре для хорошего выделения водорода, чтобы избежать разложения, которое происходит при высоких температурах.

Побочная реакция

Димеризация — это побочная реакция, которая может произойти. При нагревании в ксилоле и амиде натрия при атмосферном давлении субстрат 4 -трет -бутилпиридин дает 89% димерного продукта (4,4'-ди- трет -бутил-2,2'-бипиридин) и лишь 11% димерного продукта. аминированный продукт Чичибабина (2-амино-4- трет -бутилпиридин). ^{[ 3 ]} При воздействии давления азота 350 фунтов на квадратный дюйм и тех же условиях выходы составляют 74% аминированного продукта Чичибабина и 26% димерного продукта. ^{[ 3 ]}

См. также

Аминирование

Ссылки

^ Чичибабин А.Э.; Зейде, ОА (1914). «Новая реакция для соединений, содержащих пиридиновое ядро». Жур. Расс. Физ. Хим. Обще (Ж. Рус. Физ. Хим. Соц.) . 46 : 1216–36.
^ Цыганек, Э. (1992). «Третичные карбинамины путем добавления церийорганических реагентов к нитрилам и кетиминам». Журнал органической химии . 57 (16): 4521–7. дои : 10.1021/jo00042a037 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д МакГилл, К.; Раппа, А. (1988). Успехи в реакции Чичибабина . Достижения гетероциклической химии. Том. 44. стр. 1–79. дои : 10.1016/s0065-2725(08)60261-5 . ISBN 9780120206445 .
^ Шрив, Р.Н.; Ричерс, Э.Х.; Рубенкокениг, Х.; Гудман, АХ (1940). «Аминирование в гетероциклическом ряду амидом натрия». Промышленная и инженерная химия . 32 (2): 173–8. дои : 10.1021/ie50362a008 .

[1] Чичибабин А.Э.; Зейде, ОА (1914). «Новая реакция для соединений, содержащих пиридиновое ядро». Жур. Расс. Физ. Хим. Обще (Ж. Рус. Физ. Хим. Соц.) . 46 : 1216–36.

[2] Цыганек, Э. (1992). «Третичные карбинамины путем добавления церийорганических реагентов к нитрилам и кетиминам». Журнал органической химии . 57 (16): 4521–7. дои : 10.1021/jo00042a037 .

[McGill1988-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д МакГилл, К.; Раппа, А. (1988). Успехи в реакции Чичибабина . Достижения гетероциклической химии. Том. 44. стр. 1–79. дои : 10.1016/s0065-2725(08)60261-5 . ISBN 9780120206445 .

[4] Шрив, Р.Н.; Ричерс, Э.Х.; Рубенкокениг, Х.; Гудман, АХ (1940). «Аминирование в гетероциклическом ряду амидом натрия». Промышленная и инженерная химия . 32 (2): 173–8. дои : 10.1021/ie50362a008 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]