ПИРИДИН: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ, ТОКСИЧНОСТ, СИНТЕЗ - ХИМИЯ - 2025

На пиридина е ароматен амин като на химична формула C ₅ H ₅ N е версия на азотен бензен, като -СН е заменен с азотен атом (N). Заедно с пирола, пиридинът представлява групата на най-простите ароматни амини от всички.

Първоначално пиридинът се е произвеждал от въглен катран, но това е метод с нисък добив. Това доведе до създаването на няколко метода за неговия химичен синтез, преобладаващ този, при който се използва реакцията на формалдехид, ацеталдехид и амоняк.

Структурна формула на пиридин. Източник: Калверо. / Публичен домейн

Пиридинът за първи път е получен от Томас Андерсън (1843), шотландски химик, който чрез нагряване на животинско месо и кости произвежда масло, от което се пречиства пиридинът.

Томас Андерсън (юли 1819 г.)

Пиридинът се използва като суровина за синтеза на съединения, които елиминират и контролират разпространението на насекоми, гъби, билки и др. Използва се и при производството на множество лекарства и витамини, както и като разтворител.

Пиридинът е токсично съединение, което може да увреди хронично черния дроб, бъбреците и функциите на централната нервна система. Пиридинът може да навлезе в тялото чрез поглъщане, вдишване и дифузия през кожата. В химическата област е известно, че е вещество, което може да предизвика импотентност при мъжете.

Структура на пиридин

молекулен

Молекулярна структура на пиридин. Източник: Benjah-bmm27 / Public domain

Горното изображение показва молекулната структура на пиридина, представена от модел на сфери и пръти. Както се вижда, молекулата му е много подобна на тази на бензола, с единствената разлика, че има един от своите въглеродни (черни сфери), заменен с азот (синя сфера).

Азотът, бидейки по-електроотрицателен, привлича електронна плътност към себе си, което създава постоянен диполен момент в пиридина. Следователно, пиридиновите молекули взаимодействат чрез дипол-диполни сили.

Водородните атоми са регионите, които са бедни на електрон, така че те ще бъдат ориентирани в посока на азотния атом на съседна молекула.

кристален

Кристална структура на пиридин. Източник: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Пиридиновите молекули имат не само диполо-диполните сили, но и взаимодействията на ароматните пръстени. По този начин тези молекули успяват да се позиционират по подреден начин за получаване на кристал с орторомбична структура (горно изображение) при температура от -41,6 ° С.

Пиридинови свойства

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

Външен вид

Безцветна течност с остър мирис, подобна на риба.

Моларна маса

79,1 g / mol

плътност

0,9819 g / mL

Точка на топене

-41,6 ºC

Точка на кипене

115,2 ºC

разтворимост

Смесва се с вода, а също и с алкохол, етер, петролен етер, масла и много органични течности като цяло.

Парно налягане

16 mmHg при 20 ° C.

Плътност на парата

2,72 по отношение на водата = 1

Индекс на пречупване (n

1,5093

вискозитет

0.88 cP

Диполен момент

2.2 D

точка на запалване

21 ºC

Температура на автоматично запалване

482 ºC

разлагане

При нагряване до разлагане излъчва цианиден дим.

корозия

Пиридинът в течна форма атакува някои форми на пластмаса, каучук и покрития.

рН

8,5 (0,2 М разтвор във вода)

Основност и реактивност

Пиридинът е слаба основа. Това е третичен амин, чийто 0,2 М разтвор във вода произвежда рН 8,5. Той има нисък афинитет към електроните поради електроотрицателността на азота, така че въглеродите му обикновено не се подлагат на електрофилно заместване.

Пиридин претърпява нуклеофилно заместване, за предпочитане в С ₄ и С _{2 позиции} на пръстена. Поради способността си да дарява електрони, пиридинът е по-устойчив на окисляване от бензола и реагира бурно със сярна киселина, азотна киселина и малеинов анхидрид.

Употреби на пиридин

пестициди

Пиридинът е предшественик на хербицидите Паракват и Дикат. По същия начин се използва за синтеза на инсектицида Chlorpyrifos, чийто начален етап е хлорирането на пиридин. Той е и първоначалната суровина за получаване на фунгицида на базата на пиритион.

разтворител

Пиридинът е полярен разтворител, използван за реакции на дехалогениране и извличане на антибиотици. Пиридинът се използва като разтворител в производството на бои и каучук, а също и в изследователските лаборатории като разтворител при извличането на растителни хормони.

Лекарство

Пиридинът служи като отправна точка в синтеза на цетилпиридиниум и лаурилпиридиний, съединения, които се използват като антисептици в продукти за орална и дентална грижа. Пиридиновата молекула е част от химическата структура на много лекарства.

Например, есмепразол, използван за лечение на гастроезофагеален рефлукс. Лоратидин е друго лекарство, приготвено на базата на пиридин, известно с името Claritin, което се използва като лечение на алергични процеси.

Пиридин таблетки (феназопиридин) се използват при симптоматично лечение на дразнене на пикочните пътища, което в някои случаи е придружено от болка, парене и желание за уриниране. Феназопиридинът е багрило, което действа като аналгетик в пикочните пътища.

Диацилхидразин е производно на пиридин, който има антибактериална активност, която упражнява върху грам отрицателни бактерии, като Е. coli, и грам положителни бактерии, като S. albus.

Пиридинът служи като основа за тиазоло пиридин, съединение с антивирусна активност, особено срещу грипния β-Mass вирус. 2-Ацетилпиридин, производно на пиридин, има голяма антитуморна активност и е инхибитор на левкемията.

Други

Пиридинът се използва при производството на витамини, каучукови изделия, лепила, бои и инсектициди. Използва се и при денатурация на алкохол и при боядисване на някои текстилни изделия.

20% пиридин се използва при получаването на пиперидин. Пиперидинът участва във вулканизацията и селското стопанство.

Пиридинът се използва и при синтеза на поликарбонатни смоли, като ароматизатор за храна и като реагент за откриване на цианид.

токсичност

- Пиридинът влиза в тялото главно чрез вдишване и дифузия през кожата. Острото излагане на пиридин може да причини дразнене на очите и кожата и изгаряния при контакт.

- Пиридинът може да причини дерматит и алергии по кожата. Развитието на алергия може да бъде придружено в допълнение към сърбеж и обрив.

- Вдишването на пиридин може да предизвика дразнене на носа и гърлото, придружено от кашлица и хриптящо астматично дишане.

- При поглъщане пиридинът може да причини гадене, повръщане, диария и коремна болка. По същия начин, включването на висока доза пиридин в организма може да причини: главоболие, умора, припадък, замаяност, замаяност, объркване и евентуално кома и смърт.

- Най-засегнатите от действието на пиридина органи са черният дроб, бъбреците, мъжките полови органи и централната нервна система. Той може да действа и върху костния мозък, предизвиквайки производството на кръвни тромбоцити. Канцерогенно действие на пиридин не е доказано в експерименти с животни.

OSHA зададе граница на експозиция във въздуха 5 ppm за 8-часова работна смяна.

синтез

Първите методи за получаване на пиридин се основават на неговото извличане от органични материали. Томас Андерсън (1843) за първи път получава пиридин чрез нагряване на животинско месо и кости. На първия етап Андерсън произвежда масло, от което успява да дестилира пиридина.

Традиционно пиридинът се получава от въглероден катран или от газификация на въглищата. Тези процедури бяха тромави и с малък добив, тъй като концентрацията на пиридин в тези суровини беше много ниска. Така че беше необходим метод на синтез.

Метод на Чичибабин

Въпреки че има много методи за синтез на пиридин, въвежданата през 1923 г. процедура Чичибабин все още се използва главно.При този метод пиридинът се синтезира от реакцията на формалдехид, ацеталдехид и амоняк, които са евтини реагенти.

На първия етап формалдехидът и ацеталдехидът реагират, за да образуват акролеиновото съединение, в реакция на кондензация на Knoevenagel, също образувайки вода.

Кондензация на пиридин от акролеин и ацеталдехид

Накрая, във втори етап, акролеинът реагира с формалдехид и амоняк, за да образува дихидропиридин. Впоследствие дихидропиридинът се окислява до пиридин в реакция при 350-550 ° С в присъствието на твърд катализатор, например силициев двуокис.

реакции

Електрофилни замествания

Тези замествания обикновено не се появяват поради ниската електронна плътност на пиридина.

Сулфанирането е по-трудно от нитруването. Но бромирането и хлорирането се случват по-лесно.

Пиридин-N-оксид

Мястото на окисляване в пиридин е азотният атом, като окисляването се произвежда от перициди (киселини, които имат OOH група). Азотното окисляване насърчава електрофилното заместване при въглерод 2 и 4 на пиридин.

Нуклеофилни замествания

Пиридинът може да претърпи различни нуклеофилни замествания поради ниската електронна плътност на въглеродните пиридинови пръстени. Тези замествания се появяват по-лесно в молекулата на пиридина, модифицирана от бром, хлор, флуор или сулфонова киселина.

Съединенията, които извършват нуклеофилни атаки срещу пиридин, обикновено са: алкоксиди, тиолати, амини и амоняк.

Радикални реакции

Пиридинът може да се димеризира чрез радикални реакции. Радикалната димеризация на пиридин се осъществява с елементарен натриев или Реней никел, като може да се получи 4,4'-биперидин или 2,2'-биперидин.

Реакция на азотния атом

Киселините, според Луис, лесно се добавят към азотния атом на пиридин, образувайки пиридиниеви соли. Пиридинът е база на Луис, която дарява чифт електрони.

Реакция на хидрогениране и редукция

Пиперидинът се получава чрез хидрогениране на пиридин с никел, кобалт или рутений. Тази реакция се провежда при високи температури, придружена от използването на катализатор.

Препратки

1. Греъм Соломон TW, Craig B. Fryhle. (2011 г.). Органична химия. (10 ^-то издание.) Wiley Plus.
2. Кери Ф. (2008). Органична химия. (Шесто издание). Mc Graw Hill.
3. Морисън и Бойд. (1987). Органична химия. (Пето издание). Адисон-Уесли Ибероамерикана.
4. Wikipedia. (2020). Пиридин. Възстановено от: en.wikipedia.org
5. Национален център за информация за биотехнологиите. (2020). Пиридин. PubChem база данни., CID = 1049. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Лора Фойст. (2020). Пиридин: структура, формула и физични свойства. Изследване. Възстановено от: study.com
7. Атаф Али Алтаф, Аднан Шахзад, Зариф Гюл, Насир Расол, Амин Бадшах, Бхаджан Лал, Езат Хан. (2015). Преглед на лекарственото значение на пиридиновите производни. Списание за лекарствен дизайн и лекарствена химия. Том 1, № 1, с. 1-11. doi: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
8. WebMD. (2020). Пиридин таблетка. Възстановено от: webmd.com
9. Ню Джърси, Министерство на здравеопазването и старшите услуги. (2002 г.). Пиридин., Възстановени от: nj.gov