1,2,4-三氮唑和親二烯體（如烯胺）通過雜原子D-A加成脫去N2得到吡啶的反應。
吡啶是指苯環上含有一個氮原子的六元雜環化合物，其結構與苯非常相似，從生物電子等排理論來說，化巧和苯是一對生物電子等排體，兩者在很多方面是相似的。除作溶劑外，吡啶在工業上還可用作變性劑、助染劑，以及合成一系列產品（包括藥品、消毒劑、染料、食品調味料、粘合劑、炸藥等）的起始物。
基本介紹
- 中文名：Boger 吡啶合成
- 產物：吡啶
- 意義：重要的化工材料
- 領域：有機合成
反應原理,反應實例,吡啶及其衍生物,芳香性,物理性質,光譜性質,化學性質,
反應原理
反應原理反應實例
反應實例吡啶及其衍生物
吡啶，有機化合物，是含有一個氮雜原子的六元雜環化合物。可以看做苯分子中的一個（CH）被N取代的化合物，故又稱氮苯，無色或微黃色液體，有惡臭。吡啶及其同系物存在於骨焦油、煤焦油、煤氣、頁岩油、石油中。吡啶在工業上可用作變性劑、助染劑，以及合成一系列產品（包括藥品、消毒劑、染料等）的原料。
2017年10月27日，世界衛生組織國際癌症研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，吡啶在2B類致癌物清單中。
芳香性
吡啶的結構與苯非常相似，近代物理方法測得，吡啶分子中的碳碳鍵長為139pm，介於C-N單鍵 （147pm）和C=N雙鍵（128pm）之間，而且其碳碳鍵與碳氮鍵的鍵長數值也相近，鍵角約為120°，這說明吡啶環上鍵的平均化程度較高，但沒有苯完全。
吡啶環上的碳原子和氮原子均以sp2雜化軌道相互重疊形成σ鍵，構成一個平面六元環。每個原子上有一個p軌道垂直於環平面，每個p軌道中有一個電子，這些p軌道側面重疊形成一個封閉的大π鍵，π電子數目為6，符合4n+2規則，與苯環類似。因此，吡啶具有一定的芳香性。氮原子上還有一個sp2雜化軌道沒有參與成鍵，被一對孤對電子所占據，使吡啶具有鹼性。吡啶環上的氮原子的電負性較大，對環上電子云密度分布有很大影響，使π電子云向氮原子上偏移，在氮原子周圍電子云密度高，而環的其他部分電子云密度降低，尤其是鄰、對位上降低顯著。所以吡啶的芳香性比苯差。
在吡啶分子中，氮原子的作用類似於硝基苯的硝基，使其鄰、對位上的電子云密度比苯環降低，間位則與苯環相近，這樣，環上碳原子的電子云密度遠遠少於苯，因此象吡啶這類芳雜環又被稱為“缺π”雜環。這類雜環表現在化學性質上是親電取代反應變難，親核取代反應變易，氧化反應變難，還原反應變易。
物理性質
無色或微黃色液體，有惡臭。
熔點(℃)： -41.6
沸點(℃)： 115.2
相對密度(水=1)： 0.9827
折射率：1.5067（25℃）
相對蒸氣密度(空氣=1)： 2.73
飽和蒸氣壓(kPa)： 1.33/13.2℃
閃點(℃)： 17
引燃溫度(℃)： 482
爆炸上限%(V/V)： 12.4
爆炸下限%(V/V)： 1.7
燃燒熱（定壓）(KJ/mol)：2826.51
（定容）(KJ/mol)：2782.97
比熱容（21℃，定壓）（KJ/kg.K)：1.64
臨界溫度（℃）：346.85
臨界壓力（MPa）：6.18
電導率（25℃）（μS/cm）：4
熱導率（20℃）（W/m.K）：0.182
黏度（15℃）（mPa.S）：1.038
（20℃）（mPa.S）：0.952
（30℃）（mPa.S）：0.829
蒸發熱（25℃）（KJ/mol）：40.4277
熔化熱（KJ/mol）：7.4133
生成熱（液體）（KJ/mol）：99.9808
偶極距：2.22D 吡啶為極性分子，其分子極性比其飽和的化合物——哌啶大。這是因為在哌啶環中，氮原子 只有吸電子的誘導效應（-I），而在吡啶環中，氮原子既有吸電子的誘導效應，又有吸電子的共軛效應（-C）。
溶解性： 溶於水和醇、醚等多數有機溶劑。吡啶與水能以任何比例互溶，同時又能溶解大多數極性及非極性的有機化合物，甚至可以溶解某些無機鹽類，所以吡啶是一個有廣泛套用價值的溶劑。吡啶分子具有高水溶性的原因除了分子具有較大的極性外，還因為吡啶氮原子上的未共用電子對可以與水形成氫鍵。吡啶結構中的烴基使它與有機分子有相當的親和力，所以可以溶解極性或非極性的有機化合物。而氮原子上的未共用電子對能與一些金屬離子如Ag、Ni、Cu等形成配合物，而致使它可以溶解無機鹽類。 與水形成共沸混合物，沸點92～93℃。（工業上利用這個性質來純化吡啶。）
光譜性質
（1）吡啶的紅外光譜（IR）：芳雜環化合物的紅外光譜與苯系化合物類似，在3070～3020cm-1處有C—H伸縮振動，在1600～1500cm-1有芳環的伸縮振動（骨架譜帶），在900～700cm-1處還有芳氫的面外彎曲振動。
（2）吡啶的核磁共振氫譜（HNMR）：吡啶的氫核化學位移與苯環氫（δ7.27）相比處於低場，化學位移大於7.27，其中與雜原子相鄰碳上的氫的吸收峰更偏於低場。當雜環上連有供電子基團時，化學位移向高場移動，取代基為吸電性時，則化學位移向低場移動。
（3）吡啶的紫外吸收光譜（UV）：吡啶有兩條紫外光譜吸收帶，一條在240～260nm（ε=2000），相應於π→π*躍遷（與苯相近）。另一條在270nm的區域，相應於n→π*躍遷（ε=450）。
化學性質
吡啶及其衍生物比苯穩定，其反應性與硝基苯類似。典型的芳香族親電取代反應發生在3、5位上，但反應性比苯低，一般不易發生硝化、鹵化、磺化等反應。吡啶是一個弱的三級胺，在乙醇溶液內，能與多種酸(如苦味酸或高氯酸等)形成不溶於水的鹽。工業上使用的吡啶，約含1%的2-甲基吡啶，因此可以利用成鹽性質的差別，把它和它的同系物分離。吡啶還能與多種金屬離子形成結晶形的絡合物。吡啶比苯容易還原，如在金屬鈉和乙醇的作用下還原成六氫吡啶(或稱哌啶)。吡啶與過氧化氫反應，易被氧化成N-氧化吡啶。
（1）鹼性和成鹽
吡啶不但可與強酸成鹽，還可以與路易斯酸成鹽。
此外，吡啶還具有叔胺的某些性質，可與鹵代烴反應生成季銨鹽，也可與醯鹵反應成鹽。
（2）親電取代反應
吡啶是“缺π”雜環，環上電子云密度比苯低，因此其親電取代反應的活性也比苯低，與硝基苯相當。由於環上氮原子的鈍化作用，使親電取代反應的條件比較苛刻，且產率較低，取代基主要進入3（β）位。
與苯相比，吡啶環親電取代反應變難，而且取代基主要進入3（β）位，可以通過中間體的相對穩定性來說明這一作用。
由於吸電性氮原子的存在，中間體正離子都不如苯取代的相應中間體穩定，所以，吡啶的親電取代反應比苯難。比較親電試劑進攻的位置可以看出，當進攻2（α）位和4（γ）位時，形成的中間體有一個共振極限式是正電荷在電負性較大的氮原子上，這種極限式極不穩定，而3（β）位取代的中間體沒有這個極不穩定的極限式存在，其中間體要比進攻2位和4位的中間體穩定。所以，3位的取代產物容易生成。
（3）親核取代反應
由於吡啶環上氮原子的吸電子作用，環上碳原子的電子云密度降低，尤其在2位和4位上的電子云密度更低，因而環上的親核取代反應容易發生，取代反應主要發生在2位和4位上。
吡啶與氨基鈉反應生成2-氨基吡啶的反應稱為齊齊巴賓（Chichibabin）反應，如果2位已經被占據，則反應發生4位，得到4-氨基吡啶，但產率低。如果在吡啶環的α位或γ位存在著較好的離去基團（如鹵素、硝基）時，則很容易發生親核取代反應。如吡啶可以與氨（或胺）、烷氧化物、水等較弱的親核試劑發生親核取代反應。
（4）氧化還原反應
由於吡啶環上的電子云密度低，一般不易被氧化，尤其在酸性條件下，吡啶成鹽後氮原子上帶有正電荷，吸電子的誘導效應加強，使環上電子云密度更低，更增加了對氧化劑的穩定性。當吡啶環帶有側鏈時，則發生側鏈的氧化反應。
