Struktura pirydyny, właściwości, zastosowania, toksyczność, synteza

Pirydyna To aromatyczna amina, której wzorem chemicznym jest C₅H₅N. Jest to wersja azotu benzenu, ponieważ grupa -ch = została zastąpiona atomem azotowym (N). Wraz z pirolem pirydyna tworzy grupę prostszych aromatycznych amin ze wszystkich.

Początkowo pirydyna wystąpiła z smoły Hulla, ale była to mała metoda wydajności. Doprowadziło to do utworzenia kilku metod syntezy chemicznej, dominująca w tej, w której stosuje się reakcję formaldehydu, acetaldehydu i amoniaku.

Strukturalna formuła pirydyny. Źródło: Calvero. / Domena publiczna

Pirydynę uzyskano po raz pierwszy przez Thomasa Andersona (1843), chemiks esecoss, który poprzez ogrzewanie mięs i kości zwierząt wytworzył olej, z którego oczyszczono pirydynę.

Thomas Anderson (lipiec 1819)

Pirydyna jest stosowana jako surowiec do syntezy związków, które eliminują i kontrolują proliferację owadów, grzybów, ziół itp. Jest również stosowany w opracowaniu licznych leków i witamin, oprócz tego, że jest stosowany jako rozpuszczalnik.

Pirydyna jest toksycznym związkiem, który może w przewlekły sposób uszkodzenia wątroby, nerek i funkcjonowania ośrodkowego układu nerwowego. Pirydyna może wejść do ciała z powodu spożycia, wdychania i rozpowszechniania przez skórę. Jest znany w chemikalii, ponieważ jest substancją zdolną do powodowania bezradności u mężczyzn.

[TOC]

Struktura pirydyny

Molekularny

Struktura molekularna pirydyny. Źródło: Benjah-BMM27 / Public Domena

Najwyższy obraz pokazuje strukturę molekularną pirydyny reprezentowaną przez model kul i słupków. Jak widać, jej cząsteczka jest bardzo podobna do benzenu, z jedyną różnicą, jaką ma jeden z jego węgli (czarne kule) zastąpione azotem (niebieska kula).

Azot, ponieważ jest bardziej elektroongeneracyjny, przyciąga do siebie gęstość elektroniczną, co tworzy stały moment dipolowy w pirydynie. Dlatego cząsteczki pirydyny oddziałują przez siły dipola-dipolo.

Atomy wodoru są najbiedniejszymi obszarami w elektronach, dzięki czemu będą one zorientowane w kierunku atomu azotu sąsiedniej cząsteczki.

Krystaliczny

Krystaliczna struktura pirydyny. Źródło: ORCI/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)

Cząsteczki pirydyny mają nie tylko siły dipol-dipolo, ale także z interakcjami pierścieni aromatycznych. Zatem te cząsteczki udaje się ustawić, aby spowodować kryształ struktury ortorombowej (górny obraz) w temperaturze -41,6 ° C.

Właściwości pirydyny

Próbka pirydyny. LHCHEM/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)

Wygląd fizyczny

Bezbarwny płyn z penetrującym zapachem, podobny do ryb.

Może Ci służyć: Redox Bilans Metoda: kroki, przykłady, ćwiczenia

Masa cząsteczkowa

79,1 g/mol

Gęstość

0,9819 g/ml

Temperatura topnienia

-41,6 ºC

Punkt wrzenia

115,2 ° C

Rozpuszczalność

Jest mieszany z wodą, a także z alkoholem, eterem, eterem olejowym, olejami i wieloma organicznymi płynami w ogóle.

Ciśnienie pary

16 mmHg w 20 ° C.

Gęstość pary

2,72 w stosunku do wody = 1

Wskaźnik refrakcji (n_D)

15093

Breja

0,88 cp

Moment dipolarny

2.2 d

punkt zapłonu

21 ° C

Temperatura samokierowania

482 ºC

Rozkład

Po podgrzaniu do rozkładu emituje dym cyjanku.

Korozja

Pirydyna w formie płynnej atakuje niektóre formy tworzyw sztucznych, gumów i powłok.

Ph

8,5 (0,2 M roztwór w wodzie)

Zasadność i reaktywność

Pirydyna jest słabą bazą. Jest to trzeciorzędowa amina, której roztwór 0,2 M w wodzie wytwarza pH 8,5. Ma niewielkie powinowactwo do elektronów z powodu elektroony azotowej, więc ich węgle zwykle nie cierpią na podstawienie elektrofilowe.

Pirydyna doświadcza podstawienia nukleofilowego, najlepiej w pozycjach C₄ i C₂ Z pierścienia. Ze względu na jego zdolność do przekazywania elektronów pirydyna jest bardziej utlenianiem bardziej niż benzen i gwałtownie reaguje kwasem siarkowym, kwasem azotowym i bezwodnikiem maleico.

Zastosowania pirydyny

Pestycydy

Pirydyna jest prekursorem herbicydu przedsięwzięcia. W ten sam sposób służy do syntezy środka owadobójczego Chlorpirifos, którego początkowym krokiem jest chlorowanie pirydyny. Jest to również początkowy surowiec do uzyskania grzybobójcy na podstawie pirition.

Rozpuszczalnik

Pirydyna jest rozpuszczalnikiem polarnym, stosowanym do reakcji dealera i ekstrakcji antybiotyków. Pirydyna jest stosowana jako rozpuszczalnik w branży farb i gumowej, a także w laboratoriach badawczych jako rozpuszczalnik w ekstrakcji hormonów roślinnych.

Medycyna

Pirydyna służy jako początkowy punkt syntezy cetilpirydynium i laurydyrydyny, związków, które są stosowane jako antyseptyki w produktach do pielęgnacji doustnej i dentystycznej. Cząsteczka pirydyny jest częścią struktury chemicznej licznych leków.

Na przykład esmeprazol, stosowany w obróbce refluksu żołądkowo -przełykowego. Loratydyna to kolejny lek przygotowany na podstawie pirydyny, znanej jako klaryna, która jest stosowana jako leczenie procesów alergicznych.

Tabletki pirydyny (fenazopirydyny) stosuje się w objawowym leczeniu podrażnienia dróg moczowych, któremu towarzyszy w niektórych przypadkach, ból, spalanie i pilność moczania. Fenazopirydyna jest barwnikiem, który wypełnia funkcję przeciwbólową w dróg moczowych.

Di-acylhidrazyna jest pochodną pirydyny, która ma aktywność przeciwbakteryjną, która wywiera na bakterie gramowe, takie jak I. coli, i bakterie Gram dodatnie, takie jak S. Albus.

Pirydyna służy jako podstawa tiazolo [5,4-6] pirydyny, złożona z aktywności przeciwwirusowej, szczególnie przeciwko wirusowi grypy masy β grypy. 2-acetylopirydyna, pochodna pirydyny, ma dużą aktywność przeciwnowotworową i jest inhibitorem białaczki.

Może ci służyć: tlenek rtęci (HG2O)

Inni

Pirydyna jest stosowana do produkcji witamin, gumowych produktów, klejów, obrazów i owadobójczych. Jest również stosowany w denaturacji alkoholu i w barwieniu niektórych tekstyliów.

20 % pirydyny stosuje się w przygotowaniu piperydyny. Piperydyna interweniuje w wulkanizacji i rolnictwie.

Pirydyna jest również stosowana w syntezie żywic poliwęglowanych, jako smak żywności i jako odczynnik do wykrywania cyjanku.

Toksyczność

- Pirydyna wchodzi do organizmu głównie z powodu inhalacji i dyfuzji przez skórę. Ostra ekspozycja na pirydynę może powodować podrażnienie i oparzenia w oczach i skórze.

- Pirydyna może powstać zapalenie skóry i alergia w skórze. Rozwoju alergii można towarzyszyć oprócz swędzenia i wysypki.

- Wdychanie pirydyny może powodować podrażnienie nosa i gardła, któremu towarzyszy kaszel i oddech oddechowy astmatyczny.

- Przez spożycie pirydyna może powodować nudności, wymioty, biegunkę i ból brzucha. Podobnie, włączenie wysokiej dawki pirydyny do organizmu może powodować: ból głowy, zmęczenie, zanikanie, oszałamiające, zawroty głowy, zamieszanie, a ostatecznie jeść i śmierć.

- Narządy najbardziej dotknięte działaniem pirydyny to wątroba, nerki, męskie genitalia i ośrodkowy układ nerwowy. Może również działać na szpiku kostnym, indukując produkcję płytek krwi krwionośnych. Rakotwórcze działanie pirydyny nie zostało udowodnione u zwierząt.

OSHA ustanowiła ekspozycję w powietrzu 5 ppm na 8 -godzinny dzień roboczy.

Synteza

Pierwsze metody uzyskiwania pirydyny były oparte na jej ekstrakcji materiałów organicznych. Thomas Anderson (1843) uzyskał po raz pierwszy pirydyna przez ogrzewanie mięs i kości zwierząt. W pierwszym etapie Anderson wyprodukował olej, z którego udało mu się destylować pirydynę.

Tradycyjnie pirydynę uzyskano z hulla smoła lub zgazowanie węgla. Procedury te były uciążliwe i niewielkie, ponieważ stężenie pirydyny w tych surowcach było bardzo niskie. Konieczna była metoda syntezy.

Metoda chichibabiny

Chociaż istnieje wiele metod syntezy pirydyny, procedura chichibabiny wprowadzona w 1923 roku jest nadal stosowana głównie. W tej metodzie pirydyna jest syntetyzowana z reakcji formaldehydu, acetaldehydu i amoniaku, które są tanimi odczynnikami.

Może ci służyć: rodzaj linku 02

W pierwszym etapie formaldehyd i aldehyd octowy reagują, tworząc związek akroleinowy, w reakcji kondensacyjnej Knoevegel, również tworząc wodę.

Kondensacja pirydyny z akroleíny i aldehydu aldehyd

Wreszcie, w drugim etapie, Acroleína reaguje z formaldehydem i amoniakiem, tworząc dihydropirydynę. Następnie dihydropirydyna jest utleniona do pirydyny w reakcji w 350-550 ° C w obecności katalizatora stałego, na przykład krzemionki -aluminy.

Reakcje

Podstawienia elektrofiliczne

Podstawienia te zwykle nie występują z powodu niskiej gęstości elektronicznej pirydyny.

Sulfanacja stanowi większą trudność niż nitra. Ale bromation i chlorowanie występują łatwiej.

Pirydyna-N-tlenk

Miejsce utleniania w pirydynie jest atom azotowy, ponieważ utlenianie wytwarzane przez brzoskwinie (kwasy o grupie OOH). Utlenianie azotu promuje podstawienie elektrofilowe w węgłach 2 i 4 pirydyny.

Podstawienia nukleofilowe

Pirydyna może doświadczyć kilku podstawień nukleofilowych z powodu niskiej gęstości elektronicznej węgli pierścieni pirydyny. Te podstawienia występują łatwiej w cząsteczce pirydyny zmodyfikowanej przez brom, chlor, fluor lub kwas sulfonowy.

Związki przeprowadzane przez ataki nukleofilowe na pirydynę są zwykle: alkoleje, tyolany, aminy i amoniak.

Radykalne reakcje

Pirydynę można dimerować przez radykalne reakcje. Radykalna dimeryzacja pirydyny jest wykonywana z elementarnym sodem lub niklu Raney, będąc w stanie wytworzyć 4,4''-bipperidinę lub 2,2'-bipperidinę.

Reakcja na atom azotu

Kwasy, według Lewisa, można łatwo dodawać do atomu azotu pirydyny, tworząc sole pirydyny. Pirydyna to podstawa Lewisa, która przekazuje kilka elektronów.

Reakcja uwodornienia i redukcji

Piperydyna jest wytwarzana przez uwodornienie pirydyny za pomocą niklu, kobaltu lub rutenu. Ta reakcja jest dokonywana w wysokich temperaturach, któremu towarzyszy użycie katalizatora.

Bibliografia

1. Graham Solomons t.W., Craig b. Fryhle. (2011). Chemia organiczna. (10^th Wydanie.). Wiley Plus.
2. Carey f. (2008). Chemia organiczna. (Szósta edycja). MC Graw Hill.
3. Morrison i Boyd. (1987). Chemia organiczna. (Piąta edycja). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2020). Pirydyna. Źródło: w:.Wikipedia.org
5. National Center for Biotechnology Information. (2020). Pirydyna. Baza danych Pubchem., CID = 1049. Odzyskane z: Pubchem.NCBI.NLM.Nih.Gov
6. Laura Foist. (2020). Pirydyna: struktura, wzór i właściwości fizyczne. Badanie. Odzyskane z: Study.com
7. Atof Ali Altaf, Adnan Shahzad, Zarif Gul, Nasir Rasool, Amin Badshah, Bhajan Lal, Ezzat Khan. (2015). Przegląd znaczenia leczniczego pochodnych pirydyny. Journal of Drug Design and Medicinal Chemistry. Tom. 1, nie. 1, pp. 1-11. Doi: 10.11648/j.Jddmc.20150101.jedenaście
8. Webmd. (2020). Tablet pirydyny. Źródło: webmd.com
9. Departament Zdrowia i Seniorów w New Jersey. (2002). Pirydyna. [PDF]. Odzyskane z: NJ.Gov