PYRIDINE: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CÔNG DỤNG, ĐỘC TÍNH, TỔNG HỢP - HÓA HỌC - 2026

Các pyridin là một amin thơm có các công thức hóa học C ₅ H ₅ N là phiên bản của benzen đạm, như một -CH đã được thay thế bởi một nguyên tử nitơ (N). Cùng với pyrrole, pyridin tạo nên nhóm các amin thơm đơn giản nhất.

Pyridine ban đầu được sản xuất từ ​​nhựa than đá, nhưng nó là một phương pháp năng suất thấp. Điều này dẫn đến việc tạo ra nhiều phương pháp tổng hợp hóa học khác nhau, phổ biến là phương pháp trong đó phản ứng của formaldehyde, acetaldehyde và amoniac được sử dụng.

Công thức cấu tạo của pyridin. Nguồn: Calvero. / Phạm vi công cộng

Pyridine lần đầu tiên được thu được bởi Thomas Anderson (1843), một nhà hóa học người Scotland, người bằng cách đun nóng thịt và xương động vật đã tạo ra một loại dầu từ đó pyridine được tinh chế.

Thomas Anderson (tháng 7 năm 1819)

Pyridine được sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp các hợp chất loại bỏ và kiểm soát sự sinh sôi của côn trùng, nấm, thảo mộc, v.v. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất nhiều loại thuốc và vitamin, cũng như được sử dụng làm dung môi.

Pyridine là một hợp chất độc hại có thể gây tổn thương mãn tính cho gan, thận và chức năng của hệ thần kinh trung ương. Pyridine có thể xâm nhập vào cơ thể bằng cách uống, hít phải và khuếch tán qua da. Trong lĩnh vực hóa học, nó được biết đến là một chất có khả năng gây ra chứng bất lực ở nam giới.

Cấu trúc của pyridine

Phân tử

Cấu trúc phân tử của pyridin. Nguồn: Benjah-bmm27 / Public domain

Hình trên cho thấy cấu trúc phân tử của pyridine được biểu diễn bằng mô hình hình cầu và thanh. Có thể thấy, phân tử của nó rất giống với phân tử của benzen, với điểm khác biệt duy nhất là nó có một trong những nguyên tử cacbon (hình cầu đen) được thay thế bằng nitơ (hình cầu xanh).

Nitơ, có độ âm điện cao hơn, thu hút mật độ điện tử về phía chính nó, tạo ra mômen lưỡng cực vĩnh viễn trong pyridin. Do đó, các phân tử pyridin tương tác thông qua lực lưỡng cực-lưỡng cực.

Nguyên tử hiđro là vùng nghèo electron nên sẽ định hướng theo hướng của nguyên tử nitơ của phân tử lân cận.

Tinh thể

Cấu trúc tinh thể của pyridin. Nguồn: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Các phân tử pyridin không chỉ có lực lưỡng cực-lưỡng cực mà còn có tương tác của các vòng thơm. Do đó, các phân tử này tự xoay sở để định vị một cách có trật tự để tạo ra một tinh thể có cấu trúc hình thoi (hình trên) ở nhiệt độ -41,6 ° C.

Thuộc tính Pyridine

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

Ngoại hình

Chất lỏng không màu, mùi hắc, giống mùi tanh.

Khối lượng phân tử

79,1 g / mol

Tỉ trọng

0,9819 g / mL

Độ nóng chảy

-41,6 ºC

Điểm sôi

115,2 ºC

Độ hòa tan

Nó có thể trộn lẫn với nước, và cả với rượu, ete, ete dầu mỏ, dầu và nhiều chất lỏng hữu cơ nói chung.

Áp suất hơi

16 mmHg ở 20 ° C.

Mật độ hơi

2,72 so với nước = 1

Chỉ số khúc xạ (n

1.5093

Độ nhớt

0,88 cP

Thời điểm lưỡng cực

2,2 D

điểm đánh lửa

21 ºC

Nhiệt độ tự bốc cháy

482 ºC

Sự phân hủy

Khi đun nóng để phân hủy nó phát ra khói xyanua.

Ăn mòn

Pyridine ở dạng lỏng tấn công một số dạng nhựa, cao su và lớp phủ.

độ pH

8,5 (dung dịch 0,2 M trong nước)

Tính cơ bản và tính phản ứng

Pyridine là một bazơ yếu. Nó là một amin bậc ba mà dung dịch 0,2 M trong nước tạo ra pH 8,5. Nó có ái lực thấp với các điện tử do độ âm điện của nitơ, vì vậy các cacbon của nó thường không trải qua sự thay thế electron.

Pyridine trải qua sự thay thế nucleophin, tốt nhất là ở vị trí C ₄ và C ₂ của vòng. Do khả năng tặng electron, pyridin có khả năng chống oxy hóa cao hơn benzen và phản ứng mạnh với axit sunfuric, axit nitric và anhydrit maleic.

Công dụng của pyridine

Thuốc trừ sâu

Pyridine là tiền chất của thuốc diệt cỏ Paraquat và Diquat. Theo cách tương tự, nó được sử dụng để tổng hợp thuốc trừ sâu Chlorpyrifos, mà bước đầu tiên là clo hóa pyridine. Nó cũng là nguyên liệu ban đầu để sản xuất thuốc diệt nấm dựa trên pyrithione.

Dung môi

Pyridine là một dung môi phân cực, được sử dụng cho các phản ứng khử halogen và chiết xuất kháng sinh. Pyridine được sử dụng làm dung môi trong ngành công nghiệp sơn và cao su, và cũng được sử dụng trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu như một dung môi trong quá trình chiết xuất hormone thực vật.

Thuốc

Pyridine đóng vai trò là điểm khởi đầu trong quá trình tổng hợp cetylpyridinium và laurylpyridinium, các hợp chất được sử dụng làm chất khử trùng trong các sản phẩm chăm sóc răng miệng và răng miệng. Phân tử pyridine là một phần của cấu trúc hóa học của nhiều loại thuốc.

Ví dụ, esmeprazole, được sử dụng để điều trị trào ngược dạ dày thực quản. Loratidine là một loại thuốc khác được bào chế dựa trên pyridine, được biết đến với tên Claritin, được sử dụng như một phương pháp điều trị các quá trình dị ứng.

Viên nén pyridine (phenazopyridine) được sử dụng để điều trị triệu chứng kích ứng đường tiết niệu, trong một số trường hợp, kèm theo đau, rát và muốn đi tiểu. Phenazopyridine là một loại thuốc nhuộm có tác dụng giảm đau ở đường tiết niệu.

Diacylhydrazine là một dẫn xuất của pyridine có hoạt tính kháng khuẩn tác động lên vi khuẩn gram âm, chẳng hạn như E. coli và vi khuẩn gram dương, chẳng hạn như S. albus.

Pyridine làm cơ sở cho thiazolo pyridine, một hợp chất có hoạt tính kháng vi rút, đặc biệt là chống lại vi rút cúm β-Mass. 2-Acetylpyridine, một dẫn xuất của pyridine, có hoạt tính kháng u tuyệt vời và là chất ức chế bệnh bạch cầu.

Khác

Pyridine được sử dụng trong sản xuất vitamin, sản phẩm cao su, chất kết dính, sơn và thuốc diệt côn trùng. Nó cũng được sử dụng để biến tính rượu và nhuộm một số hàng dệt.

20% pyridin được sử dụng để điều chế piperidin. Piperidine tham gia vào quá trình lưu hóa và nông nghiệp.

Pyridine cũng được sử dụng trong quá trình tổng hợp nhựa polycarbonate, làm hương liệu thực phẩm và làm thuốc thử để phát hiện xyanua.

Độc tính

- Pyridin vào cơ thể chủ yếu theo đường hô hấp và khuếch tán qua da. Phơi nhiễm cấp tính với pyridine có thể gây kích ứng mắt, da và bỏng khi tiếp xúc.

- Pyridine có thể gây viêm da và dị ứng trên da. Sự phát triển của dị ứng có thể đi kèm với ngứa và phát ban.

- Hít phải pyridin có thể gây kích ứng mũi và họng, kèm theo ho và thở khò khè.

- Khi uống, pyridine có thể gây buồn nôn, nôn, tiêu chảy và đau bụng. Tương tự như vậy, kết hợp một liều lượng cao pyridine vào cơ thể có thể gây ra: nhức đầu, mệt mỏi, ngất xỉu, hoa mắt, chóng mặt, lú lẫn, cuối cùng là hôn mê và tử vong.

- Các cơ quan bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi hoạt động của pyridin là gan, thận, cơ quan sinh dục nam và hệ thần kinh trung ương. Nó cũng có thể hoạt động trên tủy xương, tạo ra các tiểu cầu trong máu. Tác dụng gây ung thư của pyridine chưa được chứng minh trong các thí nghiệm trên động vật.

OSHA đặt giới hạn phơi nhiễm trong không khí là 5 ppm mỗi ca làm việc 8 giờ.

Tổng hợp

Các phương pháp đầu tiên thu được pyridin dựa trên việc chiết xuất nó từ các vật liệu hữu cơ. Thomas Anderson (1843) lần đầu tiên thu được pyridine bằng cách đun nóng thịt và xương động vật. Trong giai đoạn đầu tiên, Anderson đã sản xuất một loại dầu mà từ đó anh đã chắt lọc được pyridine.

Theo truyền thống, pyridine được lấy từ nhựa than đá hoặc từ quá trình khí hóa than. Các quy trình này rất rườm rà và ít năng suất, vì nồng độ pyridine trong các nguyên liệu thô này rất thấp. Vì vậy, một phương pháp tổng hợp là cần thiết.

Phương pháp Chichibabin

Mặc dù có nhiều phương pháp để tổng hợp pyridin, nhưng quy trình Chichibabin được giới thiệu vào năm 1923 vẫn được sử dụng chủ yếu. Trong phương pháp này, pyridin được tổng hợp từ phản ứng của formaldehyde, acetaldehyde và amoniac, là những thuốc thử rẻ tiền.

Trong giai đoạn đầu, formaldehyde và acetaldehyde phản ứng để tạo thành hợp chất acrolein, trong phản ứng ngưng tụ Knoevenagel, cũng tạo thành nước.

Sự ngưng tụ pyridin từ acrolein và acetaldehyde

Cuối cùng, trong giai đoạn thứ hai, acrolein phản ứng với formaldehyde và amoniac để tạo thành dihydropyridine. Sau đó, dihydropyridine bị oxy hóa thành pyridine trong phản ứng ở 350-550 ° C với sự có mặt của chất xúc tác rắn, ví dụ, silica-alumina.

Phản ứng

Sự thay thế electron

Những sự thay thế này thường không xảy ra do mật độ điện tử của pyridin thấp.

Sulfa hóa khó hơn nitrat hóa. Nhưng quá trình brom hóa và clo hóa xảy ra dễ dàng hơn.

Pyridine-N-oxit

Vị trí của quá trình oxy hóa trong pyridine là nguyên tử nitơ, quá trình oxy hóa được tạo ra bởi các peracid (axit có nhóm OOH). Quá trình oxy hóa nitơ thúc đẩy sự thay thế electrophin ở nguyên tử cacbon 2 và 4 của pyridin.

Sự thay thế nucleophin

Pyridine có thể trải qua nhiều sự thay thế nucleophilic khác nhau do mật độ điện tử thấp của cacbon vòng pyridine. Sự thay thế này xảy ra dễ dàng hơn trong phân tử pyridin được biến đổi bởi brom, clo, flo, hoặc axit sulfonic.

Các hợp chất thực hiện các cuộc tấn công nucleophin đối với pyridin thường là: alkoxit, thiolat, amin và amoniac.

Phản ứng cấp tiến

Pyridine có thể được đime hóa bằng các phản ứng gốc. Quá trình đime hóa gốc pyridin được thực hiện với natri nguyên tố hoặc niken Raney, có thể tạo ra 4,4'-biperidine hoặc 2,2'-biperidine.

Phản ứng trên nguyên tử nitơ

Theo Lewis, axit dễ dàng thêm vào nguyên tử nitơ của pyridin, tạo thành muối pyridinium. Pyridine là một bazơ Lewis tặng một cặp electron.

Phản ứng hydro hóa và khử

Piperidine được sản xuất bằng cách hydro hóa pyridine với niken, coban hoặc ruthenium. Phản ứng này được thực hiện ở nhiệt độ cao kèm theo việc sử dụng chất xúc tác.

Người giới thiệu

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Hóa học hữu cơ. ( ^Tái bản ^{lần thứ} 10. ). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ sáu). Đồi Mc Graw.
3. Morrison và Boyd. (Năm 1987). Hóa học hữu cơ. (Phiên bản thứ năm). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (Năm 2020). Pyridine. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
5. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (Năm 2020). Pyridine. Cơ sở dữ liệu PubChem., CID = 1049. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Laura Foist. (Năm 2020). Pyridine: Cấu trúc, Công thức & Tính chất Vật lý. Học. Phục hồi từ: study.com
7. Ataf Ali Altaf, Adnan Shahzad, Zarif Gul, Nasir Rasool, Amin Badshah, Bhajan Lal, Ezzat Khan. (2015). Đánh giá về tầm quan trọng y học của các dẫn xuất Pyridine. Tạp chí Thiết kế Thuốc và Hóa dược. Tập 1, số 1, pp. 1-11. doi: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
8. WebMD. (Năm 2020). Viên nén Pyridin. Khôi phục từ: webmd.com
9. Bộ Y tế và Dịch vụ Cấp cao New Jersey. (Năm 2002). Pyridine. . Đã khôi phục từ: nj.gov