PYRIDIINI: RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ, TOKSISUUS, SYNTEESI - KEMIA

Pyridiini on aromaattinen amiini, jolla kemiallinen kaava C ₅ H ₅ N on versio typpipitoisten bentseeni, kuten -CH on korvattu typpiatomilla (N). Yhdessä pyrrolin kanssa pyridiini muodostaa ryhmän kaikkien yksinkertaisimmista aromaattisista amiineista.

Pyridiini valmistettiin alun perin kivihiilitervasta, mutta se oli alhaisen saannon menetelmä. Tämä johti useiden menetelmien luomiseen sen kemialliselle synteesille vallitsevana menetelmänä, jossa käytetään formaldehydin, asetaldehydin ja ammoniakin reaktiota.

Pyridiinin rakennekaava. Lähde: Calvero. / Julkinen

Pyridiiniä sai ensin skotlantilainen kemisti Thomas Anderson (1843), joka kuumentamalla eläinten lihaa ja luita tuotti öljyn, josta pyridiini puhdistettiin.

Thomas Anderson (heinäkuu 1819)

Pyridiiniä käytetään raaka-aineena sellaisten yhdisteiden synteesissä, jotka poistavat ja hallitsevat hyönteisten, sienten, yrttien leviämistä. Sitä käytetään myös lukuisten lääkkeiden ja vitamiinien valmistuksessa sekä liuottimena.

Pyridiini on myrkyllinen yhdiste, joka voi kroonisesti vaurioittaa maksaa, munuaisia ja keskushermoston toimintaa. Pyridiini voi päästä kehoon nieltynä, hengitettynä ja diffuusiolla ihon läpi. Kemia-alalla tunnetaan aine, joka kykenee aiheuttamaan impotenssia miehillä.

Pyridiinin rakenne

molekyyli-

Pyridiinin molekyylirakenne. Lähde: Benjah-bmm27 / Julkinen

Yläkuva esittää pyridiinin molekyylirakennetta, jota edustaa pallo- ja palkkimalli. Kuten voidaan nähdä, sen molekyyli on hyvin samanlainen kuin bentseenin, ainoana erona siinä, että siinä on yksi hiileistään (musta pallo) typellä (sininen pallo).

Typpi, koska se on enemmän elektronegatiivista, houkuttelee elektronitiheyttä itseään kohti, mikä luo pysyvän dipolimomentin pyridiiniin. Siksi pyridiinimolekyylit ovat vuorovaikutuksessa dipoli-dipoli-voimien kanssa.

Vetyatomit ovat elektronisesti köyhiä alueita, joten ne orientoituvat naapurimolekyylin typpiatomin suuntaan.

Kiteinen

Pyridiinin kiderakenne. Lähde: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Pyridiinimolekyyleillä ei ole vain dipoli-dipoli-voimia, vaan myös aromaattisten renkaiden vuorovaikutukset. Siten nämä molekyylit onnistuvat asemoimaan itsensä säännöllisesti tuottamaan kiteen, jolla on ortombolinen rakenne (ylempi kuva) -41,6 ° C: n lämpötilassa.

Pyridiinin ominaisuudet

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

Fyysinen ulkonäkö

Väritön neste, jolla on pistävä haju, samanlainen kuin kaloilla.

Moolimassa

79,1 g / mol

Tiheys

0,9819 g / ml

Sulamispiste

-41,6 ° C

Kiehumispiste

115,2 ° C

Liukoisuus

Se sekoittuu veteen, samoin kuin alkoholiin, eetteriin, petrolieetteriin, öljyihin ja yleensä moniin orgaanisiin nesteisiin.

Höyrynpaine

16 mmHg lämpötilassa 20 ° C.

Höyryn tiheys

2,72 veteen nähden = 1

Taitekerroin (n

1,5093

Viskositeetti

0,88 cP

Dipolihetki

2,2 D

syttymispiste

21 ºC

Itsesyttymislämpötila

482 ° C

hajoaminen

Kun se kuumennetaan hajoavaksi, se tuottaa syanidisavua.

Korroosio

Nestemäisessä muodossa oleva pyridiini hyökkää joihinkin muoveihin, kumiin ja pinnoitteisiin.

pH

8,5 (0,2 M vesiliuos)

Emäksisyys ja reaktiivisuus

Pyridiini on heikko emäs. Se on tertiäärinen amiini, jonka 0,2 M vesiliuos tuottaa pH: n 8,5. Sillä on alhainen affiniteetti elektroneihin typen elektronegatiivisuuden takia, joten sen hiilet eivät yleensä käy läpi elektrofiilistä substituutiota.

Pyridiini nukleofiilinen substituutio, edullisesti C ₄ ja C- _{2 asemissa} renkaan. Koska pyridiini kykenee luovuttamaan elektroneja, se on hapettumista kestävämpi kuin bentseeni ja reagoi kiivaasti rikkihapon, typpihapon ja maleiinihappoanhydridin kanssa.

Pyridiinin käyttö

Torjunta-aineet

Pyridiini on edeltäjä rikkakasvien torjunta-aineille Paraquat ja Diquat. Samalla tavalla sitä käytetään hyönteisten torjunta-aineen klooripyrifosin synteesiin, jonka alkuvaihe on pyridiinin klooraus. Se on myös alkuperäinen raaka-aine pyrithioniin perustuvan fungisidin saamiseksi.

Liuotin

Pyridiini on polaarinen liuotin, jota käytetään dehalogenointireaktioihin ja antibioottien uuttamiseen. Pyridiiniä käytetään liuottimena maali- ja kumiteollisuudessa sekä tutkimuslaboratorioissa liuottimena kasvihormonien uuttamisessa.

Lääke

Pyridiini toimii lähtökohtana setyylipyridiniumin ja lauryylipyridiniumin, synteettisten yhdisteiden, synteettisten yhdisteiden synteesissä, joita käytetään antiseptikoina suun ja hampaiden hoitotuotteissa. Pyridiinimolekyyli on osa monien lääkkeiden kemiallista rakennetta.

Esimerkiksi esmepratsoli, jota käytetään gastroesofageaalisen refluksin hoitoon. Loratidiini on toinen pyridiiniin perustuva lääke, joka tunnetaan nimellä Claritin ja jota käytetään allergisten prosessien hoidossa.

Pyridiinitabletteja (fenatsopyridiiniä) käytetään virtsateiden ärsytyksen oireellisessa hoidossa, johon tietyissä tapauksissa liittyy kipua, polttamista ja virtsaamista. Fenatsopyridiini on väriaine, joka toimii kipulääkkeenä virtsateissä.

Diasyylihydratsiini on pyridiinijohdannainen, jolla on antibakteerinen vaikutus ja joka vaikuttaa gram-negatiivisiin bakteereihin, kuten E. coliin, ja gram-positiivisiin bakteereihin, kuten S. albus.

Pyridiini toimii perustana tiatsolopyridiinille, yhdisteelle, jolla on antiviraalista aktiivisuutta, etenkin influenssa P-Mass-virusta vastaan. 2-asetyylipyridiinillä, pyridiinijohdannaisella, on suuri tuumorin vastainen aktiivisuus ja se on leukemian estäjä.

toiset

Pyridiiniä käytetään vitamiinien, kumituotteiden, liimojen, maalien ja hyönteismyrkkyjen valmistuksessa. Sitä käytetään myös alkoholin denaturoinnissa ja joidenkin tekstiilien värjäyksessä.

20% pyridiinistä käytetään piperidiinin valmistukseen. Piperidiini on mukana vulkanoinnissa ja maataloudessa.

Pyridiiniä käytetään myös polykarbonaattihartsien synteesissä, elintarvikearomina ja reagenssina syanidin havaitsemiseksi.

Myrkyllisyys

- Pyridiini pääsee kehoon pääasiassa hengitettynä ja diffuusiolla ihon läpi. Akuutti altistuminen pyridiinille voi aiheuttaa silmien ja ihon ärsytystä ja palovammoja joutuessaan kosketuksiin.

- Pyridiini voi aiheuttaa ihottumaa ja allergioita iholla. Allergian kehittymiseen voi liittyä kutinaa ja ihottumaa.

- Pyridiinin hengittäminen voi aiheuttaa nenän ja kurkun ärsytystä, johon liittyy yskä ja hengityksen vinkuminen.

- Nieltynä pyridiini voi aiheuttaa pahoinvointia, oksentelua, ripulia ja vatsakipuja. Samoin suuren annoksen pyridiinin sisällyttäminen kehoon voi aiheuttaa: päänsärkyä, väsymystä, pyörtymistä, huimausta, huimausta, sekavuutta ja lopulta koomaa ja kuolemaa.

- Elimiä, joihin pyridiinin vaikutus vaikuttaa eniten, ovat maksat, munuaiset, miesten sukuelimet ja keskushermosto. Se voi myös vaikuttaa luuytimeen indusoimalla verihiutaleiden muodostumista. Pyridiinin karsinogeenista vaikutusta ei ole todistettu eläinkokeissa.

OSHA asetti ilma-altistumisrajaksi 5 ppm / 8 tunnin työvuoro.

Synteesi

Ensimmäiset menetelmät pyridiinin saamiseksi perustuivat sen uuttamiseen orgaanisista materiaaleista. Thomas Anderson (1843) sai ensin pyridiinin kuumentamalla eläimen lihaa ja luita. Ensimmäisessä vaiheessa Anderson tuotti öljyn, josta hän onnistui tislaamaan pyridiinin.

Perinteisesti pyridiini saatiin kivihiilitervasta tai hiilen kaasuttamisesta. Nämä menetelmät olivat hankalia ja niillä oli vähän satoa, koska pyridiinipitoisuus näissä raaka-aineissa oli erittäin alhainen. Joten tarvittiin synteesimenetelmä.

Chichibabin-menetelmä

Vaikka pyridiinin synteesille on monia menetelmiä, käytetään edelleen pääasiassa vuonna 1923 käyttöön otettua Chichibabin-menetelmää, jossa menetelmässä syntetisoidaan pyridiini formaldehydin, asetaldehydin ja ammoniakin reaktiosta, jotka ovat halpoja reagensseja.

Ensimmäisessä vaiheessa formaldehydi ja asetaldehydi reagoivat akroleiiniyhdisteen muodostamiseksi Knoevenagel-kondensaatioreaktiossa, muodostaen myös vettä.

Pyridiinikondensaatio akroleiinista ja asetaldehydistä

Lopuksi toisessa vaiheessa akroleiini reagoi formaldehydin ja ammoniakin kanssa muodostaen dihydropyridiiniä. Seuraavaksi dihydropyridiini hapetetaan pyridiiniksi reaktiossa lämpötilassa 350 - 550 ° C kiinteän katalyytin, esimerkiksi silika-alumiinioksidin, läsnä ollessa.

reaktiot

Elektrofiiliset substituutiot

Näitä substituutioita ei yleensä tapahdu johtuen pyridiinin alhaisesta elektronitiheydestä.

Sulfatointi on vaikeampaa kuin nitraatti. Mutta bromaus ja klooraus tapahtuvat helpommin.

Pyridiini-N-oksidi

Hapettumispaikka pyridiinissä on typpiatomi, hapetuksen tuottavat perhapot (hapot, joissa on OOH-ryhmä). Typen hapetus edistää elektrofiilistä substituutiota pyridiinin hiileissä 2 ja 4.

Nukleofiiliset substituutiot

Pyridiini voi käydä läpi erilaisia nukleofiilisiä substituutioita johtuen pyridiinirengashiilien alhaisesta elektronitiheydestä. Nämä substituutiot tapahtuvat helpommin pyridiinimolekyylissä, joita ovat modifioineet bromi, kloori, fluori tai sulfonihappo.

Yhdisteet, jotka suorittavat nukleofiiliset hyökkäykset pyridiinille, ovat yleensä: alkoksidit, tiolaatit, amiinit ja ammoniakki.

Radikaalit reaktiot

Pyridiini voidaan dimeroida radikaaleilla reaktioilla. Pyridiinin radikaali dimerointi suoritetaan alkuainenatriumilla tai Raney-nikkelillä, joka pystyy tuottamaan 4,4'-biperidiiniä tai 2,2'-biperidiiniä.

Reaktio typpiatomiin

Hapot lisäävät Lewisin mukaan helposti pyridiinin typpiatomia muodostaen pyridiniumisuoloja. Pyridiini on Lewisin emäs, joka lahjoittaa paria elektroneja.

Hydrogeeni- ja pelkistysreaktio

Piperidiiniä tuotetaan hydraamalla pyridiini nikkelillä, koboltilla tai ruteniumilla. Tämä reaktio suoritetaan korkeissa lämpötiloissa, joihin liittyy katalyytin käyttö.

Viitteet

Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Orgaaninen kemia. (10 ^th painos.). Wiley Plus.
Carey F. (2008). Orgaaninen kemia. (Kuudes painos). Mc Graw Hill.
Morrison ja Boyd. (1987). Orgaaninen kemia. (Viides painos). Addison-Wesley Iberoamericana.
Wikipedia. (2020). Pyridiini. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2020). Pyridiini. PubChem-tietokanta., CID = 1049. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Laura Foist. (2020). Pyridiini: rakenne, kaava ja fysikaaliset ominaisuudet. Tutkimus. Palautettu osoitteesta study.com
Ataf Ali Altaf, Adnan Shahzad, Zarif Gul, Nasir Rasool, Amin Badshah, Bhajan Lal, Ezzat Khan. (2015). Katsaus pyridiinijohdannaisten lääketieteellisestä merkityksestä. Lehti lääkesuunnittelusta ja lääkekemiasta. Osa 1, nro 1, s. 1-11. doi: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
WebMD. (2020). Pyridin-tabletti. Palautettu osoitteesta: webmd.com
New Jerseyn terveys- ja vanhusten osasto. (2002). Pyridiini.. Palautettu: nj.gov

PYRIDIINI: RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ, TOKSISUUS, SYNTEESI - KEMIA - 2026