PYRIDINE: מבנה, תכונות, שימושים, רעילות, סינתזה - כִּימִיָה - 2025

פירידין הינו אמין ארומטי בעל הנוסחה הכימית C ₅ H ₅ N הוא גרסה של בנזן חנקני, כמו -CH הוחלף אטום חנקן (N). יחד עם פירול, פירידין מהווה את הקבוצה של האמינים הארומטיים הפשוטים מכולם.

פירדינה הופקה בתחילה מזפת פחם, אך זו הייתה שיטת תפוקה נמוכה. זה הוביל ליצירת מספר שיטות לסינתזה הכימית שלה, ששררו זו שבהן משתמשים בתגובה של פורמלדהיד, אצטאלדהיד ואמוניה.

פורמולה מבנית של פירודין. מקור: קלברו. / נחלת הכלל

הפירודין הושג לראשונה על ידי תומאס אנדרסון (1843), כימאי סקוטי, שבחימום בשר ועצמות בעלי חיים ייצר שמן ממנו טוהר הפירידין.

תומאס אנדרסון (יולי 1819)

הפרידין משמש כחומר גלם לסינתזה של תרכובות המבטלות ושולטות בהתפשטות חרקים, פטריות, עשבי תיבול וכו '. הוא משמש גם בייצור תרופות וויטמינים רבים, וכן משמש כממס.

Pyridine הוא תרכובת רעילה העלולה לפגוע באופן כרוני בכבד, בכליות ובתפקוד מערכת העצבים המרכזית. פירידין יכול להיכנס לגוף על ידי בליעה, שאיפה ופיזור דרך העור. זה ידוע בתחום הכימי כי הוא חומר המסוגל לגרום לאימפוטנציה אצל גברים.

מבנה הפירידין

מולקולרית

מבנה מולקולרי של פירידין. מקור: Benjah-bmm27 / רשות הרבים

התמונה העליונה מציגה את המבנה המולקולרי של הפרידין המיוצג על ידי מודל כדורי וסורגים. כפי שניתן לראות, המולקולה שלה דומה מאוד לזו של בנזן, עם ההבדל היחיד שיש לה אחת מהפחמימות שלה (כדוריות שחורות) שהוחלפה על ידי חנקן (כדור כחול).

החנקן, בהיותו אלקטרונגטיבי יותר, מושך את צפיפות האלקטרונים כלפי עצמו, מה שיוצר רגע דיפול קבוע בפירידין. לפיכך מולקולות פירידין אינטראקציות דרך כוחות דיפול-דיפול.

אטומי מימן הם האזורים העניים באלקטרונים, ולכן הם יהיו מכוונים לכיוון אטום החנקן של מולקולה שכנה.

גְבִישִׁי

מבנה גביש של פירידין. מקור: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

מולקולות של פירודין אינן רק כוחות הדיפול-דיפול, אלא גם יחסי הגומלין בין הטבעות הארומטיות. לפיכך, מולקולות אלה מצליחות למקם את עצמן בצורה מסודרת לייצר גביש בעל מבנה אורתורומבי (תמונה עליונה) בטמפרטורה של -41.6 מעלות צלזיוס.

נכסי פירידין

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

מראה חיצוני

נוזל חסר צבע עם ריח חריף, בדומה לדגים.

מסה מולארית

79.1 גרם / מול

צְפִיפוּת

0.9819 גרם / מ"ל

נקודת המסה

-41.6 מעלות צלזיוס

נקודת רתיחה

115.2 מעלות צלזיוס

מְסִיסוּת

זה לא ניתן לערבוב עם מים, וגם עם אלכוהול, אתר, אתר נפט, שמנים ונוזלים אורגניים רבים בכלל.

לחץ אדים

16 מ"מ כספית בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס

צפיפות אדים

2.72 ביחס למים = 1

מדד שבירה (n

1,5093

צְמִיגוּת

0.88 cP

רגע דיפול

2.2 ד

נקודת הצתה

21 מעלות צלזיוס

טמפרטורת התלקחות

482 מעלות צלזיוס

הִתפָּרְקוּת

כשהוא מחומם לפירוק הוא פולט עשן ציאניד.

קורוזיה

פירידין בצורת נוזל תוקף כמה סוגים של פלסטיק, גומי וציפויים.

pH

8.5 (תמיסה 0.2 מ 'במים)

בסיסיות ותגובה

Pyridine הוא בסיס חלש. זהו אמין שלישוני שפתרון ה- 0.2 M שלו במים מייצר pH של 8.5. יש לו זיקה נמוכה לאלקטרונים בגלל האלקטרוניטיביות של חנקן, ולכן הפחמימות שלה אינן עוברות בדרך כלל החלפה אלקטרופילית.

פירידין עובר התמרה נוקלאופילית, רצוי בבית C ₄ ו- C _{עמדות 2} של הטבעת. בשל יכולתו לתרום אלקטרונים, הפרידין עמיד יותר בפני חמצון מאשר בנזן ומגיב באלימות עם חומצה גופרתית, חומצה חנקתית ואנהידריד מלומי.

שימושים בפירידין

הדברה

הפרידין הוא מבשר לקוטלי העשבים Paraquat ו- Diquat. באותו אופן הוא משמש לסינתזה של קוטל החרקים Chlorpyrifos, שהצעד הראשוני שלו הוא הכלורציה של הפרידין. זהו גם חומר הגלם הראשוני להשגת קוטל הפטריות על בסיס פיריתיון.

מֵמֵס

Pyridine הוא ממס קוטבי, המשמש לתגובות דה-הלוגניזציה ומיצוי אנטיביוטיקה. הפרידין משמש כממס בתעשיית הצבע והגומי, וגם במעבדות מחקר כממס לייצור הורמונים מהצומח.

תרופה

פירידין משמש כנקודת המוצא בסינתזה של ציטילפירידניום ולורילפירידניום, תרכובות המשמשות כאנטיספטים במוצרי טיפולי הפה והשיניים. מולקולת הפירידין היא חלק מהמבנה הכימי של תרופות רבות.

לדוגמה, esmeprazole, המשמש לטיפול ברפלוקס במערכת העיכול. לורטידין היא תרופה אחרת המוכנה על בסיס פירידין, הידועה בשם קלריטין, המשמשת כטיפול בתהליכים אלרגיים.

טבליות פירידין (fenazopyridine) משמשות לטיפול סימפטומטי בגירוי בדרכי השתן, המלווה, במקרים מסוימים, בכאבים, צריבה ודחף להשתין. Phenazopyridine הוא צבע המשמש כמשכך כאבים בדרכי השתן.

Diacylhydrazine היא נגזרת של פירידין שיש לה פעילות אנטיבקטריאלית המפעילה חיידקים גרם שליליים, כמו E. coli, וחיידקים גרם חיובי, כמו S. albus.

פירידין משמש כבסיס לתיאזולו פירידין, תרכובת עם פעילות אנטי-ויראלית, במיוחד כנגד נגיף ה- ß-Mass. 2-Acetylpyridine, נגזרת של פירידין, הוא בעל פעילות אנטיטומרית רבה ומהווה מעכב של לוקמיה.

אחרים

פירדין משמש בייצור ויטמינים, מוצרי גומי, דבקים, צבעים, וקוטלי חרקים. הוא משמש גם בטיהור האלכוהול ובצביעת טקסטיל מסוימים.

20% מפרידין משמשים להכנת פיפרידין. Piperidine מעורב בוולקניזציה וחקלאות.

הפרידין משמש גם בסינתזה של שרפים פוליקרבונט, כטעם מזון וכמגיב לגילוי ציאניד.

רַעֲלָנוּת

- הפרידין נכנס לגוף בעיקר בשאיפה ובדיפוזיה דרך העור. חשיפה חריפה לפירידין יכולה לגרום לגירוי בעיניים ובעור וכוויות במגע.

- פירדין יכול לגרום לדלקת עור ואלרגיות על העור. התפתחות של אלרגיה עשויה להיות מלווה בנוסף לגירוד ופריחה.

- שאיפת פירידין עלולה לגרום לגירוי באף ובגרון, מלווה בשיעול ובנשימה אסתמטית.

- על ידי בליעה, פירידין עלול לגרום לבחילות, הקאות, שלשולים וכאבי בטן. באופן דומה, שילוב מנה גבוהה של פירודין בגוף עלול לגרום: כאב ראש, עייפות, עילפון, קלילות, סחרחורת, בלבול, ובסופו של דבר תרדמת ומוות.

- האיברים המושפעים ביותר מפעולת הפרידין הם הכבד, הכליות, איברי המין הגבריים ומערכת העצבים המרכזית. זה יכול לפעול גם על מח העצם, וגורם לייצור טסיות דם. לא הוכח פעולה מסרטנת של פירודין בניסויים בבעלי חיים.

OSHA קבעה מגבלת חשיפה מוטסת של 5 עמודים לדקה למשמרת עבודה של 8 שעות.

סִינתֶזָה

השיטות הראשונות להשגת פירידין התבססו על מיצוי שלה מחומרים אורגניים. תומאס אנדרסון (1843) השיג לראשונה את הפרידין על ידי חימום בשר ועצמות בעלי חיים. בשלב ראשון הפיק אנדרסון שמן ממנו הצליח לזקק את הפרידין.

באופן מסורתי, הפרידין הושג מזפת פחם או מגיזוז פחם. נהלים אלה היו מסורבלים ותשואה מועטה, מכיוון שריכוז הפירידין בחומרי הגלם הללו היה נמוך מאוד. אז היה צורך בשיטת סינתזה.

שיטת צ'יצ'באבין

למרות שישנן שיטות רבות לסינתזה של הפרידין, עדיין נעשה בעיקר שימוש בפרוצדורה של צ'יצ'באבין שהוצגה בשנת 1923. בשיטה זו מסונתז הפרידין מתגובה של פורמלדהיד, אצטאלדהיד ואמוניה, שהם ריאגנטים זולים.

בשלב הראשון פורמלדהיד ואצטאלדהיד מגיבים ליצירת תרכובת האקרולין, בתגובת עיבוי של קנויינגל, ויוצרים גם מים.

עיבוי פירידין מאקרולין ואצטלדהיד

לבסוף, בשלב שני, האקרולין מגיב עם פורמלדהיד ואמוניה ליצירת דיהידרופירידין. בהמשך חמצון הדיהידרופירידין לפירידין בתגובה בטמפרטורה של 350-550 מעלות צלזיוס בנוכחות זרז מוצק, למשל סיליקה-אלומינה.

תגובות

תחליפים אלקטרופיליים

תחליפים אלה אינם מתרחשים בדרך כלל בגלל צפיפות האלקטרונים הנמוכה של הפרידין.

סילפנציה קשה יותר מאשר חנקות. אך ברום וכלורציה מתרחשים ביתר קלות.

Pyridine-N-oxide

אתר החמצון בפרידין הוא אטום החנקן, החמצון המיוצר על ידי נוגדי חומצה (חומצות שיש להן OOH). חמצון חנקן מעודד תחליפה אלקטרופילית בפחמימות 2 ו -4 בפירודין.

תחליפים נוקלאופיליים

פירידין יכול לעבור תחליפים נוקלאופיליים שונים בגלל צפיפות האלקטרונים הנמוכה של פחמן טבעת הפירידין. תחליפים אלה מתרחשים ביתר קלות במולקולת הפירידין המותאמת על ידי ברום, כלור, פלואור או חומצה סולפונית.

התרכובות המבצעות את ההתקפות הנוקלאופיליות על הפרידין הן בדרך כלל: אלוקוקסידים, תיאולטים, אמינים ואמוניה.

תגובות קיצוניות

ניתן להעמיס את הפרידין על ידי תגובות רדיקליות. דימריזציה קיצונית של הפרידין מתבצעת עם נתרן יסודי או ניקל ראני, היכולה לייצר 4,4'-ביפרידין או 2,2'-ביפרידין.

תגובה על אטום החנקן

חומצות, לדברי לואיס, מוסיפות בקלות לאטום החנקן של הפרידין ויוצרים מלחי פירידיניום. Pyridine הוא בסיס לואיס התורם זוג אלקטרונים.

תגובת מימן והפחתה

Piperidine מיוצר על ידי מימן של פירידין עם ניקל, קובלט או רותניום. תגובה זו מתבצעת בטמפרטורות גבוהות המלווה בשימוש בזרז.

הפניות

1. גרהם סולומונס TW, קרייג ב. פרלה. (2011). כימיה אורגנית. (10 ^th Edition.). וויילי פלוס.
2. קארי פ '(2008). כימיה אורגנית. (המהדורה השישית). מק גריי היל.
3. מוריסון ובויד. (1987). כימיה אורגנית. (מהדורה חמישית). אדיסון ווסלי איברואמריקנה.
4. ויקיפדיה. (2020). Pyridine. התאושש מ: en.wikipedia.org
5. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2020). Pyridine. מאגר PubChem., CID = 1049. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. לורה פיסט. (2020). Pyridine: מבנה, פורמולה ותכונות גופניות. לימוד. התאושש מ: study.com
7. אטאף עלי אלטאף, עדנאן שחאד, זריף גול, נסיר ראסול, אמין בדשה, בהג'אן לאל, עזת חאן. (2015). סקירה על חשיבותם הרפואית של נגזרות פירדינים. כתב העת לעיצוב תרופות וכימיה תרופתית. כרך 1, מס '1, עמ'. 1-11. doi: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
8. WebMD. (2020). Tablet Pyridin. התאושש מ: webmd.com
9. מחלקת הבריאות והשירותים הבכירים של ניו ג'רזי. (2002). Pyridine. . התאושש מ: nj.gov