ПІРИДИН: СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ЗАСТОСУВАННЯ, ТОКСИЧНІСТЬ, СИНТЕЗ - ХІМІЯ

Піридин є ароматичний амін , що має в хімічну формулу C ₅ H ₅ N є версією азотистого бензолу, як СН був замінений на атом азоту (N). Разом з піролом піридин складає групу найпростіших ароматичних амінів з усіх.

Спочатку піридин виробляли з вугільного дьогтю, але це був метод низького врожаю. Це призвело до створення декількох методів його хімічного синтезу, переважаючи той, в якому використовується реакція формальдегіду, ацетальдегіду та аміаку.

Структурна формула піридину. Джерело: Кальверо. / Публічний домен

Вперше піридин був отриманий шотландським хіміком Томасом Андерсоном (1843), який, нагріваючи м'ясо та кістки тварин, виробляв олію, з якої очищали піридин.

Томас Андерсон (липень 1819 р.)

Піридин використовується як сировина для синтезу сполук, які усувають та контролюють розповсюдження комах, грибів, трав тощо. Він також використовується при виробництві численних лікарських препаратів і вітамінів, а також використовується як розчинник.

Піридин - токсична сполука, яка може хронічно пошкодити роботу печінки, нирок та центральної нервової системи. Піридин може потрапляти в організм шляхом прийому всередину, вдихання та дифузії через шкіру. В хімічній галузі відомо, що є речовиною, здатною викликати імпотенцію у чоловіків.

Структура піридину

Молекулярний

Молекулярна структура піридину. Джерело: Benjah-bmm27 / Public domain

На верхньому зображенні показана молекулярна структура піридину, представлена моделлю сфер і брусків. Як видно, його молекула дуже схожа на бензол, з тією лише різницею, що один із вуглеців (чорні сфери) замінений азотом (синя сфера).

Азот, будучи електронегативнішим, притягує до себе щільність електронів, що створює постійний дипольний момент у піридині. Тому молекули піридину взаємодіють через дипольно-дипольні сили.

Атоми водню є бідними електронами області, тому вони будуть орієнтовані у напрямку атома азоту сусідньої молекули.

Кристалічний

Кристалічна структура піридину. Джерело: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Молекули піридину мають не тільки дипольно-дипольні сили, але і взаємодії ароматичних кілець. Таким чином, ці молекули примудряються впорядковуватись, отримуючи кристал з орторомбічною структурою (верхнє зображення) при температурі -41,6 ° C.

Властивості піридину

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

Зовнішність

Безбарвна рідина з різким запахом, схожа на рибу.

Молярна маса

79,1 г / моль

Щільність

0,9819 г / мл

Точка плавлення

-41,6 ºC

Точка кипіння

115,2 ºC

Розчинність

Він змішується з водою, а також із спиртом, ефіром, нафтовим ефіром, оліями та багатьма органічними рідинами загалом.

Тиск пари

16 мм рт.ст. при 20 ° С.

Щільність пари

2,72 щодо води = 1

Індекс заломлення (n)

1,5093

В'язкість

0,88 сП

Дипольний момент

2.2 D

точка займання

21 ºC

Температура самозаймання

482 ºC

Розкладання

При нагріванні до розкладання він виділяє ціаністий дим.

Корозія

Піридин у рідкій формі атакує деякі форми пластмас, каучуків та покриттів.

рН

8,5 (0,2 М розчин у воді)

Основність і реактивність

Піридин є слабкою основою. Це третинний амін, чий 0,2 М розчин у воді виробляє pH 8,5. Він має низьку спорідненість до електронів через електронегативність азоту, тому його вуглеці зазвичай не зазнають електрофільної заміни.

Піридин піддається нуклеофільному заміщенню, переважно в положеннях C ₄ і C ₂ кільця. Завдяки своїй здатності дарувати електрони, піридин більш стійкий до окислення, ніж бензол і бурхливо реагує на сірчану кислоту, азотну кислоту та малеїновий ангідрид.

Використання піридину

Пестициди

Піридин є попередником гербіцидів Паракват і Дікат. Таким же чином його використовують для синтезу інсектициду Хлорпірифос, початковим етапом якого є хлорування піридину. Це також вихідна сировина для отримання фунгіциду на основі піритиону.

Розчинник

Піридин - полярний розчинник, застосовуваний для реакцій дегалогенізації та вилучення антибіотиків. Піридин застосовується як розчинник у лакофарбовій промисловості, а також у науково-дослідних лабораторіях як розчинник при виділенні рослинних гормонів.

Ліки

Піридин служить вихідною точкою синтезу цетилпіридінію та лаурилпіридінію, сполук, які використовуються як антисептики в засобах догляду за ротовою порожниною та стоматологами. Молекула піридину входить до складу хімічної структури багатьох лікарських засобів.

Наприклад, есмепразол, який використовується для лікування гастроезофагеального рефлюксу. Лоратидин - ще одне ліки, приготоване на основі піридину, відоме під назвою Кларитин, яке використовується як лікування алергічних процесів.

Піридинові таблетки (феназопіридин) застосовуються при симптоматичному лікуванні подразнення сечовивідних шляхів, що супроводжується в деяких випадках болем, печінням та позивом до сечовипускання. Феназопіридин - барвник, який діє як знеболюючий засіб у сечовивідних шляхах.

Діацилгідразин - це похідне піридину, який має антибактеріальну активність, яка діє на грамнегативні бактерії, такі як кишкова паличка та грампозитивні бактерії, такі як S. albus.

Піридин служить основою для тіазоло піридину, сполуки з антивірусною активністю, особливо проти вірусу грипу β-Mass. 2-ацетилпіридин, похідне піридину, має велику протипухлинну активність і є інгібітором лейкемії.

Інші

Піридин використовується у виробництві вітамінів, гумових виробів, клеїв, фарб та інсектицидів. Він також використовується при денатурації спирту та при фарбуванні деяких текстильних виробів.

20% піридину використовується в приготуванні піперидину. Піперидин бере участь у вулканізації та сільському господарстві.

Піридин також використовується в синтезі полікарбонатних смол, як харчовий ароматизатор і як реагент для виявлення ціаніду.

Токсичність

- Піридин потрапляє в організм переважно при вдиханні та дифузії через шкіру. Гостре потрапляння піридину може викликати подразнення очей та шкіри та опіки при контакті.

- Піридин може викликати дерматити та алергію на шкірі. Розвиток алергії може супроводжуватися крім свербежу і висипом.

- Вдихання піридину може викликати подразнення носа і горла, що супроводжується кашлем і хрипом астматичним диханням.

- При прийомі всередину піридин може викликати нудоту, блювоту, діарею та біль у животі. Так само включення високої дози піридину в організм може спричинити: головний біль, швидку стомлюваність, непритомність, головокружіння, запаморочення, сплутаність свідомості, а згодом кому та смерть.

- Органи, найбільш уражені дією піридину, - печінка, нирки, чоловічі статеві органи та центральна нервова система. Він також може діяти на кістковий мозок, індукуючи вироблення тромбоцитів крові. Канцерогенна дія піридину в експериментах на тваринах не було підтверджено.

OSHA встановила межу впливу повітря, що перебуває на повітрі, 5 проміле на кожну 8-годинну робочу зміну.

Синтез

Перші способи отримання піридину ґрунтувалися на його витягуванні з органічних матеріалів. Томас Андерсон (1843) вперше отримав піридин, нагрівши м'ясо та кістки тварин. На першій стадії Андерсон виробляв олію, з якої йому вдалося перегнати піридин.

Традиційно піридин отримували з вугільного дьогтю або від газифікації вугілля. Ці процедури були громіздкими і мали малий вихід, оскільки концентрація піридину в цій сировині була дуже низькою. Тож потрібен був метод синтезу.

Чичибабіновий метод

Хоча існує багато методів синтезу піридину, процедура Чичібабіну, запроваджена в 1923 р., Все ще застосовується в основному.При цьому методі піридин синтезується з реакції формальдегіду, ацетальдегіду та аміаку, які є дешевими реагентами.

На першій стадії формальдегід та ацетальдегід реагують з утворенням сполуки акролеїну в реакції конденсації Knoevenagel, також утворюючи воду.

Конденсація піридину з акролеїну та ацетальдегіду

Нарешті, на другій стадії акролеїн реагує з формальдегідом та аміаком з утворенням дигідропіридину. Згодом дигідропіридин окислюється до піридину в реакції при 350-550 ° С у присутності твердого каталізатора, наприклад, кремнезем-глинозему.

Реакції

Електрофільні заміни

Заміни зазвичай не відбуваються через низьку електронну щільність піридину.

Сульфатування складніше, ніж азотування. Але бромування та хлорування відбуваються легше.

Піридин-N-оксид

Місцем окислення в піридині є атом азоту, окислення виробляється перекидами (кислотами, що мають групу OOH). Окислення азоту сприяє електрофільному заміщенню вуглецю 2 і 4 піридину.

Нуклеофільні заміни

Піридин може зазнавати різних нуклеофільних замін через низьку електронну щільність вуглецю піридинового кільця. Ці заміни легше відбуваються в молекулі піридину, модифікованої бромом, хлором, фтором або сульфоновою кислотою.

Сполуками, які здійснюють нуклеофільні атаки на піридин, зазвичай є: алкоксиди, тіолати, аміни та аміак.

Радикальні реакції

Піридин можна димерувати радикальними реакціями. Радикальна димеризація піридину здійснюється елементарним нікелем натрію або Ренея, маючи можливість отримувати 4,4'-біперидин або 2,2'-біперидин.

Реакція на атом азоту

Кислоти, на думку Льюїса, легко додають до атома азоту піридину, утворюючи солі піридинію. Піридин - основа Льюїса, яка дарує пару електронів.

Реакція гідрування та відновлення

Піперидин отримують гідрогенізацією піридину з нікелем, кобальтом або рутенієм. Цю реакцію проводять при високих температурах, що супроводжуються використанням каталізатора.

Список літератури

Грем Соломон TW, Крейг Б. Фріхле. (2011 р.). Органічна хімія. (10- ^е видання.) Wiley Plus.
Кері Ф. (2008). Органічна хімія. (Шосте видання). Mc Graw Hill.
Моррісон і Бойд. (1987). Органічна хімія. (П’яте видання). Аддісон-Уеслі Ібероамерикана.
Вікіпедія. (2020). Піридин. Відновлено з: en.wikipedia.org
Національний центр інформації про біотехнології. (2020). Піридин. PubChem База даних., CID = 1049. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Лора Фойст. (2020). Піридин: будова, формула та фізичні властивості. Вивчення. Відновлено з: study.com
Атаф Алі Алтаф, Аднан Шахзад, Заріф Гул, Насір Расол, Амін Бадша, Бхаджан Лал, Еццат Хан. (2015). Огляд лікарської важливості похідних піридину. Журнал дизайну лікарських засобів та лікарської хімії. Т. 1, № 1, с. 1-11. doi: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
WebMD. (2020). Піридинова таблетка. Відновлено з: webmd.com
Департамент охорони здоров’я та служб старого штату Нью-Джерсі (2002). Піридин. . Відновлено: nj.gov

ПІРИДИН: СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ЗАСТОСУВАННЯ, ТОКСИЧНІСТЬ, СИНТЕЗ - ХІМІЯ - 2025