PIRIDINA: STRUTTURA, PROPRIETÀ, USI, TOSSICITÀ, SINTESI - CHIMICA - 2026

La piridina è un'ammina aromatica avente la formula chimica C ₅ H ₅ N è la versione di benzene azotati, come -CH è stato sostituito da un atomo di azoto (N). Insieme al pirrolo, la piridina costituisce il gruppo delle ammine aromatiche più semplici di tutte.

La piridina era inizialmente prodotta dal catrame di carbone, ma era un metodo a bassa resa. Ciò ha portato alla creazione di diversi metodi per la sua sintesi chimica, prevalendo quello in cui viene utilizzata la reazione di formaldeide, acetaldeide e ammoniaca.

Formula strutturale della piridina. Fonte: Calvero. / Dominio pubblico

La piridina fu ottenuta per la prima volta da Thomas Anderson (1843), un chimico scozzese, che riscaldando carne e ossa di animali produsse un olio dal quale veniva purificata la piridina.

Thomas Anderson (luglio 1819)

La piridina viene utilizzata come materia prima per la sintesi di composti che eliminano e controllano la proliferazione di insetti, funghi, erbe, ecc. Viene anche utilizzato nella produzione di numerosi medicinali e vitamine, oltre ad essere utilizzato come solvente.

La piridina è un composto tossico che può danneggiare cronicamente il fegato, i reni e la funzione del sistema nervoso centrale. La piridina può entrare nel corpo per ingestione, inalazione e diffusione attraverso la pelle. È noto in campo chimico per essere una sostanza in grado di provocare impotenza negli uomini.

Struttura della piridina

Molecolare

Struttura molecolare della piridina. Fonte: Benjah-bmm27 / Dominio pubblico

L'immagine in alto mostra la struttura molecolare della piridina rappresentata da un modello di sfere e barre. Come si può vedere, la sua molecola è molto simile a quella del benzene, con l'unica differenza che ha uno dei suoi carboni (sfere nere) sostituito dall'azoto (sfera blu).

L'azoto, essendo più elettronegativo, attrae la densità di elettroni verso se stesso, il che crea un momento di dipolo permanente nella piridina. Pertanto, le molecole di piridina interagiscono attraverso le forze dipolo-dipolo.

Gli atomi di idrogeno sono le regioni povere di elettroni, quindi saranno orientati nella direzione dell'atomo di azoto di una molecola vicina.

Cristallino

Struttura cristallina della piridina. Fonte: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Le molecole di piridina hanno non solo le forze dipolo-dipolo, ma anche le interazioni degli anelli aromatici. Queste molecole riescono così a posizionarsi in modo ordinato per produrre un cristallo con struttura ortorombica (immagine in alto) ad una temperatura di -41,6 ° C.

Proprietà piridiniche

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

Aspetto fisico

Liquido incolore con un odore pungente, simile al pesce.

Massa molare

79,1 g / mol

Densità

0,9819 g / mL

Punto di fusione

-41,6 ºC

Punto di ebollizione

115,2 ºC

solubilità

È miscibile con acqua, ma anche con alcool, etere, etere di petrolio, oli e molti liquidi organici in genere.

Pressione del vapore

16 mmHg a 20 ° C.

Densità del vapore

2,72 rispetto all'acqua = 1

Indice di rifrazione (n

1.5093

Viscosità

0,88 cP

Momento di dipolo

2.2 D

punto di accensione

21 ºC

Temperatura di autoaccensione

482 ºC

Decomposizione

Quando riscaldato fino alla decomposizione emette fumo di cianuro.

Corrosione

La piridina in forma liquida attacca alcune forme di plastica, gomme e rivestimenti.

pH

8,5 (soluzione 0,2 M in acqua)

Basicità e reattività

La piridina è una base debole. È un'ammina terziaria la cui soluzione 0,2 M in acqua produce un pH di 8,5. Ha una bassa affinità per gli elettroni a causa dell'elettronegatività dell'azoto, quindi i suoi atomi di carbonio di solito non subiscono la sostituzione elettrofila.

La piridina subisce una sostituzione nucleofila, preferibilmente nelle posizioni C ₄ e C ₂ dell'anello. Grazie alla sua capacità di donare elettroni, la piridina è più resistente all'ossidazione del benzene e reagisce violentemente con acido solforico, acido nitrico e anidride maleica.

Usi della piridina

Pesticidi

La piridina è un precursore degli erbicidi Paraquat e Diquat. Allo stesso modo, viene utilizzato per la sintesi dell'insetticida Chlorpyrifos, il cui passaggio iniziale è la clorurazione della piridina. È anche la materia prima iniziale per ottenere il fungicida a base di piritione.

Solvente

La piridina è un solvente polare, utilizzato per le reazioni di dealogenazione e l'estrazione di antibiotici. La piridina è utilizzata come solvente nell'industria delle vernici e della gomma, e anche nei laboratori di ricerca come solvente nell'estrazione di ormoni vegetali.

Medicinale

La piridina funge da punto di partenza nella sintesi di cetilpiridinio e laurilpiridinio, composti che vengono utilizzati come antisettici nei prodotti per l'igiene orale e dentale. La molecola di piridina fa parte della struttura chimica di molti farmaci.

Ad esempio, esmeprazolo, usato per trattare il reflusso gastroesofageo. La loratidina è un altro medicinale preparato a base di piridina, noto con il nome di Claritin, che viene utilizzato come trattamento per i processi allergici.

Le compresse di piridina (fenazopiridina) sono utilizzate nel trattamento sintomatico di un'irritazione delle vie urinarie, che è accompagnata, in alcuni casi, da dolore, bruciore e voglia di urinare. La fenazopiridina è un colorante che agisce come analgesico nelle vie urinarie.

La diacilidrazina è un derivato della piridina che ha un'attività antibatterica che esercita sui batteri gram negativi, come E. coli, e batteri gram positivi, come S. albus.

La piridina funge da base per la tiazolo piridina, un composto con attività antivirale, specialmente contro il virus influenzale β-Mass. La 2-acetilpiridina, un derivato della piridina, ha una grande attività antitumorale ed è un inibitore della leucemia.

Altri

La piridina è utilizzata nella produzione di vitamine, prodotti in gomma, adesivi, vernici e insetticidi. Viene anche utilizzato nella denaturazione di alcol e nella tintura di alcuni tessuti.

Il 20% della piridina viene utilizzato nella preparazione della piperidina. La piperidina è coinvolta nella vulcanizzazione e nell'agricoltura.

La piridina viene anche utilizzata nella sintesi di resine policarbonate, come aromatizzante alimentare e come reagente per la rilevazione del cianuro.

Tossicità

- La piridina entra nel corpo principalmente per inalazione e diffusione attraverso la pelle. L'esposizione acuta alla piridina può causare irritazione agli occhi e alla pelle e ustioni al contatto.

- La piridina può causare dermatiti e allergie sulla pelle. Lo sviluppo di allergia può essere accompagnato oltre a prurito e eruzione cutanea.

- L'inalazione di piridina può causare irritazione al naso e alla gola, accompagnata da tosse e respiro sibilante asmatico.

- Per ingestione, la piridina può causare nausea, vomito, diarrea e dolore addominale. Allo stesso modo, incorporare una dose elevata di piridina nel corpo può causare: mal di testa, affaticamento, svenimenti, vertigini, vertigini, confusione e, infine, coma e morte.

- Gli organi più interessati dall'azione della piridina sono il fegato, i reni, i genitali maschili e il sistema nervoso centrale. Può agire anche sul midollo osseo, inducendo la produzione di piastrine nel sangue. Un'azione cancerogena della piridina non è stata evidenziata negli esperimenti sugli animali.

L'OSHA ha stabilito un limite di esposizione per via aerea di 5 ppm per turno di lavoro di 8 ore.

Sintesi

I primi metodi per ottenere la piridina erano basati sulla sua estrazione da materiali organici. Thomas Anderson (1843) ottenne per primo la piridina riscaldando carne e ossa di animali. In una prima fase, Anderson ha prodotto un olio da cui è riuscito a distillare la piridina.

Tradizionalmente, la piridina veniva ottenuta dal catrame di carbone o dalla gassificazione del carbone. Queste procedure erano macchinose e di scarsa resa, poiché la concentrazione di piridina in queste materie prime era molto bassa. Quindi era necessario un metodo di sintesi.

Metodo Chichibabin

Sebbene esistano molti metodi per la sintesi della piridina, viene ancora utilizzata principalmente la procedura Chichibabin introdotta nel 1923. In questo metodo la piridina viene sintetizzata dalla reazione di formaldeide, acetaldeide e ammoniaca, che sono reagenti economici.

Nella prima fase, formaldeide e acetaldeide reagiscono per formare il composto acroleina, in una reazione di condensazione di Knoevenagel, formando anche acqua.

Condensazione piridinica da acroleina e acetaldeide

Infine, in una seconda fase, l'acroleina reagisce con la formaldeide e l'ammoniaca per formare diidropiridina. Successivamente, la diidropiridina viene ossidata a piridina in una reazione a 350-550 ° C in presenza di un catalizzatore solido, ad esempio silice-allumina.

reazioni

Sostituzioni elettrofile

Queste sostituzioni di solito non si verificano a causa della bassa densità elettronica della piridina.

La solfanazione è più difficile della nitrazione. Ma la bromurazione e la clorurazione avvengono più facilmente.

Piridina-N-ossido

Il sito di ossidazione nella piridina è l'atomo di azoto, l'ossidazione prodotta dai peracidi (acidi che hanno un gruppo OOH). L'ossidazione dell'azoto promuove la sostituzione elettrofila agli atomi di carbonio 2 e 4 della piridina.

Sostituzioni nucleofile

La piridina può subire varie sostituzioni nucleofile a causa della bassa densità elettronica dei carboni dell'anello piridinico. Queste sostituzioni avvengono più facilmente nella molecola di piridina modificata da bromo, cloro, fluoro o acido solfonico.

I composti che effettuano gli attacchi nucleofili alla piridina sono solitamente: alcossidi, tiolati, ammine e ammoniaca.

Reazioni radicali

La piridina può essere dimerizzata da reazioni radicali. La dimerizzazione radicalica della piridina viene effettuata con sodio elementare o nichel Raney, in grado di produrre 4,4'-biperidina o 2,2'-biperidina.

Reazione sull'atomo di azoto

Gli acidi, secondo Lewis, si aggiungono facilmente all'atomo di azoto della piridina, formando sali di piridinio. La piridina è una base di Lewis che dona una coppia di elettroni.

Idrogenazione e reazione di riduzione

La piperidina è prodotta idrogenando la piridina con nichel, cobalto o rutenio. Questa reazione viene condotta ad alte temperature accompagnata dall'uso di un catalizzatore.

Riferimenti

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