6-（N-Boc-氨甲基）-2-吡啶甲酸的合成(3)
亲核取代反应由于吡啶环上氮原子的吸电子作用，环上碳原子的电子云密度降低，尤其在2位和4位上的电子云密度更低，因而环上的亲核取代反应容易发生，取代反应主要发生在2位和4位上。吡啶与氨基钠反应生成2-氨基吡啶的反应称为齐齐巴宾反应，如果2位已经被占据，则反应发生4位，得到4-氨基吡啶，但产率低。如果在吡啶环的2位或4位存在着较好的离去基团（如卤素、硝基）时，则很容易发生亲核取代反应。如吡啶可以与氨（或胺）、烷氧化物、水等较弱的亲核试剂发生亲核取代反应。[11]
氧化还原反应由于吡啶环上的电子云密度低，一般不易被氧化，尤其在酸性条件下，吡啶成盐后氮原子上带有正电荷，吸电子的诱导效应加强，使环上电子云密度更低，更增加了对氧化剂的稳定性。[12]当吡啶环带有侧链时，则发生侧链的氧化反应。
吡啶可以氧化叔胺在类似的氧化条件下，形成的N-氧化物。如作用吡啶与过氧乙酸或过氧化氢，可以得到吡啶N-氧化物。吡啶氮氧化物还原和DNA。[13]在吡啶N-氧化物，氧原子上的未共用电子对可能发生的P -π共轭电子芳香键，电子云密度环增加，α和γ显著增加，吡啶环的电取代反应易于发生。[14]由于吡啶N-氧化物的生成，带正电荷的氮原子的吸电子诱导效应，增加，电子云密度的α位已经减少，因此，亲核电取代反应主要发生在位置4。同时，吡啶N-氧化物也容易亲核反应。和氧化反应的吡啶环取代苯加氢反应的发生，很容易，可减少催化加氢、化学试剂。[15]吡啶的还原产物吹冰氢吡啶（PAI丁），与仲胺，碱性比吡啶（pKa值= 11.2），高沸点是106℃。许多化合物具有此结构是常用的有机碱。
1.3 吡啶类化合物的应用
1.3.1用于合成农药
吡啶类农药是农药的第四代，它的优点是效率高，对人体和生物毒性低，具有良好的环境相容性，符合我国的发展和农药的方向的要求，含吡啶环的农药已逐渐成为农药的主要方向。[15]烷基吡啶，发展趋势的卤代吡啶，吡啶，氨基吡啶，乙烯基吡啶产量已经渐渐成规模。吡啶结构几乎所有类别的农药，需求的吡啶类化合物的农药在中国2009以上的占总消费量的50%。据报道，商业含有杀虫剂的吡啶环的约有70种，截至2010吹冰月，共有45种在中国注册的农药活性成分包括含吡啶环，百草枯，毒死蜱，吡虫啉，烟嘧磺隆市场成熟，是农药品种主要生产方向。[16]国内吡啶供应，价格低廉，有利于中国的大宗商品如吡啶农药百草枯进一步降低成本，提高在国际市场的竞争力。同时也已在中国吡啶下游农药生产具有规模扩张的良好的市场前景，如氟啶胺，氟草烟，二氢吡啶，吡氟氯禾灵，啶虫脒，烯啶虫胺，吡蚜酮和吡氟草胺等。目前大约有50多种农药品种要用到吡啶。特别是近年来兴起的、成为世界环保农药生产的主流方向之一的吡啶碱类农药。
医药领域中烟酸/烟酰胺对吡啶系列产品的需求最大，全球约35%左右的吡啶系列产品是用来满足烟酸/烟酰胺的生产需求，2009～2012年，全球农用化学品和医药产品对吡啶的需求还将以5%左右的年增长率增长。我国是全球最大的烟酸/烟酰胺生产和出口国，烟酸/烟酰胺的年产量已达万吨左右，年出口量达5000余吨，仅对3-甲基吡啶的年需求量就达3000～4000吨。烟酸/烟酰胺是重要的b族文生素产品，在医药和饲料添加剂中用量都很大，特别是饲料添加剂，全球约有75%左右的烟酸/烟酰胺应用于饲料添加剂中。近年来我国烟酸/烟酰胺产量和市场出口量逐年大幅增长，今后对吡啶系列产品的需求还会上升。
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