Piridina: estrutura, propriedades, usos, toxicidade, síntese

Piridina: estrutura, propriedades, usos, toxicidade, síntese

A piridina é uma amina aromática tendo a fórmula química C 5 H 5 N é a versão de benzeno azotado, tal como um grupo -CH foi substituído por um átomo de azoto (N). Juntamente com o pirrol, a piridina forma o grupo das aminas aromáticas mais simples de todas.

A piridina foi inicialmente produzida a partir de alcatrão de carvão, mas era um método de baixo rendimento. Isso levou à criação de vários métodos para sua síntese química, prevalecendo aquele em que a reação de formaldeído, acetaldeído e amônia é usada.

A piridina foi obtida pela primeira vez por Thomas Anderson (1843), um químico escocês que, aquecendo carne e ossos de animais, produziu um óleo a partir do qual a piridina foi purificada.

A piridina é utilizada como matéria- prima para a síntese de compostos que eliminam e controlam a proliferação de insetos, fungos, ervas etc. Da mesma forma, é usado na preparação de inúmeros medicamentos e vitaminas, além de ser usado como solvente.

A piridina é um composto tóxico que pode danificar cronicamente o fígado, os rins e o funcionamento do sistema nervoso central . A piridina pode entrar no corpo através da ingestão, inalação e difusão na pele. É conhecido no campo químico por ser uma substância capaz de causar impotência nos homens.

Estrutura de piridina

Molecular

A imagem superior mostra a estrutura molecular da piridina representada por um modelo de esferas e barras. Como pode ser visto, sua molécula é muito semelhante à do benzeno, com a única diferença de que um de seus carbonos (esferas negras) é substituído por nitrogênio (esfera azul).

Por ser mais eletronegativo, o nitrogênio atrai para si a densidade de elétrons, o que cria um momento dipolar permanente na piridina. Portanto, moléculas de piridina interagem usando forças dipolo-dipolo.

Os átomos de hidrogênio são as regiões mais pobres dos elétrons, então eles enfrentarão o átomo de nitrogênio de uma molécula vizinha.

Cristalino

As moléculas de piridina dependem não apenas das forças dipolo-dipolo, mas também das interações dos anéis aromáticos. Assim, essas moléculas conseguem se posicionar para originar um cristal com uma estrutura ortorrômbica (imagem superior) a uma temperatura de -41,6 ° C.

Propriedades da piridina

Aparência física

Líquido incolor com odor pungente, semelhante ao dos peixes.

Massa molar

79,1 g / mol

Densidade

0,9819 g / mL

Ponto de fusão

-41,6 ºC

Ponto de ebulição

115,2 ºC

Solubilidade

É miscível com água e também com álcool, éter, éter de petróleo, óleos e muitos líquidos orgânicos em geral.

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Pressão de vapor

16 mmHg a 20 ºC.

Densidade do vapor

2,72 em relação à água = 1

Índice de refração (n D )

1.5093

Viscosidade

0,88 cP

Momento dipolo

2,2 D

ponto de ignição

21 ºC

Temperatura de auto-ignição

482 ºC

Decomposição

Quando aquecido até a decomposição, emite fumaça de cianeto.

Corrosão

A piridina na forma líquida ataca algumas formas de plásticos, borrachas e revestimentos.

pH

8,5 (solução 0,2 M em água)

Basicidade e reatividade

A piridina é uma base fraca. É uma amina terciária cuja solução 0,2 M em água produz um pH de 8,5. Tem pouca afinidade pelos elétrons devido à eletronegatividade do nitrogênio, portanto seus carbonos geralmente não sofrem substituição eletrofílica.

Piridina sofre substituição nucleofílica, de preferência nas posições C 4 e C 2 do anel. Devido à sua capacidade de doar elétrons, a piridina é mais resistente à oxidação que o benzeno e reage violentamente com ácido sulfúrico, ácido nítrico e anidrido maleico.

Usos de piridina

Pesticidas

A piridina é um precursor dos herbicidas Paraquat e Diquat. Da mesma forma, serve para a síntese do inseticida Clorpirifós, cujo passo inicial é a cloração da piridina. É também a matéria-prima inicial para a obtenção do fungicida à base de piritiona.

Solvente

A piridina é um solvente polar, usado para reações de desalogenação e extração de antibióticos. A piridina é usada como solvente nas indústrias de tintas e borracha, e também em laboratórios de pesquisa como solvente na extração de hormônios vegetais.

Medicamento

A piridina serve como ponto de partida na síntese de cetilpiridínio e laurilpiridínio, compostos utilizados como anti-sépticos em produtos de higiene bucal e odontológica. A molécula de piridina faz parte da estrutura química de muitos medicamentos.

Por exemplo, esmeprazol, usado no tratamento do refluxo gastroesofágico. A Loratidina é outro medicamento à base de piridina conhecido como Claritin, que é usado como tratamento para processos alérgicos.

Os comprimidos de piridina (fenazopiridina) são utilizados no tratamento sintomático da irritação do trato urinário, que é acompanhado, em alguns casos, por dor, queimação e vontade de urinar. A fenazopiridina é um corante que serve como analgésico no trato urinário.

A di-acil-hidrazina é um derivado da piridina que possui atividade antibacteriana que exerce sobre bactérias gram-negativas, como E. coli , e bactérias gram-positivas, como S. albus .

A piridina serve como base para o tiazolo [5,4-6] piridina, um composto com atividade antiviral, especialmente contra o vírus da influenza β-Mass. A 2-acetilpiridina, um derivado da piridina, possui grande atividade antitumoral e é um inibidor da leucemia.

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Outras

A piridina é usada na fabricação de vitaminas, produtos de borracha, adesivos, tintas e inseticidas. Também é usado na desnaturação do álcool e na coloração de alguns têxteis.

20% de piridina é usada na preparação de piperidina. A piperidina está envolvida na vulcanização e agricultura.

A piridina também é utilizada na síntese de resinas de policarbonato, como aromatizante de alimentos e como reagente para a detecção de cianeto.

Toxicidade

– A piridina entra no corpo principalmente por inalação e difusão através da pele. A exposição aguda à piridina pode causar irritação e queimaduras nos olhos e pele.

– A piridina pode causar dermatites e alergias na pele. O desenvolvimento de alergia pode ser acompanhado, além de prurido e erupção cutânea.

– A inalação de piridina pode causar irritação no nariz e na garganta, acompanhada de tosse e chiado no peito.

– Por ingestão, a piridina pode causar náusea, vômito, diarréia e dor abdominal. Além disso, incorporar uma dose alta de piridina no corpo pode causar: dor de cabeça, fadiga, desmaios, tontura, tontura, confusão e, eventualmente, coma e morte.

– Os órgãos mais afetados pela ação da piridina são o fígado, os rins, a genitália masculina e o sistema nervoso central. Também pode atuar na medula óssea, induzindo a produção de plaquetas no sangue. Uma ação carcinogênica da piridina não foi demonstrada em experimentos com animais.

A OSHA estabeleceu um limite de exposição aérea de 5 ppm por jornada de 8 horas.

Síntese

Os primeiros métodos de obtenção de piridina foram baseados na extração de materiais orgânicos. Thomas Anderson (1843) obteve piridina pela primeira vez aquecendo ossos de carne e animal. Numa primeira etapa, Anderson produziu um óleo a partir do qual ele conseguiu destilar a piridina.

Tradicionalmente, a piridina era obtida a partir de alcatrão ou gaseificação de carvão. Esses procedimentos foram pesados ​​e de pouco desempenho, uma vez que a concentração de piridina nessas matérias-primas era muito baixa. Portanto, era necessário um método de síntese.

Método da quichibabina

Embora existam muitos métodos para a síntese de piridina, o procedimento de Chichibabin, introduzido em 1923, ainda é usado principalmente.Nesse método, a piridina é sintetizada a partir da reação de formaldeído, acetaldeído e amônia, que são reagentes baratos.

No primeiro estágio, o formaldeído e o acetaldeído reagem para formar o composto acroleína, em uma reação de condensação de Knoevenagel, formando ainda mais água.

Finalmente, em um segundo estágio, a acroleína reage com formaldeído e amônia para formar di-hidropiridina. Subsequentemente, a di-hidropiridina é oxidada em piridina em uma reação a 350-550 ° C na presença de um catalisador sólido, por exemplo, sílica-alumina.

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Reacções

Substituições eletrofílicas

Essas substituições geralmente não ocorrem devido à baixa densidade eletrônica de piridina.

A sulfatação é mais difícil que a nitração. Mas a bromação e a cloração ocorrem mais facilmente.

N-óxido de piridina

O local de oxidação na piridina é o átomo de nitrogênio, sendo a oxidação produzida pelos perácidos (ácidos que possuem um grupo OOH). A oxidação do nitrogênio promove a substituição eletrofílica nos carbonos 2 e 4 da piridina.

Substituições nucleofílicas

A piridina pode sofrer várias substituições nucleofílicas devido à baixa densidade de elétrons dos carbonos do anel de piridina. Essas substituições ocorrem mais facilmente na molécula de piridina modificada por bromo, cloro, flúor ou ácido sulfônico.

Os compostos que realizam ataques nucleofílicos à piridina são geralmente: alcóxidos, tiolatos, aminas e amônia.

Reações radicais

A piridina pode ser dimerizada por reações radicais. A dimerização radical da piridina é realizada com sódio elementar ou níquel de Raney, podendo produzir 4,4′-biperidina ou 2,2′-biperidina.

Reação no átomo de nitrogênio

Os ácidos, de acordo com Lewis, adicionam-se facilmente ao átomo de nitrogênio da piridina, formando sais de piridínio. A piridina é uma base de Lewis que doa um par de elétrons.

Reação de hidrogenação e redução

A piperidina é produzida pela hidrogenação da piridina com níquel, cobalto ou rutênio. Esta reação é realizada a altas temperaturas acompanhada pelo uso de um catalisador.

Referências

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