2. Химические свойства 3,5-динитро-4-гидроксипиридиноксида

На основе литературных данных, а также знаний из курса органической химии, опишем химические свойства 3,5-динитро-4-гидроксипиридиноксида, исходя из структуры данного соединения.

1) Таутомерия

3,5-динитро-4-гидроксипиридиноксид, как и все оксипиридины склонен к таутомерным превращениям (8). Причем в полярных растворителях (воде, спиртах) преобладает 3,5-динитро-4-оксопиридон-N-оксид, а в неполярных - 3,5-динитро-4-гидроксипиридин-N-оксид. Кроме того, достаточно высокие температуры плавления, свойственные всем оксипиридинам являются следствием их амфотерного характера. Как видно из представленной ниже структуры (9) биполярного иона, между различными молекулами 3,5-динитро-4-гидроксипиридиноксид возможно образование водородны связей типа О-H-O: [4, c.409]

3,5-динитро-4-гидроксипиридин-N-оксид 3,5-динитро-4-оксопиридон-N-оксид

2) Кислотно-основные свойства

Как уже было сказано в данной работе, 3,5-динитро-4-гидроксипиридиноксид является амфотерным соединением.

Две нитрогруппы, расположенные в положениях 3- и 5- являются акцепторными заместителями, и смещают в свою сторону электронную плотность ароматического кольца. Как известно из курса органической химии, при наличии в ароматическом соединении одновременно нитро- и гидрокси групп, под воздействием нитрогруппы возникает дефицит электронной плотности в ароматическом кольце, который компенсируется за счет смещения электронной плотности с донорного атома кислорода гидрокси-группы. Вследствие чего связь О-Н ослабевает и протон становится более подвижным - усиливаются кислотные свойства соединения.

Основные свойства 3,5-динитро-4-гидроксипиридиноксид проявляются за счет притяжения протона атомом килорода, непосредственно связанным с пиридиновым азотом. На схеме (10) указаны формы соединения в кислой и щелочной средах.

3) Реакции нуклеофильного замещения

Соединение не вступает в реакции электрофильного замещения, так как является электронодефицитным, однако реагирует с сильными нуклеофилами, находясь в пиридоновой форме. К примеру, в результате реакции 3,5-динитро-4-гидроксипиридиноксида с оксохлоридом фосфора образуется 3,5-динитро-4-хлорпиридиноксид. [10, c.269] При дальнейшем протекании реакции в избытке POCl3 возможно восстановление пиридинового атома азота за счет внедрения атома галогена в ароматическую систему с образованием 3,5-динитро-4-хлорпиридиний хлорида. [5, c.25]

В некоторых случаях, например при реакции с избытком хлористого сульфурила (SOCl2) происходит также замещение нитрогрупп на атомы хлора с образованием 2,3,4,5-тетрахлорпиридинийхлорида. [5, c.25]

Возможно протекание реакций гидроксиденитрования 3,5-динитро-4-гидроксипиридиноксида в кислой среде (13), а в щелочной среде процесс сопровождается побочной реакцией образования азосоединения (14). [5, c.25]

4) Окислительно-восстановительные свойства

3,5-динитро-4-гидроксипиридиноксид не проявляет ярко-выраженных окислительных и восстановительных свойств, однако под воздействием сильных восстановителей 3,5-динитро-4-гидроксипиридиноксид восстанавливается до 3,5-динитро-4-гидроксипиридина, а в избытке восстановителя и в соответствующих условиях нитрогруппы восстанавливаются до аминогрупп (15).

3,5-динитро-4-гидроксипиридин 3,5-диамино-4-гидроксипиридин

В заключение отметим, что на основе анализа данных литературных источников в данной работе нами была составлена наиболее рациональная схема синтеза 3,5-динитро-4-гидроксипиридиноксида, а также рассмотрены важнейшие химические свойства данного соединения. Таким образом, задачи, поставленные перед данной работой, можно считать выполненными.