2-ピリドン

アミド基は、他の窒素および酸素含有種との水素結合に関与することができる。

主な固体形態は2-ピリドンである。これは、固体状態の水素が酸素よりも窒素に近いことを示すX線結晶構造解析（水素の電子密度が低いため、正確な位置特定は困難である）と、C=O縦振動周波数が存在する一方でOH振動周波数が存在しないことを示すIR分光法によって確認されている。^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

互変異性化は徹底的に研究されてきた。エネルギー差は非常に小さいようだ。非極性溶媒は2-ヒドロキシピリジンを好むのに対し、アルコールや水などの極性溶媒は2-ピリドンを好む。^{[ 2 ] [ 7 ] [ 8 ]}

気相における2つの互変異性体のエネルギー差は、IR分光法により固体状態では2.43～3.3 kJ / mol 、液体状態では8.95 kJ/molおよび8.83 kJ/molと測定された。 ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

単分子互変異性化は禁制の1-3超面遷移状態を持つため、この互変異性化には高いエネルギー障壁があり、理論的手法で計算すると125または210 kJ/molとなります。直接互変異性化はエネルギー的に不利です。この互変異性化には他の可能なメカニズムがあります。^{[ 11 ]}

固体状態では二量体構造は存在せず、2-ピリドンは水素結合を介してらせん構造を形成する。置換された2-ピリドンの中には、固体状態で二量体を形成するものがあり、例えば5-メチル-3-カルボニトリル-2-ピリドンなどがある。これらの構造の決定はすべてX線結晶構造解析によって行われた。固体状態では水素が窒素に近くなるため、フラスコ内の無色の結晶を2-ピリドンと呼ぶのは妥当と考えられる。^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

溶液中では二量体形態が存在し、二量体化の比率は溶媒の極性に大きく依存します。極性溶媒とプロトン性溶媒は水素結合と相互作用し、より多くのモノマーが形成されます。非極性溶媒中の疎水性効果により、二量体が優勢になります。互変異性形態の比率も溶媒に依存します。すべての可能な互変異性体と二量体が存在して平衡を形成する可能性があり、システム内のすべての平衡定数を正確に測定することは非常に困難です。 ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

（NMR分光法は時間がかかる方法であり、溶媒中での高分解能IR分光法は難しく、UV分光法の幅広い吸収は3つ以上の非常に類似した分子を識別することを困難にする）。

一部の出版物では、2つの可能なパターンのうち一方のみに焦点を当て、もう一方の影響を無視している。例えば、非極性溶液中の2つの互変異性体のエネルギー差を計算する場合、平衡状態において物質が二量体側に多く存在すると、誤った結果が生じる。

直接的な互変異性化はエネルギー的に有利ではないが、二量体化に続いて二重プロトン移動と二量体の解離が起こる経路は、一方の互変異性体から他方の互変異性体への自己触媒的な経路となる。プロトン性溶媒は、互変異性化中のプロトン移動も媒介する。

2-ピリドンは、例えばエステルのアミノリシスなど、さまざまなプロトン依存性反応を触媒します。場合によっては、溶融した2-ピリドンが溶媒として使用されます。2-ピリドンは、非極性溶媒中での活性化エステルとアミンの反応に大きな影響を与えますが、これはその互変異性化と二座受容体としての有用性に起因します。2-ピリドンとその互変異性体からのプロトン移動は、同位体標識、速度論、および量子化学的方法によって研究されています。 ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 25 ]}

2-ピリドンおよびいくつかの誘導体は配位化学において配位子として機能し、通常はカルボキシレートに似た1,3-架橋配位子として機能します。^{[ 19 ]}

2-ピリドンは天然には存在しないが、その誘導体は特定のヒドロゲナーゼの補因子として単離されている。^{[ 20 ]}

(MeOH):ν _max (lg ε) = 226.2 (0.44)、297.6 (0.30)。

(KBr): ν = 3440  cm ⁻¹ –1 (br, m), 3119 (m), 3072 (m), 2986 (m), 1682 (s), 1649 (vs), 1609 (vs), 1578 (vs), 1540 (s), 1456 (m), 1433 (m), 1364 (w), 1243 (m), 1156 (m), 1098 (m), 983 (m), 926 (w), 781 (s), 730 (w), 612 (w), 560 (w), 554 (w), 526 (m), 476 (m), 451 (w).

EI-MS (70 eV): m/z (%) = 95 (100) [M ⁺ ]、67 (35) [M ⁺ - CO]、51 (4) [C ₄ H ₃ ⁺ ]。

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