PIRIDIN: STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, STRUPENOST, SINTEZA - KEMIJA - 2026

Piridin je aromatski amin, ki ima s kemijsko formulo C ₅ H ₅ N je različica dušikovega benzena, kot je -CH nadomesti z atomom dušika (N). Piridin skupaj s pirolom sestavlja skupino najpreprostejših aromatskih aminov vseh.

Piridin je bil sprva izdelan iz premogovega katrana, vendar je bil to postopek z nizkim donosom. To je privedlo do oblikovanja več metod za njegovo kemijsko sintezo, ki so prevladovale pri uporabi reakcije formaldehida, acetaldehida in amoniaka.

Strukturna formula piridina. Vir: Calvero. / Javna domena

Piridin je prvi pridobil škotski kemik Thomas Anderson (1843), ki je s segrevanjem živalskega mesa in kosti proizvedel olje, iz katerega je bil očiščen piridin.

Thomas Anderson (julij 1819)

Piridin se uporablja kot surovina za sintezo spojin, ki odstranjujejo in nadzorujejo širjenje žuželk, gliv, zelišč itd. Uporablja se tudi pri izdelavi številnih zdravil in vitaminov, uporablja pa se tudi kot topilo.

Piridin je strupena spojina, ki lahko kronično poškoduje jetra, ledvice in delovanje centralnega živčnega sistema. Piridin lahko vstopi v telo z zaužitjem, vdihavanjem in difuzijo skozi kožo. Na kemijskem področju je znano, da je snov, ki lahko pri moških povzroči impotenco.

Struktura piridina

Molekularni

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

Zgornja slika prikazuje molekularno strukturo piridina, ki jo predstavlja model sfer in palic. Kot je razvidno, je njegova molekula zelo podobna benzenu, z edino razliko, da ima enega izmed svojih ogljikov (črne krogle) nadomeščen z dušikom (modra krogla).

Dušik, ki je bolj elektronegativen, privlači elektronsko gostoto k sebi, kar ustvarja stalen dipolni moment v piridinu. Zato molekule piridina medsebojno delujejo preko dipol-dipolnih sil.

Atomi vodika so območja, ki so elektronsko slaba, zato bodo usmerjena v smeri dušikovega atoma sosednje molekule.

Kristalni

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

Piridinske molekule imajo ne le dipol-dipolne sile, temveč tudi interakcije aromatskih obročev. Tako se te molekule uspejo pravilno umestiti, da ustvarijo kristal z ortorombično strukturo (zgornja slika) pri temperaturi -41,6 ° C.

Piridinske lastnosti

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

Fizični videz

Brezbarvna tekočina z ostrega vonja, podobna ribam.

Molarna masa

79,1 g / mol

Gostota

0,9819 g / ml

Tališče

-41,6 ºC

Vrelišče

115,2 ° C

Topnost

Meša se z vodo in tudi z alkoholom, etrom, naftnim etrom, olji in številnimi organskimi tekočinami na splošno.

Parni tlak

16 mmHg pri 20 ° C.

Gostota hlapov

2,72 glede na vodo = 1

Indeks loma (n)

1,5093

Viskoznost

0,88 cP

Dipolni trenutek

2.2 D

mesto vžiga

21 ° C

Temperatura samovžiga

482 ºC

Razgradnja

Ko se segreje do razkroja, odda cianidni dim.

Korozija

Piridin v tekoči obliki napada nekatere oblike plastike, gume in prevleke.

pH

8,5 (0,2 M raztopina v vodi)

Osnovnost in reaktivnost

Piridin je šibka osnova. To je terciarni amin, katerega 0,2 M raztopina v vodi proizvede pH 8,5. Ima elektro afiniteto do elektronov zaradi elektronegativnosti dušika, zato njegovi ogljiki običajno niso podvrženi elektrofilni substituciji.

Piridin je podvržen nukleofilni substituciji, prednostno na _{mestih C4} in C2 obroča. Piridin je zaradi svoje sposobnosti dajanja elektronov bolj odporen proti oksidaciji kot benzen in burno reagira z žveplovo kislino, dušikovo kislino in maleinsko anhidridom.

Uporaba piridina

Pesticidi

Piridin je predhodnik herbicidov Paraquat in Diquat. Na enak način se uporablja za sintezo insekticida Chlorpyrifos, katerega začetni korak je kloriranje piridina. To je tudi začetna surovina za pridobivanje fungicida na osnovi piritiona.

Topilo

Piridin je polarno topilo, ki se uporablja za dehalogenizacijske reakcije in ekstrakcijo antibiotikov. Piridin se uporablja kot topilo v industriji barv in gume ter tudi v raziskovalnih laboratorijih kot topilo pri črpanju rastlinskih hormonov.

Zdravilo

Piridin služi kot izhodišče pri sintezi cetilpiridinija in lavrilpiridinija, spojin, ki se uporabljajo kot antiseptiki v izdelkih za ustno in zobno nego. Molekula piridina je del kemijske strukture mnogih zdravil.

Na primer, esmeprazol, ki se uporablja za zdravljenje gastroezofagealnega refluksa. Loratidin je drugo zdravilo, pripravljeno na osnovi piridina, znano po imenu Claritin, ki se uporablja kot zdravljenje alergijskih procesov.

Piridinske tablete (fenazopiridin) se uporabljajo pri simptomatskem zdravljenju draženja sečil, ki ga ponekod spremljajo bolečina, pekoč in nagon po uriniranju. Fenazopiridin je barvilo, ki deluje kot analgetik v sečilih.

Diacilhidrazin je derivat piridina, ki ima antibakterijsko delovanje, ki deluje na gram negativne bakterije, kot je E. coli, in gram pozitivne bakterije, kot je S. albus.

Piridin služi kot osnova za tiazolo piridin, spojino z protivirusnim delovanjem, zlasti proti virusu gripe β-Mass. 2-acetilpiridin, derivat piridina, ima veliko protitumorsko delovanje in je zaviralec levkemije.

Drugi

Piridin se uporablja pri proizvodnji vitaminov, izdelkov iz gume, lepila, barv in insekticidov. Uporablja se tudi pri denaturaciji alkohola in pri barvanju nekaterih tekstilij.

Pri pripravi piperidina se uporablja 20% piridina. Piperidin se ukvarja z vulkanizacijo in kmetijstvom.

Piridin se uporablja tudi pri sintezi polikarbonatnih smol, kot aroma za živila in kot reagent za odkrivanje cianida.

Toksičnost

- Piridin v telo vstopi predvsem z vdihavanjem in difuzijo skozi kožo. Akutna izpostavljenost piridinu lahko pri stiku povzroči draženje oči in kože ter opekline.

- Piridin lahko povzroči dermatitis in alergije na koži. Razvoj alergije lahko spremlja poleg srbenja in izpuščaja.

- Vdihavanje piridina lahko povzroči draženje nosu in grla, ki ga spremlja kašljanje in piskanje astme.

- Piridin lahko z zaužitjem povzroči slabost, bruhanje, drisko in bolečine v trebuhu. Prav tako lahko vnos visokega odmerka piridina v telo povzroči: glavobol, utrujenost, omedlevico, svetlobno bolezen, omotico, zmedenost ter sčasoma komo in smrt.

- Organi, ki jih delovanje piridina najbolj prizadene, so jetra, ledvice, moški genitaliji in centralni živčni sistem. Prav tako lahko deluje na kostni mozeg, kar povzroči nastajanje krvnih ploščic. Kancerogeno delovanje piridina v poskusih na živalih ni bilo dokazano.

OSHA je postavil mejo izpostavljenosti v zraku 5 ppm na 8-urno delovno izmeno.

Sinteza

Prve metode pridobivanja piridina so temeljile na njegovi ekstrakciji iz organskih materialov. Thomas Anderson (1843) je piridin najprej pridobil s segrevanjem živalskega mesa in kosti. V prvi fazi je Anderson proizvedel olje, iz katerega mu je uspelo destilirati piridin.

Tradicionalno je bil piridin pridobljen iz premogovega katrana ali iz uplinjanja premoga. Ti postopki so bili okorni in z majhnim izkoristkom, saj je bila koncentracija piridina v teh surovinah zelo nizka. Torej je bila potrebna metoda sinteze.

Chichibabin metoda

Čeprav obstaja veliko metod za sintezo piridina, se Chichibabin postopek, uveden leta 1923, še vedno uporablja predvsem pri tej metodi se piridin sintetizira iz reakcije formaldehida, acetaldehida in amoniaka, ki so poceni reagenti.

V prvi fazi formaldehid in acetaldehid reagirata, da tvorita akroleinsko spojino v reakciji kondenzacije Knoevenagela, ki tvori tudi vodo.

Kondenzacija piridina iz akroleina in acetaldehida

Končno v drugi fazi akrolein reagira s formaldehidom in amonijakom, da tvori dihidropiridin. Nato dihidropiridin oksidiramo v piridin v reakciji pri 350-550 ° C v prisotnosti trdnega katalizatorja, na primer kremenčevega oksida.

Reakcije

Elektrofilne substitucije

Do teh substitucij se običajno ne pride zaradi nizke elektronske gostote piridina.

Sulfaniranje je težje od nitriranja. Toda bromiranje in kloriranje se pojavita lažje.

Piridin-N-oksid

Mesto oksidacije v piridinu je atom dušika, pri čemer oksidacijo proizvajajo peracidi (kisline, ki imajo skupino OOH). Oksidacija dušika spodbuja elektrofilno substitucijo na ogljikovih 2 in 4 v piridinu.

Nukleofilne substitucije

Piridin je lahko podvržen različnim nukleofilnim substitucijam zaradi nizke elektronske gostote piridinskih obročnih ogljikov. Te substitucije se lažje pojavijo v molekuli piridina, ki jo modificirajo brom, klor, fluor ali sulfonska kislina.

Spojine, ki izvajajo nukleofilne napade na piridin, so običajno: alkoksidi, tiolati, amini in amonijak.

Radikalne reakcije

Piridin lahko zmanjšamo z radikalnimi reakcijami. Radikalna dimerizacija piridina poteka z elementarnim natrijevim ali Raneyevim niklom, pri čemer lahko nastane 4,4'-biperidin ali 2,2'-biperidin.

Reakcija na atom dušika

Kisline po Lewisu zlahka dodajo dušikov atom piridina in tvorijo piridinijeve soli. Piridin je Lewisova baza, ki podari par elektronov.

Reakcija hidrogeniranja in redukcije

Piperidin nastane s hidrogenacijo piridina z nikljem, kobaltom ali rutenijem. Ta reakcija poteka pri visokih temperaturah, ki jih spremlja uporaba katalizatorja.

Reference

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. (10 ^th izdaja.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesta izdaja). Mc Graw Hill.
3. Morrison in Boyd. (1987). Organska kemija. (Peta izdaja). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedija. (2020). Piridin. Pridobljeno: en.wikipedia.org
5. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2020). Piridin. Baza podatkov PubChem., CID = 1049. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Laura Foist. (2020). Piridin: struktura, formula in fizikalne lastnosti. Študij. Pridobljeno: study.com
7. Ataf Ali Altaf, Adnan Shahzad, Zarif Gul, Nasir Rasool, Amin Badshah, Bhajan Lal, Ezzat Khan. (2015). Pregled medicinskega pomena piridinskih derivatov. Časopis za oblikovanje zdravil in medicinsko kemijo. Letnik 1, št. 1, str. 1-11. doi: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
8. WebMD. (2020). Piridinska tableta. Pridobljeno: webmd.com
9. Oddelek za zdravje in storitve starejših v New Jerseyju. (2002). Piridin. . Pridobljeno od: nj.gov