PIRIDIN: SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK, FELHASZNÁLÁSOK, TOXICITÁS, SZINTÉZIS - KÉMIA - 2026

A piridint egy aromás amin, amelynek a kémiai képlete C ₅ H ₅ N a változata nitrogéntartalmú benzol, mint egy -CH váltotta nitrogénatom (N). A pirollal együtt a piridin a legegyszerűbb aromás aminok csoportját alkotja.

A piridint eredetileg kőszénkátrányból állították elő, de ez alacsony hozamú módszer volt. Ez számos módszer létrehozását eredményezte annak kémiai szintéziséhez, amelyben a formaldehid, az acetaldehid és az ammónia reakcióját alkalmazzák.

A piridin szerkezeti képlete. Forrás: Calvero. / Közösségi terület

A piridint először Thomas Anderson (1843), egy skót kémikus szerezte be, aki az állati hús és a csontok melegítésével olyan olajat állított elő, amelyből a piridint megtisztították.

Thomas Anderson (1819. július)

A piridint nyersanyagként használják olyan vegyületek szintéziséhez, amelyek kiküszöbölik és szabályozzák a rovarok, gombák, gyógynövények stb. Számos gyógyszer és vitamin előállításában, valamint oldószerként is felhasználják.

A piridin egy mérgező vegyület, amely krónikusan károsíthatja a májat, a veséket és a központi idegrendszer működését. A piridin a szervezetbe juthat lenyelés, belégzés és a bőrön keresztül történő diffúzió útján. A vegyiparban ismert, hogy olyan anyag, amely képes az embereknél impotenciát okozni.

A piridin szerkezete

Molekuláris

A piridin molekuláris szerkezete. Forrás: Benjah-bmm27 / Nyilvános

A felső kép a piridin molekuláris szerkezetét szemlélteti egy gömb- és rúdmodell szerint. Amint látható, molekulája nagyon hasonló a benzoléhoz, azzal a különbséggel, hogy egyik szénatomját (fekete gömbjét) nitrogén (kék gömb) helyettesíti.

A nitrogén, mivel inkább elektronegatív, magához vonzza az elektronsűrűséget, ami állandó dipólmotort hoz létre a piridinben. Ezért a piridin molekulák kölcsönhatásba lépnek a dipól-dipól erőken keresztül.

A hidrogénatomok elektronszegény régiók, tehát a szomszédos molekulák nitrogénatomjának irányába fognak orientálni.

Kristályos

Piridin kristályszerkezete. Forrás: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

A piridin-molekulák nemcsak a dipól-dipóli erőkkel, hanem az aromás gyűrűk kölcsönhatásaival is rendelkeznek. Így ezeknek a molekuláknak sikerült szabályos módon elhelyezkedniük, így ortorombás felépítésű (felső kép) kristály képződik -41,6 ° C hőmérsékleten.

Piridin tulajdonságai

Piridin minta. LHcheM / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Fizikai megjelenés

Színtelen folyadék, csípős illattal, hasonló a halhoz.

Moláris tömeg

79,1 g / mol

Sűrűség

0,9819 g / ml

Olvadáspont

-41,6 ºC

Forráspont

115,2 ºC

Oldhatóság

Elkeveredik vízzel, valamint alkohollal, éterrel, petroléterrel, olajokkal és általában sok szerves folyadékkal.

Gőznyomás

16 mmHg 20 ° C-on.

Gőzsűrűség

2,72 vízhez viszonyítva = 1

Törésmutató (n

1,5093

Viszkozitás

0,88 cP

Dipólmomentum

2.2 D

gyújtási pont

21 ºC

Öngyulladási hőmérséklet

482 ºC

bomlás

Bomlásig hevítve cianid füstöt bocsát ki.

rozsdásodás

A folyékony piridin megtámadja a műanyagok, a gumik és a bevonatok bizonyos formáit.

pH

8,5 (0,2 M vizes oldat)

Lúgosság és reakcióképesség

A piridin gyenge bázis. Ez egy tercier amin, amelynek 0,2 M vizes oldata pH-ja 8,5. A nitrogén elektronegativitása miatt alacsony affinitással bír az elektronok iránt, így szénatomjai általában nem vesznek részt elektrofil szubsztitúción.

Piridin megy nukleofil szubsztitúció, előnyösen a C- ₄ és C _{2 pozíciókat} a gyűrű. Az elektronok adományozására való képessége miatt a piridin jobban ellenáll az oxidációnak, mint a benzol, és hevesen reagál kénsavval, salétromsavval és maleinsavanhidriddel.

Piridin felhasználása

Rovarirtók

A piridin a Paraquat és a Diquat herbicidek előfutára. Hasonló módon használják a klór-pirifosz-rovarirtó szintézisére, amelynek kezdeti lépése a piridin klórozása. Ez a kiindulási anyag a piritionon alapuló fungicid előállításához.

Oldószer

A piridin egy poláris oldószer, amelyet dehalogénezési reakciókhoz és antibiotikumok extrahálásához használnak. A piridint oldószerként használják a festék- és gumiiparban, valamint a kutató laboratóriumokban oldószerként a növényi hormonok extrahálásában.

Gyógyszer

A piridin a cetilpiridinium és a laurilpiridinium szintézisének kiindulási pontjaként szolgál, amelyeket antiszeptikumokként használnak a száj- és fogápolási termékekben. A piridin molekula számos gyógyszer kémiai szerkezetének része.

Például az esmeprazol, amelyet gastro-oesophagealis reflux kezelésére használnak. A loratidin egy másik, piridin alapú gyógyszerkészítmény, Claritin néven ismert, amelyet allergiás folyamatok kezelésére használnak.

A piridin tablettákat (fenazopiridin) a húgyúti irritáció tüneti kezelésére használják, amelyet bizonyos esetekben fájdalom, égés és a vizelési vágy kísér. A fenazopiridin egy festék, amely fájdalomcsillapítóként hat a húgyúti rendszerben.

A diacil-hidrazin olyan piridinszármazék, amelynek antibakteriális hatása van, és gram-negatív baktériumokra, például E. coli-ra, és gram-pozitív baktériumokra, mint például S. albus.

A piridin alapja a tiazolo-piridinnek, amely egy antivirális hatású vegyület, különösen az influenza β-Mass vírus ellen. A 2-acetilpiridin, a piridin származéka, nagy daganatellenes aktivitással rendelkezik, és gátolja a leukémiát.

Egyéb

A piridint vitaminok, gumi termékek, ragasztók, festékek és rovarirtók gyártására használják. Használják az alkohol denaturálásához és néhány textilfestékhez.

A piperidin előállításához 20% piridint használunk. A piperidin részt vesz a vulkanizálásban és a mezőgazdaságban.

A piridint a polikarbonát-gyanták szintézisében is felhasználják, élelmiszer-aromaként és reagensként a cianid kimutatására.

toxicitás

- A piridin elsősorban a bőrön belélegzéssel és diffúzióval jut be a testbe. Akut piridin expozíció szem és bőr irritációt és égési sérülést okozhat.

- A piridin dermatitiszt és allergiát okozhat a bőrön. Az allergia kialakulását viszketés és kiütés mellett kísérhetik.

- A piridin belégzése az orr és a torok irritációját okozhatja, köhögéssel és ziháló légzésgel járhat.

- Lenyelésével a piridin hányingert, hányást, hasmenést és hasi fájdalmat okozhat. Hasonlóképpen, ha nagy adag piridint tartalmaz a testbe: fejfájást, fáradtságot, ájulást, szédülést, szédülést, zavart, végül kómát és halált okozhat.

- A piridin hatása által leginkább érintett szervek a máj, a vesék, a férfi nemi szervek és a központi idegrendszer. A csontvelőre is hatással lehet, és elősegítheti a vérlemezkék képződését. Állatkísérletekben a piridin karcinogén hatását nem bizonyították.

Az OSHA a levegőben történő expozíciós határértéket 5 ppm / 8 órás műszakban határozta meg.

Szintézis

A piridin előállításának első módszerei annak szerves anyagokból történő extrahálásán alapultak. Thomas Anderson (1843) először piridint nyert állati hús és csontok melegítésével. Az első szakaszban Anderson olajat állított elő, amelyből sikerült a piridint lepárolni.

A piridint hagyományosan kőszénkátrányból vagy szén gázosításából nyerik. Ezek az eljárások nehézkesek és kevés hozammal rendelkeztek, mivel ezekben a nyersanyagokban a piridin koncentráció nagyon alacsony volt. Tehát szintézis módszerére volt szükség.

Chichibabin módszer

Noha a piridin szintézisére számos módszer létezik, továbbra is elsősorban az 1923-ban bevezetett chichibabini eljárást alkalmazzák, amelyben a piridint formaldehid, acetaldehid és ammónia reakciójával szintetizálják, amelyek olcsó reagensek.

Az első lépésben a formaldehid és az acetaldehid úgy reagál, hogy az akroleinvegyületet Knoevenagel kondenzációs reakcióban képezzék, és szintén vizet képeznek.

Piridin kondenzáció akroleinből és acetaldehidből

Végül egy második lépésben az akrolein reagál formaldehiddel és ammóniával, hogy dihidropiridint képezzen. Ezt követően a dihidropiridint 350-550 ° C hőmérsékleten szilárd katalizátor, például szilika-alumínium-oxid jelenlétében piridinné oxidálják.

reakciók

Elektrofil helyettesítések

Ezek a helyettesítések általában nem fordulnak elő a piridin alacsony elektronsűrűsége miatt.

A szulfatálás nehezebb, mint a nitrálás. A brómozás és a klórozás azonban könnyebben fordul elő.

Piridin-N-oxid

Az piridinben az oxidáció helye a nitrogénatom, az oxidációt peroxisavak (savak, amelyek OOH csoportot tartalmaznak) termelik. A nitrogén-oxidáció elősegíti a piridin 2. és 4. szénatomjának elektrofil helyettesítését.

Nukleofil helyettesítések

A piridin különféle nukleofil szubsztitúciókon mehet keresztül, a piridin gyűrűs szénatomok alacsony elektronsűrűsége miatt. Ezek a szubsztitúciók könnyebben fordulnak elő a bróm, klór, fluor vagy szulfonsav által módosított piridin molekulában.

A piridin elleni nukleofil támadást kiváltó vegyületek általában: alkoxidok, tiolátok, aminok és ammónia.

Radikális reakciók

A piridint radikális reakciókkal dimerizálhatjuk. A piridin radikális dimerizálását elemi nátriummal vagy Raney-nikkelrel hajtják végre, így 4,4'-biperidint vagy 2,2'-biperidint állítanak elő.

Reakció a nitrogénatomon

Lewis szerint a savak könnyen hozzáadják a piridin nitrogénatomját, így piridinium-sókat képeznek. A piridin egy Lewis-bázis, amely elektronokat adományoz.

Hidrogénezési és redukciós reakció

A piperidint piridin nikkel, kobalt vagy ruténium hidrogénezésével állítják elő. A reakciót magas hőmérsékleten, katalizátor alkalmazásával hajtjuk végre.

Irodalom

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Szerves kémia. (10 ^th kiadás.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Szerves kémia. (Hatodik kiadás). Mc Graw Hill.
3. Morrison és Boyd. (1987). Szerves kémia. (Ötödik kiadás). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2020). Piridin. Helyreállítva: en.wikipedia.org
5. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2020). Piridin. PubChem Database., CID = 1049. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Laura Foist. (2020). Piridin: felépítés, képlet és fizikai tulajdonságok. Tanulmány. Helyreállítva: study.com
7. Ataf Ali Altaf, Adnan Shahzad, Zarif Gul, Nasir Rasool, Amin Badshah, Bhajan Lal, Ezzat Khan. (2015). A piridinszármazékok gyógyászati ​​fontosságának áttekintése. Kábítószer-tervezés és gyógyászati ​​kémia folyóirat. 1. kötet, 1. szám, pp. 1-11. doi: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
8. WebMD. (2020). Piridin tabletta. Helyreállítva: webmd.com
9. New Jersey Egészségügyi és Senior Services Department. (2002). Piridin.. Helyreállítva: nj.gov