PIRIDINA: ESTRUCTURA, PROPIETATS, USOS, TOXICITAT, SÍNTESI - QUIMICA - 2025

La piridina és una amina aromàtica la fórmula química és C ₅ H ₅ N. És la versió nitrogenada el benzè, ja que un grup -CH = ha estat substituït per un àtom de nitrogen (N). Juntament amb el pirrol, la piridina conforma el grup de les amines aromàtiques més simples de totes.

Inicialment es va produir la piridina a partir de l'quitrà de la hulla, però era un mètode de poc rendiment. Això va portar a la creació de diversos mètodes per a la seva síntesi química, prevalent aquell en què s'utilitza la reacció de l'formaldehid, acetaldehid i amoníac.

Fórmula estructural de la piridina. Font: Calvero. / Public domain

La piridina es va obtenir per primera vegada per Thomas Anderson (1843), un químic escoses, qui mitjançant l'escalfament de carns i ossos animals va produir un oli d'el qual es va purificar la piridina.

Thomas Anderson (juliol de 1819)

La piridina s'utilitza com a matèria primera per a la síntesi de compostos que eliminen i controlen la proliferació d'insectes, fongs, herbes, etc. Així mateix, s'utilitza en l'elaboració de nombrosos medicaments i vitamines, a més d'utilitzar-se com a solvent.

La piridina és un compost tòxic que en forma crònica pot produir danys en el fetge, els ronyons i el funcionament de el sistema nerviós central. La piridina pot ingressar a l'organisme per ingestió, inhalació i difusió a través de la pell. Se li coneix en l'àmbit químic per ser una substància capaç d'ocasionar impotència en els homes.

Estructura de la piridina

molecular

Estructura molecular de la piridina. Font: Benjah-bmm27 / Public domain

A la imatge superior es mostra l'estructura molecular de la piridina representada per un model d'esferes i barres. Com es pot veure, la seva molècula és molt similar a la de benzè, amb l'única diferència que posseeix un dels seus carbonis (esferes negres) substituït per nitrogen (esfera blava).

El nitrogen, per ser més electronegatiu, atrau densitat electrònica cap a si, la qual cosa crea un moment dipolar permanent en la piridina. Per tant, les molècules de piridina interaccionen mitjançant forces dipol-dipol.

Els àtoms d'hidrogen són les regions més pobres en electrons, de manera que s'orientaran en direcció de l'àtom de nitrogen d'una molècula veïna.

cristalina

Estructura cristal·lina de la piridina. Font: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Les molècules de piridina compten no només amb les forces dipol-dipol, sinó també amb interaccions pròpies dels anells aromàtics. Així, aquestes molècules aconsegueixen posicionar-se ordenadament per originar un vidre d'estructura ortorrómbica (imatge superior) a una temperatura de -41,6 ° C.

Propietats de la piridina

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

aparença física

Líquid incolor, amb una olor penetrant, semblant a el de el peix.

massa molar

79,1 g / mol

densitat

0,9819 g / ml

Punt de fusió

-41,6 ºC

Punt d'ebullició

115,2 ºC

solubilitat

És miscible amb l'aigua, i també amb l'alcohol, èter, èter de petroli, olis i molts líquids orgànics en general.

Pressió de vapor

16 mmHg a 20 ºC.

Densitat de vapor

2,72 amb relació a l'aigua = 1

Índex de refracció (n

1,5093

viscositat

0,88 cP

moment dipolar

2,2 D

Punt d'ignició

21 ºC

Temperatura d'auto-ignició

482 ºC

descomposició

Quan s'escalfa a descomposició emet un fum de cianur.

corrosió

La piridina en forma líquida ataca algunes formes de plàstics, cautxús i recobriments.

pH

8,5 (solució 0,2 M en aigua)

Basicitat i reactivitat

La piridina és una base feble. És una amina terciària la solució a l'0,2 M en aigua produeix un pH de 8,5. Posseeix poca afinitat pels electrons a causa de l'electronegativitat de l'nitrogen, pel que els seus carbonis no solen patir una substitució electrofílica.

La piridina experimenta substitució nucleofílica, preferentment en les posicions C ₄ i C ₂ de l'anell. A causa de la seva capacitat per donar electrons, la piridina és més resistent a l'oxidació que el benzè i reacciona violentament amb l'àcid sulfúric, l'àcid nítric i l'anhídrid maleic.

Usos de la piridina

pesticides

La piridina és un precursor dels herbicides Paraquat i Diquat. De la mateixa manera, serveix per a la síntesi de l'insecticida Clorpirifos, el pas inicial és la cloració de la piridina. També és la matèria primera inicial per a l'obtenció de l'fungicida a força de la piritiona.

solvent

La piridina és un solvent polar, usat per a les reaccions de deshalogenació i l'extracció d'antibiòtics. La piridina s'usa com a solvent en les indústries de la pintura i el cautxú, i també en els laboratoris d'investigació com a solvent en l'extracció d'hormones vegetals.

Medicina

La piridina serveix de punt inicial en la síntesi de cetilpiridini i de laurilpiridinio, compostos que s'utilitzen com a antisèptics en productes de cura oral i dental. La molècula de piridina forma part de l'estructura química de nombrosos medicaments.

Per exemple, el esmeprazol, utilitzat en el tractament de l'reflux gastroesofàgic. La loratidina és un altre medicament preparat a força de piridina, conegut amb el nom de Claritin, el qual és usat com a tractament dels processos al·lèrgics.

Les rajoles de piridina (fenazopiridina) són utilitzades en el tractament simptomàtic d'una irritació de l'tracte urinari, que ve acompanyat, en alguns casos, de dolor, ardor i la urgència d'orinar. La fenazopiridina és un colorant que compleix una funció d'analgèsic en el tracte urinari.

El di-acylhidrazina és un derivat de la piridina que posseeix una activitat antibacteriana que exerceix sobre els bacteris gram negatives, com ara la I. coli, i els bacteris gram positives, com la S. albus.

La piridina serveix de base per al thiazolo piridina, compost amb activitat antiviral, especialment contra el virus β-Mass de la influença. El 2-acetilpiridina, un derivat de la piridina, té gran activitat antitumoral i és un inhibidor de la leucèmia.

altres

La piridina s'utilitza en la fabricació de vitamines, productes de cautxú, adhesius, pintures i insecticides. S'usa així mateix en la desnaturalització de l'alcohol i en la tinció d'alguns tèxtils.

El 20% de la piridina s'utilitza en la preparació de la piperidina. La piperidina intervé en la vulcanització i en l'agricultura.

La piridina és utilitzada a més en la síntesi de resines policarbonadas, com saboritzant d'aliments i com a reactiu per a la detecció de l'cianur.

toxicitat

- La piridina ingressa a l'organisme principalment per inhalació i per difusió a través de la pell. Una exposició aguda a la piridina pot produir per contacte irritació i cremades als ulls i la pell.

- La piridina pot originar a la pell dermatitis i al·lèrgia. El desenvolupament de l'al·lèrgia pot estar acompanyat a més de picor i granellada.

- La inhalació de la piridina pot produir irritació del nas i gola, acompanyada de tos i una respiració asmàtica panteixant.

- Per ingestió, la piridina pot causar nàusees, vòmits, diarrea i dolor abdominal. Així mateix, la incorporació d'una dosi alta de piridina a l'organisme pot causar: mal de cap, fatiga, desmai, atordiment, marejos, confusió i eventualment coma i mort.

- Els òrgans més afectats per l'acció de la piridina són el fetge, els ronyons, els genitals masculins i el sistema nerviós central. També pot actuar sobre la medul·la òssia, induint la producció de plaquetes sanguínies. No s'ha evidenciat en experiments amb animals una acció carcinogènica de la piridina.

La OSHA va establir un límit d'exposició en l'aire de 5 ppm per jornada laboral de 8 hores.

síntesi

Els primers mètodes d'obtenció de la piridina es van basar en la seva extracció de materials orgànics. Thomas Anderson (1843) va obtenir per primera vegada la piridina mitjançant escalfament de carns i ossos d'animals. En una primera etapa, Anderson va produir un oli d'el qual va aconseguir destil·lar la piridina.

Tradicionalment, la piridina s'obtenia de el quitrà de la hulla o de la gasificació de el carbó. Aquests procediments eren enutjosos i de poc rendiment, ja que la concentració de piridina en aquestes matèries primeres era molt baixa. Calia, doncs, un mètode de síntesi.

mètode Chichibabin

Encara que existeixen molts mètodes per a la síntesi de piridina, se segueix usant principalment el procediment de Chichibabin introduït en 1923. En aquest mètode la piridina es sintetitza a partir de la reacció de formaldehid, acetaldehid i amoníac, els quals són reactius barats.

A la primera etapa, reaccionen el formaldehid i l'acetaldehid per formar el compost acroleïna, en una reacció de condensació de Knoevenagel, formant-se a més aigua.

Condensació de piridina a partir d'acroleïna i acetaldehid

Finalment, en una segona etapa, l'acroleïna reacciona amb formaldehid i amoníac per formar dihidropiridina. Posteriorment, la dihidropiridina és oxidada a piridina en una reacció a 350 -550 ºC en presència d'un catalitzador sòlid, per exemple, sílice-alúmina.

reaccions

substitucions electrofíliques

Aquestes substitucions no solen produir-se a causa de la baixa densitat electrònica de la piridina.

La sulfanación presenta major dificultat que la nitració. Però la bromació i cloració ocorren amb més facilitat.

Piridina-N-òxid

El lloc d'oxidació en la piridina és l'àtom de nitrogen, sent l'oxidació produïda pels perácidos (àcids que tenen un grup OOH). L'oxidació de l'nitrogen promou la substitució electrofílica en els carbonis 2 i 4 de la piridina.

substitucions nucleofíliques

La piridina pot experimentar diverses substitucions nucleofíliques causa de la baixa densitat electrònica dels carbonis de l'anell de piridina. Aquestes substitucions ocorren amb major facilitat en la molècula de piridina modificada per brom, clor, fluor o àcid sulfònic.

Els compostos que realitzen els atacs nucleofílics a la piridina solen ser: alcóxidos, tiolatos, amines i amoníac.

reaccions radicals

La piridina pot ser dimeritzada mitjançant reaccions radicals. La dimerització radical de piridina es realitza amb sodi elemental o níquel Raney, podent-se produir 4,4'-biperidina o 2,2'-biperidina.

Reacció sobre l'àtom de nitrogen

Els àcids, segons Lewis, s'agreguen fàcilment a l'àtom de nitrogen de la piridina, formant sals de piridini. La piridina és una base de Lewis que dóna un parell d'electrons.

Reacció d'hidrogenació i reducció

La piperidina es produeix per la hidrogenació de la piridina amb níquel, cobalt o ruteni. Aquesta reacció és realitzada a altes temperatures acompanyada per l'ús d'un catalitzador.

referències

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organic Chemistry. (10 ^th edition.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Química Orgànica. (Sisena edició). Mc Graw Hill.
3. Morrison i Boyd. (1987). Química orgànica. (Cinquena edició). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2020). Pyridine. Recuperat de: en.wikipedia.org
5. National Center for Biotechnology Information. (2020). Pyridine. PubChem Database., CID = 1049. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Laura Foist. (2020). Pyridine: Structure, Formula & Physical Properties. Study. Recuperat de: study.com
7. ATAF Ali Altaf, Adnan Shahzad, Zarif Gul, Nasir Rasool, Amin Badshah, Bhajan Lal, Ezzat Khan. (2015). A Review on the Medicinal Importance of Pyridine Derivatives. Journal of Drug Design and Medicinal Chemistry. Vol. 1, No. 1, pp. 1-11. doi: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
8. WebMD. (2020). Pyridin Tablet. Recuperat de: webmd.com
9. New Jersey Department of Health and Sènior Services. (2002). Pyridine.. Recuperat de: nj.gov