PYRIDIN: STRUKTUR, EGENSKABER, ANVENDELSER, TOKSICITET, SYNTESE - KEMI - 2025

Den pyridin er en aromatisk amin med den kemiske formel C ₅ H ₅ N er den version af nitrogenholdige benzen, som en -CH er blevet erstattet med et nitrogenatom (N). Sammen med pyrrol udgør pyridin gruppen af ​​de enkleste aromatiske aminer af alle.

Pyridin blev oprindeligt fremstillet af kultjære, men det var en metode med lavt udbytte. Dette førte til oprettelsen af ​​adskillige metoder til dets kemiske syntese, som herskede den reaktion, hvor formaldehyd, acetaldehyd og ammoniak anvendes.

Strukturformel af pyridin. Kilde: Calvero. / Public domain

Pyridin blev først opnået af Thomas Anderson (1843), en skotsk kemiker, der ved opvarmning af animalsk kød og knogler producerede en olie, hvorfra pyridin blev renset.

Thomas Anderson (juli 1819)

Pyridin bruges som råmateriale til syntese af forbindelser, der eliminerer og kontrollerer spredning af insekter, svampe, urter osv. Det bruges også til fremstilling af adskillige medicin og vitaminer samt til opløsningsmiddel.

Pyridin er en giftig forbindelse, der kronisk kan skade leveren, nyrerne og centralnervesystemets funktion. Pyridin kan komme ind i kroppen ved indtagelse, indånding og diffusion gennem huden. Det er kendt inden for det kemiske felt for at være et stof, der er i stand til at forårsage impotens hos mænd.

Opbygning af pyridin

molekylær

Molekylær struktur af pyridin. Kilde: Benjah-bmm27 / Public domain

Det øverste billede viser den molekylære struktur af pyridin repræsenteret ved en kugle- og søjlemodel. Som det kan ses, ligner dets molekyle meget som benzen med den eneste forskel, at det har en af ​​dens kulhydrater (sorte kugler) erstattet af nitrogen (blå kugle).

Kvælstof, der er mere elektronegativ, tiltrækker elektrondensitet mod sig selv, hvilket skaber et permanent dipolmoment i pyridin. Derfor interagerer pyridinmolekyler gennem dipol-dipol-kræfter.

Hydrogenatomer er de elektronfattige regioner, så de vil være orienteret i retning af nitrogenatomet i et nabomolekyle.

krystallinsk

Krystallstruktur af pyridin. Kilde: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Pyridinmolekyler har ikke kun dipol-dipol-kræfterne, men også interaktioner mellem de aromatiske ringe. Således formår disse molekyler at placere sig ordnet for at fremstille en krystal med en orthorhombisk struktur (øverste billede) ved en temperatur på 41,6 ° C.

Pyridine egenskaber

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

Fysisk fremtoning

Farveløs væske med en skarp lugt, der ligner fisk.

Molar masse

79,1 g / mol

Massefylde

0,9819 g / ml

Smeltepunkt

-41.6 ºC

Kogepunkt

115,2 ºC

Opløselighed

Det er blandbart med vand og også med alkohol, ether, petroleumsether, olier og mange organiske væsker generelt.

Damptryk

16 mmHg ved 20 ° C

Dampdensitet

2,72 i forhold til vand = 1

Brydningsindeks (n

1,5093

Viskositet

0,88 cP

Dipole-øjeblik

2.2 D

tændingspunkt

21 ºC

Selvantændelsestemperatur

482 ºC

nedbrydning

Når den opvarmes til nedbrydning afgiver den cyanidrøg.

Korrosion

Pyridin i flydende form angriber nogle former for plast, gummi og overtræk.

pH

8,5 (0,2 M opløsning i vand)

Basicitet og reaktivitet

Pyridin er en svag base. Det er en tertiær amin, hvis 0,2 M opløsning i vand giver en pH på 8,5. Det har lav affinitet for elektroner på grund af nitrogenets elektronegativitet, så dets kulhydrater gennemgår normalt ikke elektrofil substitution.

Pyridin kan substitueres nukleofilt, fortrinsvis ved C ₄ og C _{2 positioner} på ringen. På grund af dens evne til at donere elektroner er pyridin mere modstandsdygtig over for oxidation end benzen og reagerer voldsomt med svovlsyre, salpetersyre og maleinsyreanhydrid.

Anvendelser af pyridin

pesticider

Pyridine er en forløber for herbiciderne Paraquat og Diquat. På samme måde bruges det til syntese af insekticidet Chlorpyrifos, hvis oprindelige trin er klorering af pyridin. Det er også det oprindelige råmateriale til opnåelse af fungicidet baseret på pyrithione.

opløsningsmiddel

Pyridin er et polært opløsningsmiddel, der bruges til dehalogeneringsreaktioner og ekstraktion af antibiotika. Pyridine bruges som opløsningsmiddel i maling- og gummiindustrien og også i forskningslaboratorier som opløsningsmiddel til ekstraktion af plantehormoner.

Medicin

Pyridin tjener som udgangspunkt i syntesen af ​​cetylpyridinium og laurylpyridinium, forbindelser, der bruges som antiseptiske midler i mund- og tandplejeprodukter. Pyridinmolekylet er en del af den kemiske struktur i mange lægemidler.

F.eks. Esmeprazol, der bruges til behandling af gastroøsofageal reflux. Loratidine er en anden medicin, der er fremstillet baseret på pyridin, kendt under navnet Claritin, der bruges som behandling af allergiske processer.

Pyridintabletter (fenazopyridin) bruges til den symptomatiske behandling af en irritation i urinvejene, som i nogle tilfælde ledsages af smerter, forbrænding og trang til at urinere. Phenazopyridin er et farvestof, der fungerer som et smertestillende middel i urinvejene.

Diacylhydrazin er et derivat af pyridin, der har en antibakteriel aktivitet, der udøver på gramnegative bakterier, såsom E. coli, og grampositive bakterier, såsom S. albus.

Pyridin tjener som basis for thiazolo pyridin, en forbindelse med antiviral aktivitet, især mod influenza-ß-masse-virus. 2-Acetylpyridin, et derivat af pyridin, har stor antitumoraktivitet og er en hæmmer af leukæmi.

Andre

Pyridine bruges til fremstilling af vitaminer, gummiprodukter, klæbemidler, maling og insekticider. Det bruges også til denaturering af alkohol og til farvning af nogle tekstiler.

20% pyridin anvendes til fremstilling af piperidin. Piperidin er involveret i vulkanisering og landbrug.

Pyridin anvendes også til syntese af polycarbonatharpikser, som en fødevarearoma og som et reagens til påvisning af cyanid.

Toksicitet

- Pyridin kommer hovedsageligt ind i kroppen ved indånding og diffusion gennem huden. Akut eksponering for pyridin kan forårsage øjen- og hudirritation og forbrændinger ved kontakt.

- Pyridin kan forårsage dermatitis og allergier på huden. Udviklingen af ​​allergi kan ledsages udover kløe og udslæt.

- Indånding af pyridin kan forårsage irritation af næse og hals, ledsaget af hoste og vejrende astma.

- Ved indtagelse kan pyridin forårsage kvalme, opkast, diarré og mavesmerter. Ligeledes kan det at medtage en høj dosis pyridin i kroppen forårsage: hovedpine, træthed, besvimelse, svimmelhed, svimmelhed, forvirring og til sidst koma og død.

- De organer, der er mest påvirket af virkningen af ​​pyridin, er leveren, nyrerne, mandlige kønsorganer og det centrale nervesystem. Det kan også virke på knoglemarven og inducere produktionen af ​​blodplader. En kræftfremkaldende virkning af pyridin er ikke påvist i dyreforsøg.

OSHA indstiller en luftbåren eksponeringsgrænse på 5 ppm pr. 8-timers arbejdsskifte.

syntese

De første metoder til opnåelse af pyridin var baseret på dets ekstraktion fra organiske materialer. Thomas Anderson (1843) opnåede først pyridin ved opvarmning af animalsk kød og knogler. I en første fase producerede Anderson en olie, hvorfra han formåede at destillere pyridinen.

Traditionelt blev pyridin opnået fra kul tjære eller fra forgasning af kul. Disse procedurer var besværlige og med lidt udbytte, da pyridinkoncentrationen i disse råmaterialer var meget lav. Så det var nødvendigt med en syntesemetode.

Chichibabin-metode

Selvom der er mange metoder til syntese af pyridin, anvendes Chichibabin-proceduren, der blev indført i 1923, stadig hovedsageligt.I denne metode syntetiseres pyridin fra reaktionen af ​​formaldehyd, acetaldehyd og ammoniak, som er billige reagenser.

I det første trin reagerer formaldehyd og acetaldehyd til dannelse af acroleinforbindelsen i en Knoevenagel-kondensationsreaktion og danner også vand.

Pyridinkondensation fra acrolein og acetaldehyd

Endelig, i et andet trin, reagerer acrolein med formaldehyd og ammoniak til dannelse af dihydropyridin. Derefter oxideres dihydropyridinet til pyridin i en reaktion ved 350-550 ° C i nærvær af en fast katalysator, for eksempel silica-aluminiumoxid.

Reaktioner

Elektrofile substitutioner

Disse substitutioner forekommer normalt ikke på grund af den lave elektrondensitet af pyridin.

Sulfanering er vanskeligere end nitrering. Men bromering og klorering forekommer lettere.

Pyridin-N-oxid

Oxidationsstedet i pyridin er nitrogenatomet, hvor oxidationen produceres af persyrer (syrer, der har en OOH-gruppe). Kvælstofoxidation fremmer elektrofil substitution ved kulstof 2 og 4 pyridin.

Nukleofile substitutioner

Pyridin kan gennemgå forskellige nukleofile substitutioner på grund af den lave elektrondensitet i pyridinringkulhydratet. Disse substitutioner forekommer lettere i pyridinmolekylet modificeret af brom, chlor, fluor eller sulfonsyre.

Forbindelserne, der udfører de nukleofile angreb på pyridin, er normalt: alkoxider, thiolater, aminer og ammoniak.

Radikale reaktioner

Pyridin kan dimeriseres ved radikale reaktioner. Den radikale dimerisering af pyridin udføres med elementært natrium- eller Raney-nikkel, der er i stand til at producere 4,4'-biperidin eller 2,2'-biperidin.

Reaktion på nitrogenatomet

Syrer tilsættes ifølge Lewis let nitrogenatomet i pyridin og danner pyridiniumsalte. Pyridine er en Lewis-base, der donerer et par elektroner.

Hydrogenering og reduktionsreaktion

Piperidin produceres ved hydrogenering af pyridin med nikkel, cobalt eller ruthenium. Denne reaktion udføres ved høje temperaturer ledsaget af anvendelsen af ​​en katalysator.

Referencer

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. (10 ^th edition.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjette udgave). Mc Graw Hill.
3. Morrison og Boyd. (1987). Organisk kemi. (Femte udgave). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2020). Pyridin. Gendannet fra: en.wikipedia.org
5. National Center for Biotechnology Information. (2020). Pyridin. PubChem-database., CID = 1049. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Laura Foist. (2020). Pyridin: Struktur, formel og fysiske egenskaber. Undersøgelse. Gendannes fra: study.com
7. Ataf Ali Altaf, Adnan Shahzad, Zarif Gul, Nasir Rasool, Amin Badshah, Bhajan Lal, Ezzat Khan. (2015). En gennemgang af den medicinske betydning af pyridinderivater. Tidsskrift for lægemiddeldesign og medicinsk kemi. Bind 1, nr. 1, s. 1-11. doi: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
8. WebMD. (2020). Pyridin Tablet. Gendannes fra: webmd.com
9. New Jersey Department of Health and Senior Services. (2002). Pyridin.. Gendannes fra: nj.gov