В мире органических молекул случа­ются необычные перестановки ато­мов, которые практически не изменя­ют «внешнего» вида молекулы, но приводят к существенным различиям в химических свойствах веществ.

Таковы, например, бензол и его структурный аналог — шестиатом­ный азотсодержащий гетероцикл пи­ридин.

Замена одного фрагмента — СН= в бензольном ядре на трёхвалентный атом азота не нарушает ароматично­сти цикла, так как число p-электронов в общем электронном облаке цикли­ческой молекулы при этом не умень­шается. Оно по-прежнему равно 6, и молекула пиридина соответствует «ароматическому» критерию Хюккеля.

Строение p-системы молекулы пиридина.

Перераспределение электронной плотности в молекуле пиридина.

В этом отношении пиридин пред­ставляет собой изоэлектронный (от греч. «изос» — «одинаковый») двойник бензола и по праву считает­ся ароматическим гетероциклом. Но у атома азота сохраняется неподелённая электронная пара, не вовлечённая в p-систему пиридинового ядра, — со­всем как у атома азота аминогруппы. Кроме того, более электроотрица­тельный, по сравнению с углеродом, азот «тянет» на себя общее «электронное облако» цикла, нарушая его сим­метрию.

В итоге атомы водорода в пириди­новом ядре становятся неравноцен­ными. Поэтому бензол и пиридин от­личаются по химическим свойствам: пиридин напоминает бензол, в кото­ром есть акцепторный заместитель, смещающий на себя электронную плотность ароматического ядра.

Пиридин — жидкость с сильным неприятным запахом, растворимая в воде. Пиридин проявляет слабые ос­новные свойства и способен образо­вывать с сильными кислотами соли пиридиния:

В такой реакции пиридин ведёт себя подобно третичным аминам. Удивительное сочетание свойств — ароматического цикла и третичного амина.

Впервые пиридин был выделен английским химиком Томасом Ан­дерсоном (1819—1874) в 1849 г. из костного дёгтя — продукта сухой пе­регонки костей. А пять лет спустя он был обнаружен в каменноугольной смоле, из которой и ныне его извле­кают в промышленных условиях.

Гомологи пиридина получают удобными синтетическими методами:

1) из акролеина и аммиака

2) из ацетилена и аммиака

Английский химик Уильям Рамзай в 1877 г. предложил оригинальный способ получения пиридина в лабо­раторных условиях. Он пропускал смесь ацетилена и циановодорода через нагретую графитовую трубку:

К сожалению, этот способ не на­шёл промышленного применения из-за низкого выхода продукта реакции и больших затрат энергии.

Основной тип химических прев­ращений пиридина - - замещение атомов водорода в ароматическом ядре. По трудности замещения он на­поминает нитробензол, причём груп­пы направляются только к третьему от атома азота атому углерода гетероцикла:

Пиридиновое ядро легко гидриру­ется, превращаясь в пиперидиновый цикл:

Пиридин широко используется в промышленности в качестве раство­рителя и промежуточного продукта в органическом синтезе. С оксидом се­ры (VI) он образует комплекс, кото­рый применяется как мягкий реа­гент для сульфирования (введения группы —SO₃H) фурана, тиофена, пиррола и индола.

Пиридиновый гетероцикл входит в состав молекул некоторых витами­нов группы В, лекарств, красителей, целого класса алкалоидов, к которо­му относится, в частности никотин.