Введение

Пирилий — катион (положительный ион) с формулой C5H5O+, состоящий из шестичленного кольца, содержащего пять атомов углерода, каждый из которых связан с одним атомом водорода, и один атом кислорода с положительным зарядом. Связи в кольце конъюгированы, как в бензоле, что придает ему ароматический характер. В частности, благодаря положительному заряду, атом кислорода является трехвалентным. Пирилий — моноциклический и гетероциклический класс соединений, относящийся к ионам оксония.

Соли

Пирилий и его производные образуют стабильные соли с разнообразными анионами.

Деривативы

Многие важные катионы формально происходят от пирилиевого катиона путем замещения различных функциональных групп на некоторые или все атомы водорода в кольце. 2,4,6-трифенилпирилий, известный как соль Катрицкого (в честь Алана Р. Катрицкого), является важным примером, используемым в многочисленных современных реакциях кросс-сочетания, катализируемых металлами.

Химические свойства

Как и другие ионы оксония, пирилиевый ион неустойчив в нейтральной воде. Однако, пирилиевый ион гораздо менее реакционноспособен, чем обычные ионы оксония, благодаря ароматической стабилизации. 2,4,6-трифенильная соль обычно реагирует с алифатическими аминами в 1-м положении, образуя соли пиридиния и активируя их для окислительного присоединения комплексами металлов, в особенности с никелем. Пирилиевые катионы также реагируют с нуклеофилами в 2, 4 и 6 положениях, что может приводить к разнообразным реакциям. Высокая электроотрицательность кислорода обуславливает сильное однократное возмущение, создаваемое одним гетероатомом в шестичленном кольце.

Синтез

Соли пирилия легко получают из простых исходных материалов в результате реакции конденсации. Соли пирилия с ароматическими заместителями, такие как 2,4,6-трифенилпирилий тетрафторборат, могут быть получены из двух молей ацетофенона и одного моля бензальдегида в присутствии тетрафторборной кислоты и окислителя (синтез Дильтея). Для пирилиевых солей с алкильными заместителями, таких как 2,4,6-триметилпирилиевые соли, наилучшим методом является синтез Балабана-Неницеску-Прайля из трет-бутанола и уксусного ангидрида в присутствии тетрафторборной, хлорной или трифторметансульфоновой кислот. Соли 2,4,6-трифенилпирилия под действием оснований превращаются в стабильный 1,5-энедион (псевдобазу), а соли 2,4,6-триметилпирилия при обработке горячими щелочными гидроксидами образуют нестабильную псевдобазу, которая подвергается внутримолекулярной конденсации с образованием 3,5-диметилфенола. В теплом оксиде дейтерия соли 2,4,6-триметилпирилия подвергаются изотопному обмену 4-метильных водородов быстрее, чем 2- и 6-метильных групп, что позволяет синтезировать регионально-дейтерированные соединения.

Деривативы

Реакционная способность солей пирилия по отношению к нуклеофилам делает их полезными материалами для получения других соединений с более выраженным ароматическим характером. Соли пирилия образуют пиридины при взаимодействии с аммиаком, соли пиридиния – с первичными аминами, N-оксиды пиридина – с гидроксиламином, фосфабензолы – с производными фосфина, соли тиопирилия – с сероводородом и производные бензола – с ацетонитрилом или нитрометаном.

Пироны

Катион пирилия с гидроксильным анионом в 2-й позиции не является цвиттерионным ароматическим соединением (1), а нейтральным ненасыщенным лактоном – 2-пироном или пиран-2-оном (2). Важными представителями этого класса являются кумарины. Аналогично, 4-гидроксипирилий является γ-пироном или пиран-4-оном (4), к которому относится, например, мальтол.

Ион хроменилия

Один бициклический ион пирилия называется ионом бензопирилия (IUPAC: ион хроменилия) (формула: C9H7O+, молярная масса: 131,15 г/моль, точная масса: 131,04968983). Его можно рассматривать как заряженный производный 2H-бензопирана (IUPAC: 2H-хромен, C9H8O) или заряженный замещенный гетероциклический производный нафталина (C10H8).

Ионы флавилия

В биологии ион 2-фенилбензопирилия (2-фенилхроменилия) называют флавилием. Антоцианидины и антоцианины – это класс соединений, производных от флавилия, пигменты, обуславливающие окраску многих цветов.

Нафтоксатен-катион

Существуют также полициклические производные пирилия с более высоким числом циклов. Хорошим примером является нафтоксантений. Этот краситель отличается высокой стабильностью, ароматичностью и плоскостностью. Он поглощает в УФ- и синей областях спектра и обладает выдающимися фотофизическими свойствами. Его можно синтезировать химическим или фотохимическим путем.