Z artykułu Wikipedii na temat pirymidyny:
Ze względu na zmniejszoną zasadowość w porównaniu z pirydyną, elektrofilowe podstawienie pirymidyny jest mniej łatwe.
Ale dlaczego pirymidyna jest mniej zasadowa niż pirydyna? Pirymidyna ma dwie $ \ mathrm {sp ^ 2} $ -hybrydyzowane samotne pary dostępne do protonowania, w porównaniu z jedną pirydyną.
To nie liczba samotnych par w jakikolwiek sposób wyjaśnia zasadowość. Weź losowy cukier, a będzie on miał dziesięciokrotnie większą liczbę samotnych par (choć na tlenie, a nie na azocie), nie będąc znacząco zasadowym.
Problemem jest elektronika. Azot, będąc atomem raczej elektroujemnym, jest w stanie dobrze przyciągać elektrony π do siebie - do tego stopnia, że pochodne pirydyny określa się jako wyjątkowo ubogie w elektrony , a zatem bardzo wolne w reakcjach podstawienia elektrofilowego.
Przechodząc od pirydyny do pirymidyny, musimy to podwoić. W związku z tym istnieje postrzegany poważny niedobór elektronów w tym pierścieniu, ponieważ oba atomy azotu próbują przyciągnąć je do siebie.
Teraz załóżmy, że protonujesz ten gatunek. Mamy teraz dwa atomy azotu, z których jeden jest naładowany dodatnio. Ten dodatnio naładowany azot natychmiast zwielokrotnia swoją siłę odciągania elektronów. Równie natychmiast drugi azot wyczuwa gęstość elektronów opuszczającą swoje otoczenie. Cały system jest o wiele mniej korzystny niż układ pirydynowy z tylko jednym azotem.
Ponownie wyrażając ten argument: zasadowość wzrasta, gdy sąsiedzi oddający elektrony zwiększają gęstość elektronów (co równa się częściowy ładunek ujemny) na atomie. W przypadku pirymidyny mamy sąsiada odciągającego elektrony, który zmniejsza gęstość elektronów (dając częściowy ładunek dodatni ) i czyniąc protonowanie (tj. Ładunek bardziej dodatni) mniej korzystnym.
W pirydynie hybrydyzacja atomu azotu to $ \ mathrm {sp} ^ 2 $ . Para elektronów na nitrohenie leży poza pierścieniem na $ \ mathrm {sp} ^ 2 $ orbicie hybrydowym i jest dostępna do protonowania, dzięki czemu pirydyna jest podstawowym heterocyklem. p>
$ \ mathrm pK_ \ mathrm {a} $ sprzężonego kwasu pirydyny wynosi 5,25 $
W pirymidynie atomy azotu są równoważne i $ \ mathrm {sp} ^ 2 $ span> hybrydyzowane. Obie pary elektronów leżą poza pierścieniem aromatycznym na orbitali hybrydowych $ \ mathrm {sp} ^ 2 $ . Oba N są nieco podstawowe. Pirymidyna jest mniej zasadowa niż pirydyna ze względu na indukcyjny, odciągający elektrony efekt drugiego atomu N.
$ \ mathrm pK_ \ mathrm {a} $ sprzężonego kwasu pirymidyny wynosi 1,3 $