PIRIDIN: STRUKTURA, SVOJSTVA, UPOTREBA, TOKSIČNOST, SINTEZA - KEMIJA - 2025

Piridin je aromatski amin čija je kemijska formula C ₅ H ₅ N je verzija dušikovog benzena, kao -CH je zamijenjen atomom dušika (N). Zajedno s pirolom, piridin čini grupu najjednostavnijih aromatskih amina od svih.

Piridin se u početku proizvodio iz ugljena katrana, ali bio je to postupak niskog prinosa. To je dovelo do stvaranja nekoliko metoda za njegovu kemijsku sintezu, prevladavajući onu u kojoj se koristi reakcija formaldehida, acetaldehida i amonijaka.

Strukturna formula piridina. Izvor: Calvero. / Javna domena

Piridin je prvi dobio Thomas Anderson (1843), škotski kemičar, koji je zagrijavanjem životinjskog mesa i kosti proizveo ulje iz kojeg je pročišćen piridin.

Thomas Anderson (srpanj 1819.)

Piridin se koristi kao sirovina za sintezu spojeva koji uklanjaju i kontroliraju širenje insekata, gljivica, bilja itd. Također se koristi u proizvodnji brojnih lijekova i vitamina, kao i kao otapalo.

Piridin je toksičan spoj koji može kronično oštetiti jetru, bubrege i rad središnjeg živčanog sustava. Piridin može ući u tijelo gutanjem, udisanjem i difuzijom kroz kožu. Na kemijskom polju je poznato da je tvar koja može izazvati impotenciju kod muškaraca.

Struktura piridina

molekularna

Molekularna struktura piridina. Izvor: Benjah-bmm27 / Javna domena

Gornja slika prikazuje molekulsku strukturu piridina predstavljenog modelom sfera i šipki. Kao što se može vidjeti, njegova molekula je vrlo slična benzenu, s jedinom razlikom što jedan od njegovih ugljika (crne sfere) zamjenjuje dušikom (plava sfera).

Dušik, kao što je više elektronegativan, privlači gustoću elektrona prema sebi, što stvara trajni dipolni trenutak u piridinu. Stoga molekule piridina uzajamno djeluju kroz dipol-dipolne sile.

Atomi vodika su elektronski siromašna područja, pa će biti orijentirana u smjeru dušikovog atoma susjedne molekule.

kristalni

Kristalna struktura piridina. Izvor: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Piridinske molekule imaju ne samo dipol-dipolne sile, već i interakciju aromatskih prstenova. Tako se te molekule uspijevaju pravilno pozicionirati tako da dobiju kristal s ortorombičnom strukturom (gornja slika) pri temperaturi od -41,6 ° C.

Piridinska svojstva

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

Fizički izgled

Bezbojna tekućina s oštrim mirisom, slična ribama.

Molekulska masa

79,1 g / mol

Gustoća

0,9819 g / ml

Talište

-41,6 ºC

Vrelište

115,2 ºC

Topljivost

Može se miješati sa vodom, a također i s alkoholom, eterom, naftnim eterom, uljima i mnogim organskim tekućinama općenito.

Tlak pare

16 mmHg na 20 ° C.

Gustoća pare

2,72 u odnosu na vodu = 1

Indeks loma (n.)

1,5093

Viskoznost

0,88 cP

Dipolni trenutak

2.2 D

točka paljenja

21 ºC

Temperatura samozapaljenja

482 ºC

Raspad

Kada se zagrijava do raspada, emitira cijanidni dim.

korozija

Piridin u tekućem obliku napada neke oblike plastike, gume i obloge.

pH

8,5 (0,2 M otopina u vodi)

Osnovnost i reaktivnost

Piridin je slaba baza. To je tercijarni amin čija 0,2 M otopina u vodi stvara pH 8,5. Ima nizak afinitet prema elektronima zbog elektronegativnosti dušika, tako da njegovi ugljikovi obično nisu podvrgnuti elektrofilnoj supstituciji.

Piridin podvrgava se nukleofilnoj supstituciji, po mogućnosti na C ₄ i C _{2 položaju} na prstenu. Zbog svoje sposobnosti davanja elektrona, piridin je otporniji na oksidaciju od benzena i burno reagira sa sumpornom kiselinom, dušičnom kiselinom i maleinskom anhidridom.

Upotreba piridina

pesticidi

Piridin je prethodnik herbicida Paraquat i Diquat. Na isti se način koristi za sintezu insekticida Chlorpyrifos, čiji je početni korak kloriranje piridina. To je ujedno i početna sirovina za dobivanje fungicida na bazi piritiona.

Otapalo

Piridin je polarno otapalo, koristi se za reakcije dehalogeniranja i ekstrakciju antibiotika. Piridin se koristi kao otapalo u industriji boja i gume, a također u istraživačkim laboratorijama kao otapalo u ekstrakciji biljnih hormona.

Lijek

Piridin služi kao polazna točka u sintezi cetilpiridinija i laurilpiridinija, spojeva koji se koriste kao antiseptici u sredstvima za oralnu i zubnu njegu. Molekula piridina dio je kemijske strukture mnogih lijekova.

Na primjer, esmeprazol koji se koristi za liječenje gastroezofagealnog refluksa. Loratidin je još jedan lijek pripremljen na bazi piridina, poznat pod nazivom Claritin, a koji se koristi kao lijek za alergijske procese.

Piridinske tablete (fenazopiridin) koriste se u simptomatskom liječenju iritacije mokraćnog sustava, koje je u nekim slučajevima popraćeno boli, peckanjem i nagonom za mokrenjem. Fenazopiridin je boja koja djeluje kao analgetik u mokraćnim putevima.

Diacilhidrazin je derivat piridina koji ima antibakterijsko djelovanje koje djeluje na gram negativne bakterije, kao što su E. coli, i gram pozitivne bakterije, kao što je S. albus.

Piridin služi kao osnova za tiazolo piridin, spoj s antivirusnim djelovanjem, posebno protiv virusa gripe β-Mass. 2-acetilpiridin, derivat piridina, ima veliku antitumorsku aktivnost i inhibitor je leukemije.

Drugi

Piridin se koristi u proizvodnji vitamina, gumenih proizvoda, ljepila, boja i insekticida. Također se koristi u denaturaciji alkohola i u bojenju nekih tekstila.

20% piridina koristi se u pripremi piperidina. Piperidin je uključen u vulkanizaciju i poljoprivredu.

Piridin se koristi i u sintezi polikarbonatnih smola, kao aroma za hranu i kao reagens za detekciju cijanida.

Toksičnost

- Piridin ulazi u tijelo uglavnom udisanjem i difuzijom kroz kožu. Akutno izlaganje piridinu može uzrokovati iritaciju očiju i kože i opekline prilikom dodira.

- Piridin može izazvati dermatitis i alergije na koži. Razvoj alergije može biti popraćen uz svrbež i osip.

- Udisanje piridina može prouzročiti iritaciju nosa i grla, praćenu kašljem i disanjem astmatičnim disanjem.

- Uzimanjem, piridin može uzrokovati mučninu, povraćanje, proljev i bolove u trbuhu. Isto tako, ugradnja velike doze piridina u tijelo može uzrokovati: glavobolju, umor, nesvjesticu, nesvjesticu, vrtoglavicu, zbunjenost i na kraju komu i smrt.

- Organi koji su najviše pogođeni djelovanjem piridina su jetra, bubrezi, muški genitaliji i središnji živčani sustav. Može djelovati i na koštanu srž, izazivajući stvaranje trombocita u krvi. Karcinogeno djelovanje piridina nije dokazano u pokusima na životinjama.

OSHA je postavila ograničenje izloženosti u zraku od 5 ppm po 8-satnoj radnoj smjeni.

Sinteza

Prve metode dobivanja piridina temeljile su se na njegovoj ekstrakciji iz organskih materijala. Thomas Anderson (1843) prvi je dobio piridin zagrijavanjem životinjskog mesa i kostiju. U prvoj fazi, Anderson je proizveo ulje iz kojeg je uspio destilirati piridin.

Tradicionalno, piridin se dobivao iz ugljenog katrana ili od uplinjavanja ugljena. Ti su postupci bili glomazni i s malim prinosom, jer je koncentracija piridina u tim sirovinama bila vrlo niska. Dakle, bila je potrebna metoda sinteze.

Chichibabin metoda

Iako postoji mnogo metoda za sintezu piridina, Chichibabin postupak uveden 1923. i dalje se uglavnom koristi.U ovoj se metodi piridin sintetizira iz reakcije formaldehida, acetaldehida i amonijaka, koji su jeftini reagensi.

U prvom stupnju, formaldehid i acetaldehid reagiraju tako da formiraju akroleinski spoj, u reakciji Knoevenagelove kondenzacije, također tvoreći vodu.

Kondenzacija piridina iz akroleina i acetaldehida

Konačno, u drugoj fazi, akrolein reagira s formaldehidom i amonijakom, čime nastaje dihidropiridin. Nakon toga, dihidropiridin se oksidira u piridin u reakciji na 350-550 ° C u prisutnosti krutog katalizatora, na primjer, silicija-glinice.

reakcije

Elektrofilne supstitucije

Ove supstitucije obično se ne događaju zbog niske gustoće elektrona piridina.

Sulfanizacija je teža od nitriranja. Ali bromiranje i kloriranje se odvijaju lakše.

Piridin-N-oksid

Mjesto oksidacije u piridinu je dušikov atom, pri čemu oksidaciju proizvode peracidi (kiseline koje imaju OOH skupinu). Oksidacija dušikom potiče elektrofilnu supstituciju na ugljicima 2 i 4 piridinom.

Nukleofilne supstitucije

Piridin može proći različite nukleofilne supstitucije zbog niske gustoće elektrona u piridinskim ugljikovima. Te se supstitucije lakše odvijaju u molekuli piridina modificirane bromom, klorom, fluorom ili sulfonskom kiselinom.

Spojevi koji izvode nukleofilne napade na piridin su obično: alkoksidi, tiolati, amini i amonijak.

Radikalne reakcije

Piridin se može umanjiti radikalnim reakcijama. Radikalna dimerizacija piridina provodi se elementarnim natrijevim ili Raneyevim niklom, čime se može proizvesti 4,4'-biperidin ili 2,2'-biperidin.

Reakcija na atom dušika

Kiseline, prema Lewisu, lako se dodaju dušikovom atomu piridina, tvoreći piridinijeve soli. Piridin je Lewisova baza koja donira par elektrona.

Reakcija hidrogeniranja i redukcije

Piperidin se proizvodi hidrogeniranjem piridina s niklom, kobaltom ili rutenijem. Ta se reakcija provodi pri visokim temperaturama praćenima korištenjem katalizatora.

Reference

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. (10 ^th Edition,). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesto izdanje). Mc Graw Hill.
3. Morrison i Boyd. (1987). Organska kemija. (Peto izdanje). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2020). Piridin. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
5. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2020). Piridin. PubChem baza podataka., CID = 1049. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Laura Foist. (2020). Piridin: struktura, formula i fizikalna svojstva. Studija. Oporavilo od: study.com
7. Ataf Ali Altaf, Adnan Shahzad, Zarif Gul, Nasir Rasool, Amin Badshah, Bhajan Lal, Ezzat Khan. (2015). Pregled medicinskog značaja derivata piridina. Časopis za dizajn lijekova i medicinsku kemiju. Svezak 1, broj 1, str. 1-11. doi: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
8. WebMD. (2020). Piridinska tableta. Oporavak od: webmd.com
9. New Jersey, Ministarstvo zdravlja i starijih usluga. (2002). Piridin., Oporavak od: nj.gov