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2-ピリドン


優先IUPAC名 Pyridin-2(1H)-one
別称 2(1H)-Pyridinone 2(1H)-Pyridone 1H-Pyridine-2-one 2-Pyridone 1,2-Dihydro-2-oxopyridine 1H-2-Pyridone 2-Oxopyridone 2-Pyridinol 2-Hydroxypyridine
識別情報
CAS登録番号	142-08-5
3D model (JSmol)	lactim: Interactive image lactam: Interactive image
ChEBI	CHEBI:16540
ChEMBL	ChEMBL662
ChemSpider	8537
ECHA InfoCard	100.005.019
EC番号	205-520-3
KEGG	C02502
PubChem CID	8871
RTECS number	UV1144050
UNII	6770O3A2I5
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID2051716
InChI InChI=1S/C5H5NO/c7-5-3-1-2-4-6-5/h1-4H,(H,6,7) Key: UBQKCCHYAOITMY-UHFFFAOYSA-N InChI=1/C5H5NO/c7-5-2-1-3-6-4-5/h1-4,7H Key: GRFNBEZIAWKNCO-UHFFFAOYAT InChI=1/C5H5NO/c7-5-3-1-2-4-6-5/h1-4H,(H,6,7) Key: UBQKCCHYAOITMY-UHFFFAOYAK
SMILES lactim: Oc1ccccn1 lactam: C1=CC=CNC(=O)1
特性
化学式	C₅H₅NO
モル質量	95.1 g mol⁻¹
外観	無色の結晶性固体
密度	1.39 g/cm³
融点	107.8 °C
沸点	280 °C（分解）
その他溶媒への溶解度	水、メタノール、アセトンに溶ける
酸解離定数 pK_a	11.65
λ_max	293 nm (ε 5900, H₂O soln)
構造
結晶構造	直方晶系
分子形状	planar
双極子モーメント	4.26 D
危険性
労働安全衛生 (OHS/OSH):
主な危険性	刺激性
GHS表示:
絵表示
重要な用語	Danger
危険性報告	H301, H315, H319, H335
予防報告	P261, P264, P270, P271, P280, P301+P310, P302+P352, P304+P340, P305+P351+P338, P312, P321, P330, P332+P313, P337+P313, P362, P403+P233, P405, P501
NFPA 704（ファイア・ダイアモンド）	2 1
引火点	210 °C (410 °F; 483 K)
関連する物質
その他の陰イオン	2-ピリジノラート
その他の陽イオン	ピリジニウムイオン
関連する官能基	アルコール, ラクタム, ラクチム, ピリジン, ケトン
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

2-ピリドン (英: 2-pyridone) は分子式C₅H₄NH(O)の有機化合物である。この無色の結晶性固体はペプチド合成に使われる。水素結合を利用した構造を形成し、RNAやDNAで見られる塩基が対になった構造にいくぶん似ている。また互変異性を示すので、昔から研究の対象にされてきた。

2-ピリドンはアミドに属し、窒素とそれに結合した水素とその横にカルボニル基を持つ。ペプチドではアミノ酸がこのパターンで結合している。この特徴は物理的・化学的性質に原因がある。このような化合物中では、窒素に結合した水素がほかの窒素や酸素を含む化合物と強い水素結合をつくる。

互変異性

窒素に結合した水素は酸素に転位することができる。この転位が起こると互変異性体である2-ヒドロキシピリジンが形成される。このラクタム-ラクチム互変異性は類似した構造を持つほかの分子でも見られる^[1]。

固体状態

固体状態ではほとんどが2-ピリドンとして存在する。これは、X線回折により水素は酸素より窒素に近いことが確認され^{[注 1]}、赤外分光法によりC=O結合の振動は検出されたがO-H結合の振動は検出されなかったことから確認された^[2]^[3]^[4]^[5]。

溶液

溶液中でもどちらの互変異性体のほうが優勢なのか調べられ、これを扱った多くの研究結果が公表された。異性体間のエネルギー差は非常に小さく、溶媒の極性に左右されることがわかった。無極性溶媒では2-ヒドロキシピリジンが優勢で、アルコールや水などの極性溶媒では2-ピリドンが優勢であった^[1]^[6]^[7]^[8]^[9]^[10]^[11]^[12]^[13]。

気相中での2つの異性体間のエネルギー差が赤外分光法によって測定され、固体状態で2.43 - 3.3 kJ/mol、液体状態で8.95 kJ/mol または 8.83 kJ/molという数値が出た^[14]^[15]^[16]。

互変異性化機構A

2-ピリドン単分子での互変異性は、禁制である1,3-スプラ型遷移状態を経るため、この機構での異性化には高いエネルギー障壁(理論計算により、125または210 kJ/molと見積もられている)が存在する。よって分子内のプロトン移動による互変異性はエネルギー的に不利であり、ほかの互変異性化機構が提案されている^[16]。

二量体

2-ピリドンと2-ヒドロキシピリジンは水素結合を利用して二量体を形成することができる^[17]。

固体状態

固体状態では二量体を形成しない。2-ピリドンは水素結合によってらせん構造を形成する。5-メチル-3-カルボニトリル-2-ピリドンのようないくつかの置換2-ピリドンは固体中で二量体を形成する。これらの構造は決定は全てX線回折によってなされ、水素は窒素ではなく酸素の近くに位置していることが確認された^[1]^[2]^[3]^[4]^[5]。

溶液

溶液中では二量体を形成する。二量化する割合は溶媒の極性に大きく左右される。プロトン性極性溶媒は水素結合に介入するので、ここでは単量体の割合が高くなる。無極性溶媒での疎水性相互作用は二量体の形成を促す。また、互変異性体の割合も溶媒に依存する。全ての可能な二量体や互変異性体の間には平衡が成立しており、全ての平衡定数を正確に測定するのは非常に難しい^[17]^[18]^[19]^[20]^[21]^[22]^[23]^[24]^[25]^[26]。

都合よく片方の平衡を無視して計算することはできない。たとえば無極性溶媒中の2つの互変異性体間のエネルギー差を計算するとき、ほとんどが二量体を形成していると仮定すると、誤った値が導かれる。

互変異性化機構B

直接的な互変異性化はエネルギー的に不利であるが、2つのプロトンに支えられた二量体では、水素結合を介して互いにプロトンを交換することで互変異性化が達成できる。プロトン性溶媒ではプロトン転位がさらに起こりやすくなる。

合成

まず環化反応によって2-ピロンが得られ、これはアンモニアによる交換反応によって2-ピリドンに変換される。

ピリジンは過酸化水素などの酸化剤によりアミンオキシドを形成する。このピリジン-N-オキシドは無水酢酸と転位反応を起こして2-ピリドンに変換される。

Guareschi-Thorpe縮合において、シアノアセトアミドは1,3-ジケトンと反応し2-ピリドンに変換される.^[18]^[19]反応名はIcilio GuareschiとJocelyn Field Thorpeにちなんでいる^[20]^[21]。

化学的性質

微生物への影響

脚注

注釈

↑ 水素の電子密度は低いため、正確な位置を定めるのは困難である。

出典

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固体状態

溶液

互変異性化機構A

固体状態

溶液

互変異性化機構B

注釈

出典

参考文献

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