2-Пиридон: қасиеттері, таутомериясы және микробиологиялық ыдырауы
2-Pyridone
2-Пиридон - химиялық формуласы бар органикалық қосылыс. Түссіз, димерлер құрайды, лактам-лактим таутомериясымен сипатталады. Химия, таутомерия, қосылыстар.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
2-Пиридон - формуласы C₅H₅NO болатын органикалық қосылыс. Бұл түссіз қатты зат. Ол сутекті байланысқан димерлерді жақсы қалыптастырады және таутомерлер түрінде болатын қосылыстың классикалық мысалы болып табылады.
2 Pyridone is an organic compound with the formula It is a colourless solid. It is well known to form hydrogen bonded dimers and it is also a classic case of a compound that exists as tautomers.
Таутомеризм
Екінші таутомер - 2 гидроксипиридин. Бұл лактам-лактим таутомеризмі көптеген байланысты қосылыстарда да байқалады.
The second tautomer is 2 hydroxypyridine. This lactam lactim tautomerism can also be exhibited in many related compounds.
Ерітіндідегі таутомерлік
Таутомеризациялау толыққанды зерттелді. Энергия айырмашылығы өте шағын болып көрінеді. Полярлық емес еріткіштер 2-гидроксипиридинді ұнатады, ал спирттер және су сияқты полярлық еріткіштер 2-пиридонды ұнатады. Газ фазасындағы екі таутомердің энергия айырмашылығы IR спектроскопиясымен өлшенді және қатты күйде 2,43-3,3 кДж/моль, ал сұйық күйде 8,95 кДж/моль және 8,83 кДж/моль құрады.
The tautomerization has been exhaustively studied. The energy difference appears to be very small. Non polar solvents favour 2 hydroxypyridine whereas polar solvents such as alcohols and water favour the 2 pyridone. The energy difference for the two tautomers in the gas phase was measured by IR spectroscopy to be 2.43 to 3.3 kJ/mol for the solid state and 8.95 kJ/mol and 8.83 kJ/mol for the liquid state.
Таутомерлеу механизмі А
Бір молекулалық таутомеризацияның рұқсат етілмеген 1,3 супрафациалды ауысу күйі бар, сондықтан бұл таутомеризация үшін жоғары энергиялық тосқауыл бар, ол теориялық әдістермен 125 немесе 210 кДж/моль екені есептелді. Тікелей таутомеризация энергетикалық тұрғыдан тиімді емес. Бұл таутомеризацияның басқа да мүмкін механизмдері бар.
The single molecular tautomerisation has a forbidden 1 3 suprafacial transition state and therefore has a high energy barrier for this tautomerisation, which was calculated with theoretical methods to be 125 or 210 kJ/mol. The direct tautomerisation is energetically not favoured. There are other possible mechanisms for this tautomerisation.
Қатты күйдегі агрегация
Қатты күйде димерлік формасы кездеспейді; 2 пиридон сутекті байланыстар арқылы спиральді құрылым түзеді. Кейбір түрленген 2 пиридондар қатты күйде димер түзеді, мысалы, 5 метил-3 карбонитрил-2 пиридон. Бұл құрылымдардың бәрі рентгендік кристаллография әдісімен анықталды. Қатты күйде сутек азотқа жақын орналасқан, сондықтан колбадағы түссіз кристалдарды 2 пиридон деп атау дұрыс болар. Гуареши-Торп конденсациясында цианоацетамид 1,3 дикетонмен реакцияласып 2 пиридонға айналады. Бұл реакция Ицилио Гуареши және Джоселин Филд Торптың есімдерімен байланыстырылған.
In the solid state the dimeric form is not present; the 2 pyridones form a helical structure over hydrogen bonds. Some substituted 2 pyridones form the dimer in solid state, for example the 5 methyl 3 carbonitrile 2 pyridone. The determination of all these structures was done by X ray crystallography. In the solid state the hydrogen is located closer to the nitrogen so it could be considered to be right to call the colourless crystals in the flask 2 pyridone. In the Guareschi Thorpe condensation cyanoacetamide reacts with a 1,3 diketone to a 2 pyridone. The reaction is named after Icilio Guareschi and Jocelyn Field Thorpe.
Катализациялық белсенділік
2 Пиридон протонға тәуелді әр түрлі реакцияларды катализдейді, мысалы, эфирлердің аминолизі. Кейбір жағдайларда, балқытылған 2 пиридон еріткіш ретінде қолданылады. 2 Пиридон полярлы емес еріткіштегі аминдермен активацияланған эфирлердің реакциясына күшті әсер етеді, бұл оның таутомеризациялануымен және дитопиялық рецептор ретінде пайдалы болуымен байланысты. 2 пиридоннан және оның таутомерінен протонның ауысуы изотоптық белгілеу, кинетика және кванттық химиялық әдістер арқылы зерттелді.
2 Pyridone catalyses a variety of proton dependent reactions, for example the aminolysis of esters. In some cases, molten 2 pyridone is used as a solvent. 2 Pyridone has a large effect on the reaction from activated esters with amines in nonpolar solvent, which is attributed to its tautomerisation and utility as a ditopic receptor. Proton transfer from 2 pyridone and its tautomer have been investigated by isotope labeling, kinetics and quantum chemical methods.
Координациялық химия
2-Пиридон және оның кейбір туындылары координациялық химияда лигандтар ретінде қолданылады, көбінесе карбоксилат сияқты 1,3-көпірлі лиганд ретінде.
2 Pyridone and some derivatives serve as ligands in coordination chemistry, usually as a 1,3 bridging ligand akin to carboxylate.
Табиғатта
Пиридон табиғатта кездеспейді, бірақ оның бір туындысы кейбір гидрогеназаларда кофактор ретінде бөлініп алынған.
2 Pyridone is not naturally occurring, but a derivative has been isolated as a cofactor in certain hydrogenases.
Экологиялық мінез-құлық
2 Пиридон топырақ ортасындағы микроорганизмдермен жылдам ыдырайды, жартылай ыдырау мерзімі бір аптадан кем. Көміртек, азот және энергияның жалғыз көзі ретінде 2 пиридонды пайдалана алатын организмдер бірнеше зерттеушілер тарапынан оқшауланды. 2 пиридонды ең көп зерттеген бактерия – грамположительно бактерия Arthrobacter crystallopoietes, Actinomycetota филының мүшесі, оған пиридинді немесе бір немесе бірнеше алкил, карбоксил немесе гидроксил тобымен алмастырылған пиридиндерді ыдырататын көптеген туысқан организмдер кіреді. 2 пиридонның ыдырауы көбінесе монооксигеназа шабуылымен басталады, нәтижесінде 2,5-дигидроксипиридин сияқты диол пайда болады, ол малеамат жолы арқылы метаболизмге ұшырайды. Сақинаның бөлінуі 2,5-дигидроксипиридин монооксигеназаның әрекеті арқылы жүреді, ол сонымен қатар малеамат жолы арқылы никотин қышқылының метаболизміне қатысады. Arthrobacter crystallopoietes жағдайында, ыдырау жолының кем дегенде бір бөлігі плазмидада орналасқан. Пиридин диолдары ерітіндіде химиялық түрленіп, аса боялған пигменттерге айналады. Хинолиннің ыдырауында да ұқсас пигменттер байқалды, бұл метаболиттердің өзгеруіне байланысты, бірақ көптеген пиридин еріткіштерінің, мысалы, алмастырылмаған пиридин немесе пиколиннің ыдырауында жиі кездесетін сары пигменттер, әдетте, осы еріткіштердің қатысуымен рибофлавиннің артық өндірілуінен туындайды. Жалпы айтқанда, пиридон, дигидроксипиридин және пиридинкарбон қышқылдарының ыдырауы көбінесе оксигеназалар арқылы жүзеге асады, ал пиридин еріткіштерінің ыдырауы көбінесе оксигеназаларға байланысты болмайды және кейбір жағдайларда бастапқы тотығу-тотықсыздану қадамын қамтуы мүмкін.
2 Pyridone is rapidly degraded by microorganisms in the soil environment, with a half life less than one week. Organisms capable of growth on 2 pyridone as a sole source of carbon, nitrogen, and energy have been isolated by a number of researchers. The most extensively studied 2 pyridone degrader is the gram positive bacterium Arthrobacter crystallopoietes, a member of the phylum Actinomycetota which includes numerous related organisms that have been shown to degrade pyridine or one or more alkyl , carboxyl , or hydroxyl substituted pyridines. 2 Pyridone degradation is commonly initiated by mono oxygenase attack, resulting in a diol, such as 2,5 dihydroxypyridine, which is metabolized via the maleamate pathway. Fission of the ring proceeds via action of 2,5 dihydroxypyridine monooxygenase, which is also involved in metabolism of nicotinic acid via the maleamate pathway. In the case of Arthrobacter crystallopoietes, at least part of the degradative pathway is plasmid borne. Pyridine diols undergo chemical transformation in solution to form intensely colored pigments. Similar pigments have been observed in quinoline degradation, also owing to transformation of metabolites, however the yellow pigments often reported in degradation of many pyridine solvents, such as unsubstituted pyridine or picoline, generally result from overproduction of riboflavin in the presence of these solvents. Generally speaking, degradation of pyridones, dihydroxypyridines, and pyridinecarboxylic acids is commonly mediated by oxygenases, whereas degradation of pyridine solvents often is not, and may in some cases involve an initial reductive step.<ref>