Ароматичні і основні властивості діазинів на прикладі піримідину. Реакції нуклеофільного і електрофільного заміщення. Піримідинові основи урацил, тимін, цитозин та їх властивості

Диазины — шестичленные гетероциклические соединения с двумя гетероатомами, оба из которых являются атомами азота. Разновидность азинов.

Взаимное расположение гетероатомов в молекуле влияет на физические и химические свойства диазинов. К диазинам относятся: Пиридазин (1,2-диазин), пиримидин (1,3-диазин) и пиразин (1,4-диазин).

Пиримидин (C₄N₂H₄, 1,3- или м -диазин, миазин) — гетероциклическое соединение, имеющее плоскую молекулу, простейший представитель 1,3-диазинов.

Пиримидин проявляет свойства слабого двукислотного основания, так как атомы азота могут присоединять протоны за счет донорно-акцепторной связи, приобретая при этом положительный заряд.

Реакционная способность в реакциях электроф. замещения у пиримидина снижена из-за снижения электронной плотности в положениях 2,4,6, вызванного наличием двух атомов азота в цикле. Так, пиримидин ненитруется и не сульфируется, однако в виде соли бромируется в положение 5.

Электрофильное замещение становится возможным только при наличии электронодонорных заместителей и направляется в наименее дезактивированное положение 5.

Под действием алкилирующих агентов (алкилгалогениды, борфторид триэтилоксония) пиримидин образует четвертичные N-пиридиниевые соли, при действии перекиси водорода и надкислот образует N-оксид.

Реакции пиридина с азотными нуклеофилами зачастую сопровождаются раскрытием кольца с дальнейшей рециклизацией: так, в жестких условиях при взаимодействии с гидразином, пиримидин образует пиразол, при взаимодействии с метиламином — 3-этил-5-метилпиридин.

Пониженная электронная плотность кольца приводит к тому, что пиримидин активен по отношению к нуклеофильным реагентам, которые атакуют 2-, 4- и 6- атомы углерода цикла.

Так, литийорганические соединения и реактивы Гриньяра присоединяются к пиримидину с образованием 4-замещенных 3,4-дигидропиримидинов

Особенно важны гидрокси-и аминопроизводные пиримидина : урацил, тимин и цитозин - компоненты нуклеиновых кислот. Им присуща лакто-лактамным таутомерия.

Структурная формула цитозина

Структурная формула тимина

Структурная формула урацила

Урацил, тимин, цитозин - твердые соединения, имеющие высокую температуру плавления, растворимые в воде, но нерастворимые в неполярных органических растворителях. Для них характерно наличие межмолекулярных водородных связей, которые играют значительную роль в формировании пространственной структуры нуклеиновых кислот. В нуклеиновых кислотах урацил, тимин и цитозин находятся в виде N-гликозидов ß-рибозы или ß-дезоксирибозы - нуклеозидов. Фосфорилированные нуклеозиды образуют группу нуклеотидов. Фторпроизводные урацила и тимина применяются в онкологии для лечения желудочно-кишечного тракта. 5