PYRIDINE: STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, GEBRUIK, TOXICITEIT, SYNTHESE - CHEMIE - 2026

De pyridine een aromatisch amine met de chemische formule C ₅ H ₅ N is de versie van stikstofhoudende benzeen, als CH is vervangen door een stikstofatoom (N). Samen met pyrrool vormt pyridine de groep van de eenvoudigste aromatische aminen van allemaal.

Pyridine werd aanvankelijk geproduceerd uit koolteer, maar het was een methode met een lage opbrengst. Dit leidde tot de creatie van verschillende methoden voor de chemische synthese ervan, waarbij de reactie van formaldehyde, aceetaldehyde en ammoniak wordt gebruikt.

Structuurformule van pyridine. Bron: Calvero. / Publiek domein

Pyridine werd voor het eerst verkregen door Thomas Anderson (1843), een Schotse chemicus, die door het verhitten van vlees en botten van dieren een olie produceerde waaruit pyridine werd gezuiverd.

Thomas Anderson (juli 1819)

Pyridine wordt gebruikt als grondstof voor de synthese van verbindingen die de verspreiding van insecten, schimmels, kruiden enz. Elimineren en beheersen. Het wordt ook gebruikt bij de vervaardiging van tal van medicijnen en vitamines, en wordt ook gebruikt als oplosmiddel.

Pyridine is een giftige stof die de lever, de nieren en het centrale zenuwstelsel chronisch kan beschadigen. Pyridine kan het lichaam binnendringen door opname, inademing en diffusie door de huid. Op chemisch gebied is het bekend als een stof die impotentie bij mannen kan veroorzaken.

Structuur van pyridine

Moleculair

Moleculaire structuur van pyridine. Bron: Benjah-bmm27 / Openbaar domein

De bovenste afbeelding toont de moleculaire structuur van pyridine weergegeven door een bolletjes- en staafmodel. Zoals te zien is, lijkt het molecuul erg op dat van benzeen, met het enige verschil dat een van zijn koolstofatomen (zwarte bollen) is vervangen door stikstof (blauwe bol).

Stikstof, dat meer elektronegatief is, trekt elektronendichtheid naar zich toe, wat een permanent dipoolmoment in pyridine creëert. Daarom werken pyridinemoleculen samen door middel van dipool-dipoolkrachten.

Waterstofatomen zijn de elektronenarme gebieden, dus ze zullen in de richting van het stikstofatoom van een naburig molecuul worden georiënteerd.

Kristallijn

Kristalstructuur van pyridine. Bron: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Pyridinemoleculen hebben niet alleen de dipool-dipoolkrachten, maar ook de interacties van de aromatische ringen. Zo slagen deze moleculen erin om zich op een geordende manier te positioneren om een ​​kristal te produceren met een orthorhombische structuur (bovenste afbeelding) bij een temperatuur van -41,6 ° C.

Pyridine-eigenschappen

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

Fysiek uiterlijk

Kleurloze vloeistof met een penetrante geur, vergelijkbaar met vis.

Molaire massa

79,1 g / mol

Dichtheid

0,9819 g / ml

Smeltpunt

-41,6 ºC

Kookpunt

115,2 ºC

Oplosbaarheid

Het is mengbaar met water, en ook met alcohol, ether, petroleumether, oliën en veel organische vloeistoffen in het algemeen.

Dampdruk

16 mmHg bij 20 ° C.

Dampdichtheid

2,72 ten opzichte van water = 1

Brekingsindex (n

1,5093

Viscositeit

0,88 cP

Dipool moment

2.2 D.

ontstekingspunt

21 ºC

Zelfontbranding temperatuur

482 ºC

Ontleding

Bij verhitting tot ontbinding geeft het cyaniderook af.

Corrosie

Pyridine in vloeibare vorm tast sommige vormen van kunststoffen, rubbers en coatings aan.

pH

8,5 (0,2 M oplossing in water)

Basiciteit en reactiviteit

Pyridine is een zwakke base. Het is een tertiair amine waarvan de 0,2 M oplossing in water een pH van 8,5 oplevert. Het heeft een lage affiniteit voor elektronen vanwege de elektronegativiteit van stikstof, dus de koolstofatomen ondergaan gewoonlijk geen elektrofiele substitutie.

Pyridine ondergaat nucleofiele substitutie, bij voorkeur aan de C ₄ en C _{2 posities} van de ring. Vanwege zijn vermogen om elektronen te doneren, is pyridine beter bestand tegen oxidatie dan benzeen en reageert het heftig met zwavelzuur, salpeterzuur en maleïnezuuranhydride.

Maakt gebruik van pyridine

Pesticiden

Pyridine is een voorloper van de herbiciden Paraquat en Diquat. Op dezelfde manier wordt het gebruikt voor de synthese van het insecticide Chloorpyrifos, waarvan de eerste stap de chlorering van pyridine is. Het is ook de eerste grondstof voor het verkrijgen van het fungicide op basis van pyrithion.

Oplosmiddel

Pyridine is een polair oplosmiddel dat wordt gebruikt voor dehalogeneringsreacties en de extractie van antibiotica. Pyridine wordt gebruikt als oplosmiddel in de verf- en rubberindustrie, maar ook in onderzoekslaboratoria als oplosmiddel bij de extractie van plantenhormonen.

Geneesmiddel

Pyridine dient als uitgangspunt bij de synthese van cetylpyridinium en laurylpyridinium, verbindingen die worden gebruikt als antiseptica in mond- en tandverzorgingsproducten. Het pyridinemolecuul maakt deel uit van de chemische structuur van veel medicijnen.

Bijvoorbeeld esmeprazol, gebruikt om gastro-oesofageale reflux te behandelen. Loratidine is een ander geneesmiddel dat is bereid op basis van pyridine, bekend onder de naam Claritin, dat wordt gebruikt voor de behandeling van allergische processen.

Pyridine-tabletten (fenazopyridine) worden gebruikt bij de symptomatische behandeling van irritatie van de urinewegen, die in sommige gevallen gepaard gaat met pijn, een branderig gevoel en de drang om te plassen. Fenazopyridine is een kleurstof die als pijnstiller in de urinewegen werkt.

Diacylhydrazine is een derivaat van pyridine met een antibacteriële activiteit die wordt uitgeoefend op gramnegatieve bacteriën, zoals E. coli, en grampositieve bacteriën, zoals S. albus.

Pyridine dient als basis voor thiazolo pyridine, een verbinding met antivirale activiteit, vooral tegen het influenza β-Mass-virus. 2-Acetylpyridine, een derivaat van pyridine, heeft een grote antitumoractiviteit en is een remmer van leukemie.

Anderen

Pyridine wordt gebruikt bij de vervaardiging van vitamines, rubberproducten, kleefstoffen, verven en insecticiden. Het wordt ook gebruikt bij het denatureren van alcohol en bij het verven van sommige soorten textiel.

20% pyridine wordt gebruikt bij de bereiding van piperidine. Piperidine is betrokken bij vulkanisatie en landbouw.

Pyridine wordt ook gebruikt bij de synthese van polycarbonaatharsen, als smaakstof voor levensmiddelen en als reagens voor de detectie van cyanide.

Toxiciteit

- Pyridine komt het lichaam voornamelijk binnen door inademing en diffusie door de huid. Acute blootstelling aan pyridine kan bij contact oog- en huidirritatie en brandwonden veroorzaken.

- Pyridine kan dermatitis en allergieën op de huid veroorzaken. De ontwikkeling van allergie kan gepaard gaan met jeuk en huiduitslag.

- Inademing van pyridine kan irritatie van de neus en keel veroorzaken, gepaard gaande met hoesten en piepende ademhaling, astmatische ademhaling.

- Bij inslikken kan pyridine misselijkheid, braken, diarree en buikpijn veroorzaken. Evenzo kan het opnemen van een hoge dosis pyridine in het lichaam: hoofdpijn, vermoeidheid, flauwvallen, duizeligheid, duizeligheid, verwarring en uiteindelijk coma en de dood veroorzaken.

- De organen die het meest worden beïnvloed door de werking van pyridine zijn de lever, nieren, mannelijke genitaliën en het centrale zenuwstelsel. Het kan ook inwerken op het beenmerg en de productie van bloedplaatjes induceren. Een kankerverwekkende werking van pyridine is niet aangetoond in dierproeven.

OSHA heeft een blootstellingslimiet in de lucht vastgesteld van 5 ppm per 8-urige dienst.

Synthese

De eerste methoden om pyridine te verkrijgen waren gebaseerd op extractie uit organische materialen. Thomas Anderson (1843) verkreeg voor het eerst pyridine door vlees en botten van dieren te verhitten. In een eerste fase produceerde Anderson een olie waaruit hij de pyridine wist te destilleren.

Traditioneel werd pyridine verkregen uit koolteer of uit de vergassing van steenkool. Deze procedures waren omslachtig en leverden weinig op, aangezien de pyridineconcentratie in deze grondstoffen erg laag was. Er was dus een synthesemethode nodig.

Chichibabin-methode

Hoewel er veel methoden zijn voor de synthese van pyridine, wordt nog steeds voornamelijk de Chichibabin-procedure gebruikt die in 1923 werd geïntroduceerd. Bij deze methode wordt pyridine gesynthetiseerd uit de reactie van formaldehyde, aceetaldehyde en ammoniak, die goedkope reagentia zijn.

In de eerste fase reageren formaldehyde en aceetaldehyde om de acroleïne-verbinding te vormen, in een Knoevenagel-condensatiereactie, waarbij ook water wordt gevormd.

Pyridinecondensatie van acroleïne en aceetaldehyde

Ten slotte reageert acroleïne in een tweede fase met formaldehyde en ammoniak om dihydropyridine te vormen. Vervolgens wordt het dihydropyridine geoxideerd tot pyridine in een reactie bij 350-550 ° C in aanwezigheid van een vaste katalysator, bijvoorbeeld silica-alumina.

Reacties

Elektrofiele substituties

Deze substituties komen meestal niet voor vanwege de lage elektronendichtheid van pyridine.

Sulfanering is moeilijker dan nitratie. Maar bromering en chlorering vinden gemakkelijker plaats.

Pyridine-N-oxide

De oxidatieplaats in pyridine is het stikstofatoom, de oxidatie wordt geproduceerd door perzuren (zuren met een OOH-groep). Stikstofoxidatie bevordert elektrofiele substitutie bij koolstof 2 en 4 van pyridine.

Nucleofiele substituties

Pyridine kan verschillende nucleofiele substituties ondergaan vanwege de lage elektronendichtheid van de pyridineringkoolstofatomen. Deze substituties komen gemakkelijker voor in het pyridinemolecuul dat is gemodificeerd door broom, chloor, fluor of sulfonzuur.

De verbindingen die de nucleofiele aanvallen op pyridine uitvoeren, zijn meestal: alkoxiden, thiolaten, aminen en ammoniak.

Radicale reacties

Pyridine kan worden gedimeriseerd door radicale reacties. De radicale dimerisatie van pyridine wordt uitgevoerd met elementair natrium of Raney-nikkel, waardoor 4,4'-biperidine of 2,2'-biperidine kan worden geproduceerd.

Reactie op het stikstofatoom

Zuren voegen volgens Lewis gemakkelijk toe aan het stikstofatoom van pyridine, waarbij pyridiniumzouten worden gevormd. Pyridine is een Lewis-base die een paar elektronen afstaat.

Hydrogenering en reductiereactie

Piperidine wordt geproduceerd door pyridine te hydrogeneren met nikkel, kobalt of ruthenium. Deze reactie wordt uitgevoerd bij hoge temperaturen onder gebruikmaking van een katalysator.

Referenties

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organische chemie. (10 ^e editie.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organische chemie. (Zesde editie). Mc Graw Hill.
3. Morrison en Boyd. (1987). Organische chemie. (Vijfde editie). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2020). Pyridine. Hersteld van: en.wikipedia.org
5. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2020). Pyridine. PubChem-database., CID = 1049. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Laura Foist. (2020). Pyridine: structuur, formule en fysieke eigenschappen. Studie. Hersteld van: study.com
7. Ataf Ali Altaf, Adnan Shahzad, Zarif Gul, Nasir Rasool, Amin Badshah, Bhajan Lal, Ezzat Khan. (2015). Een overzicht van het medicinale belang van pyridinederivaten. Journal of Drug Design and Medicinal Chemistry. Vol. 1, nr. 1, blz. 1-11. doi: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
8. WebMD. (2020). Pyridin-tablet. Hersteld van: webmd.com
9. Ministerie van Volksgezondheid en Senior Services van New Jersey. (2002). Pyridine. . Hersteld van: nj.gov