ПИРИДИН: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, ТОКСИЧНОСТЬ, СИНТЕЗ. - ХИМИЯ - 2024

Пиридин представляет собой ароматический амин , имеющий в химическую формулу C ₅ H ₅ N является версией азотистого бензола, как -СН был заменен на атом азота (N). Вместе с пирролом пиридин составляет группу простейших ароматических аминов.

Первоначально пиридин производили из каменноугольной смолы, но это был метод с низким выходом. Это привело к созданию нескольких методов его химического синтеза, среди которых преобладает тот, в котором используется реакция формальдегида, ацетальдегида и аммиака.

Структурная формула пиридина. Источник: Кальверо. / Всеобщее достояние

Пиридин был впервые получен Томасом Андерсоном (1843 г.), шотландским химиком, который путем нагревания мяса и костей животных получил масло, из которого был очищен пиридин.

Томас Андерсон (июль 1819 г.)

Пиридин используется в качестве сырья для синтеза соединений, которые устраняют и контролируют распространение насекомых, грибов, трав и т. Д. Он также используется в производстве многих лекарств и витаминов, а также в качестве растворителя.

Пиридин - токсичное соединение, которое может хронически повреждать печень, почки и функции центральной нервной системы. Пиридин может попадать в организм при проглатывании, вдыхании и распространении через кожу. В области химии он известен как вещество, способное вызывать импотенцию у мужчин.

Структура пиридина

молекулярная

Молекулярная структура пиридина. Источник: Benjah-bmm27 / Public domain

На верхнем изображении показана молекулярная структура пиридина, представленная моделью сфер и столбиков. Как видно, его молекула очень похожа на молекулу бензола с той лишь разницей, что в нем один из атомов углерода (черные сферы) заменен азотом (синяя сфера).

Азот, будучи более электроотрицательным, притягивает к себе электронную плотность, что создает постоянный дипольный момент в пиридине. Следовательно, молекулы пиридина взаимодействуют посредством диполь-дипольных сил.

Атомы водорода - это бедные электронами области, поэтому они будут ориентированы в направлении атома азота соседней молекулы.

Кристаллический

Кристаллическая структура пиридина. Источник: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Молекулы пиридина обладают не только диполь-дипольными силами, но и взаимодействиями ароматических колец. Таким образом, этим молекулам удается расположиться упорядоченным образом, чтобы получить кристалл с ромбической структурой (верхнее изображение) при температуре -41,6 ° C.

Свойства пиридина

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

Внешность

Бесцветная жидкость с резким запахом, похожим на запах рыбы.

Молярная масса

79,1 г / моль

плотность

0,9819 г / мл

Температура плавления

-41,6 ºC

Точка кипения

115,2 ºC

Растворимость

Он смешивается с водой, а также со спиртом, эфиром, петролейным эфиром, маслами и многими органическими жидкостями в целом.

Давление газа

16 мм рт. Ст. При 20 ° C.

Плотность паров

2,72 относительно воды = 1

Показатель преломления (n

1 5093

Вязкость

0,88 сП

Дипольный момент

2.2 D

точка воспламенения

21 ºC

Температура самовоспламенения

482 ºC

Разложение

При нагревании до разложения выделяет цианистый дым.

коррозия

Пиридин в жидкой форме разрушает некоторые виды пластмасс, каучуков и покрытий.

pH

8,5 (0,2 М раствор в воде)

Основность и реакционная способность

Пиридин - слабое основание. Это третичный амин, 0,2 М раствор которого в воде дает pH 8,5. Он имеет низкое сродство к электронам из-за электроотрицательности азота, поэтому его атомы углерода обычно не подвергаются электрофильному замещению.

Пиридин подвергается нуклеофильному замещению, предпочтительно в положениях C ₄ и C ₂ кольца. Благодаря своей способности отдавать электроны, пиридин более устойчив к окислению, чем бензол, и бурно реагирует с серной кислотой, азотной кислотой и малеиновым ангидридом.

Использование пиридина

Пестициды

Пиридин является предшественником гербицидов паракват и дикват. Таким же образом он используется для синтеза инсектицида хлорпирифоса, начальной стадией которого является хлорирование пиридина. Это также исходное сырье для получения фунгицида на основе пиритиона.

растворитель

Пиридин - полярный растворитель, используемый для реакций дегалогенирования и экстракции антибиотиков. Пиридин используется в качестве растворителя в лакокрасочной и резиновой промышленности, а также в исследовательских лабораториях в качестве растворителя при экстракции растительных гормонов.

Лекарство

Пиридин служит отправной точкой в ​​синтезе цетилпиридиния и лаурилпиридиния, соединений, которые используются в качестве антисептиков в продуктах для ухода за полостью рта и зубов. Молекула пиридина входит в химическую структуру многих лекарств.

Например, эсмепразол, применяемый для лечения гастроэзофагеального рефлюкса. Лоратидин - еще одно лекарство, приготовленное на основе пиридина, известного под названием Кларитин, которое используется для лечения аллергических процессов.

Таблетки пиридина (феназопиридин) используются для симптоматического лечения раздражения мочевыводящих путей, которое в некоторых случаях сопровождается болью, жжением и позывом к мочеиспусканию. Феназопиридин - краситель, который действует как анальгетик в мочевыводящих путях.

Диацилгидразин - это производное пиридина, обладающее антибактериальной активностью, действующей на грамотрицательные бактерии, такие как E. coli, и грамположительные бактерии, такие как S. albus.

Пиридин служит основой тиазолопиридина, соединения с противовирусной активностью, особенно против вируса гриппа β-Mass. 2-Ацетилпиридин, производное пиридина, обладает высокой противоопухолевой активностью и является ингибитором лейкемии.

другие

Пиридин используется в производстве витаминов, резиновых изделий, клеев, красок и инсектицидов. Он также используется для денатурации спирта и окрашивания некоторых тканей.

При приготовлении пиперидина используется 20% пиридина. Пиперидин участвует в вулканизации и сельском хозяйстве.

Пиридин также используется в синтезе поликарбонатных смол, в качестве пищевого ароматизатора и как реагент для обнаружения цианида.

Токсичность

- Пиридин попадает в организм в основном при вдыхании и диффузии через кожу. Острое воздействие пиридина может вызвать раздражение глаз и кожи и ожоги при контакте.

- Пиридин может вызвать дерматит и аллергию на коже. Развитие аллергии может сопровождаться зудом и сыпью.

- Вдыхание пиридина может вызвать раздражение носа и горла, сопровождающееся кашлем и хрипами при астматическом дыхании.

- При приеме внутрь пиридин может вызвать тошноту, рвоту, диарею и боль в животе. Точно так же включение в организм высокой дозы пиридина может вызвать головную боль, усталость, обмороки, головокружение, спутанность сознания и, в конечном итоге, кому и смерть.

- Органы, наиболее подверженные действию пиридина, - это печень, почки, мужские гениталии и центральная нервная система. Он также может действовать на костный мозг, вызывая выработку тромбоцитов. Канцерогенное действие пиридина не было подтверждено в экспериментах на животных.

OSHA установила предел воздействия в воздухе 5 частей на миллион за 8-часовую рабочую смену.

Синтез

Первые методы получения пиридина основывались на его извлечении из органических материалов. Томас Андерсон (1843) первым получил пиридин путем нагревания мяса и костей животных. На первом этапе Андерсон произвел масло, из которого ему удалось отогнать пиридин.

Традиционно пиридин получали из каменноугольной смолы или при газификации угля. Эти процедуры были громоздкими и малоэффективными, поскольку концентрация пиридина в этом сырье была очень низкой. Итак, нужен был метод синтеза.

Метод Чичибабина

Хотя существует множество методов синтеза пиридина, в основном до сих пор используется метод Чичибабина, введенный в 1923 г. В этом методе пиридин синтезируется путем реакции формальдегида, ацетальдегида и аммиака, которые являются дешевыми реагентами.

На первом этапе формальдегид и ацетальдегид реагируют с образованием соединения акролеина в реакции конденсации Кневенагеля, также образуя воду.

Конденсация пиридина из акролеина и ацетальдегида

Наконец, на второй стадии акролеин реагирует с формальдегидом и аммиаком с образованием дигидропиридина. Впоследствии дигидропиридин окисляется до пиридина в реакции при 350-550 ° C в присутствии твердого катализатора, например, оксид кремния-оксид алюминия.

Реакции

Электрофильные замещения

Эти замещения обычно не происходят из-за низкой электронной плотности пиридина.

Сульфанирование сложнее нитрования. Но бромирование и хлорирование происходит легче.

Пиридин-N-оксид

Участком окисления в пиридине является атом азота, причем окисление производится надкислотами (кислотами, имеющими группу OOH). Окисление азота способствует электрофильному замещению 2 и 4 атомов углерода пиридина.

Нуклеофильные замены

Пиридин может подвергаться различным нуклеофильным заменам из-за низкой электронной плотности атомов углерода пиридинового кольца. Эти замещения легче происходят в молекуле пиридина, модифицированной бромом, хлором, фтором или сульфоновой кислотой.

Соединения, которые осуществляют нуклеофильную атаку на пиридин, обычно: алкоксиды, тиолаты, амины и аммиак.

Радикальные реакции

Пиридин может быть димеризован радикальными реакциями. Радикальная димеризация пиридина осуществляется с помощью элементарного натрия или никеля Ренея, способного производить 4,4'-биперидин или 2,2'-биперидин.

Реакция на атом азота

Кислоты, по Льюису, легко присоединяются к атому азота пиридина, образуя соли пиридиния. Пиридин - это основание Льюиса, которое отдает пару электронов.

Реакция гидрирования и восстановления

Пиперидин получают путем гидрирования пиридина никелем, кобальтом или рутением. Эта реакция проводится при высоких температурах с использованием катализатора.

Ссылки

1. Грэм Соломонс Т.В., Крейг Б. Фрайл. (2011). Органическая химия. (10- ^е изд.). Wiley Plus.
2. Кэри Ф. (2008). Органическая химия. (Издание шестое). Мак Гроу Хилл.
3. Моррисон и Бойд. (1987). Органическая химия. (Издание пятое). Аддисон-Уэсли Ибероамерикана.
4. Wikipedia. (2020). Пиридин. Получено с: en.wikipedia.org
5. Национальный центр биотехнологической информации. (2020). Пиридин. База данных PubChem., CID = 1049. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Лаура Фойст. (2020). Пиридин: структура, формула и физические свойства. Учиться. Получено с: study.com
7. Атаф Али Алтаф, Аднан Шахзад, Зариф Гул, Насир Расул, Амин Бадшах, Бхаджан Лал, Эззат Хан. (2015). Обзор медицинского значения производных пиридина. Журнал дизайна лекарств и медицинской химии. Т. 1, № 1, с. 1-11. DOI: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
8. WebMD. (2020). Таблетка пиридина. Получено с: webmd.com
9. Департамент здравоохранения и обслуживания пожилых людей Нью-Джерси. (2002). Пиридин. . Получено с: nj.gov