Piridin

Source of the photo: 
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pyridine_structure.png
Author of the description: 
Tolner Mária
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pyridine_structure.png

A piridin  (CAS-szám [110-86-1]) nitrogéntartalmú heterociklusos vegyület. Színtelen, kellemetlen szagú folyadék. Vízzel minden arányban elegyedik, szerves oldószerekben is jól oldódik. Higroszkópos vegyület. Kitűnő oldószer. A természetben a kőszénkátrányban fordul elő. Először Anderson vonta ki állati csontok lepárlásakor keletkező csontolajból. Gyenge bázis, savakkal piridíniumsókat képez. Kiindulási anyag mezőgazdasági vegyszerek és gyógyszerek előállításánál. Fontos oldószer és reagens.

Szerkezete a benzoléból vezethető le az egyik CH-csoport nitrogénre cserélésével. Aromás jellegű vegyület, a nitrogénatom egy elektronja a 6 delokalizált π-elektron egyike (π-elektronszextett), két elektronjával pedig a két szomszédos szénatommal létesít σ (szigma-) -kötést. Két elektronja szabad, ezek nemkötő elektronpárt alkotnak, a nemkötő elektronpárral magyarázható a piridin bázisos sajátsága. A nitrogénatom jelenléte miatt a piridin gyűrűje már a nem teljesen szabályos hatszög (a benzollal ellentétben), de az eltérések nem jelentősek.

 

Fizikai tulajdonságai:

Moláris tömeg:                                   79,101 g/mol

Megjelenés:                                       színtelen folyadék

Sűrűség:                                            0,9819 g/cm³, folyadék

Olvadáspont :                                    ‒41,6 °C

Forráspont:                                       115,2 °C

Oldhatóság (vízben):                         elegyedik

Viszkozitás:                                       0,94 cP 20 °C -on

Megoszlási hányados n-oktanol/víz: log Pow: 0,65

 

Kémiai tulajdonságai

A piridin bázisos jellegű vegyület, bázisos jellege azzal magyarázható, hogy a nitrogén két elektronja nem vesz részt a π-elektronszextettben, nemkötő elektronpárt alkot. A piridin gyengébb bázis, mint az aminok, például a trimetil-amin. (A trimetilamin pKb értéke 4,3, a piridiné 8,8). Savakkal sót képez, ezek a sók stabilak, vízben jól oldódnak, higroszkópos sajátságúak. Tulajdonságaik az ammóniumsókéra emlékeztetnek. A protonfelvételkor piridíniumion keletkezik, a nitrogénatom pozitív töltésűvé válik. A pozitív töltés szétterjed az egész aromás gyűrűre.

A piridin katalizátor jelenlétében hidrogénnel telíthető (katalitikus hidrogénezés). A hidrogénezés könnyebben megy végbe, mint a benzolnál. A piridin hidrogénezésekor piperidin keletkezik. A piperidin erősebb bázis, mint a pirimidin. A piridin alkil-halogenidekkel a tercier aminokhoz hasonló reakcióba lép. A folyamatban N-alkil-piridíniumsók keletkeznek. Savkloridokkal N-acil-piridínium klorid képződése közben acilezhető. Oxidálószerekkel piridin-N-oxiddá oxidálható.

A piridin a gyűrűben található nitrogénatom elektronszívó hatása miatt a piridin kevésbé hajlamos az aromás vegyületekre jellemző elektrofil szubsztitúciókra, a nitrogénatom dezaktiválja a gyűrűt, a szubsztitúció csak magas hőmérsékleten játszódik le. A nitrogénatom elektronvonzó hatása azonban kedvez a nukleofil szubsztitúcióknak. Ez legkönnyebben a 2-es helyzetű (azaz a nitrogénatommal szomszédos) szénatomon megy végbe. A piridin például nátrium-amiddal 2-amino-piridinné alakítható.

 

Előállítása

A piridinnek és származékainak többféle szintézise is létezik. Piridinszármazékok keletkeznek például telítetlen 1,5-dioxovegyületek és ammónia kondenzációs reakciójában. A Hantzsch-szintézis során aldehidek és β helyzetű oxocsoportot tartalmazó karbonsavak észtereiből (β-oxosav-észterekből) keletkeznek piridinszármazékok.

 

Fontos piridinszármazékok

A piridin metilszármazékai a pikolinok. A metilcsoport helyzete (2,-es, 3-as, vagy 4-es helyzet) megkülönböztethető α, β, és γ-pikolin. A pikolinok oxidációjakor piridin-karbonsavak keletkeznek.

A nikotinsavban és a nikotinsav-amidban (vagy más néven nikotinamidban) a 3-as helyzetű szénatomhoz kapcsolódik karboxil- illetve amidcsoport. Ez a két vegyület a B-vitaminok családjába tartozik (B3-vitamin). A nikotinsav-amid a szervezetben nikotinsav-amid-dinukleotidként (NAD) fordul elő. A NAD fontos hidrogénátvivő koenzim, biokémiai redoxifolyamatokban vesz részt.

A nikotin a dohány legfontosabb alkaloidja. A piridingyűrű mellett pirrolidingyűrűt is tartalmaz. 3-as helyzetben szubsztituált piridinszármazék, N-metil-pirrolidincsoport kapcsolódik a piridin 3-as szénatomjához.

A B6 vitamin, a pridoxin és a piridoxál is a piridin származéka. A piridoxin oxidációjakor piridoxál keletkezik. A piridoxál foszforsavésztere, a piridoxál-5'-foszfát enzimek prosztetikus csoportja.

 

Toxicitás

Akut toxicitás: LD50 Orális - patkány - 891,0 mg/kg

Megjegyzések: Érzékszervek és speciális érzékek (Orr, Szem, Fül és Ízlelés): Szem: Etosis. Viselkedés:

Aluszékonyság (általános depresszált aktivitás). Viselkedés: kóma.

LC50 Belégzés - patkány - 1 h - 28.500 mg/m3

Megjegyzések: Érzékszervek és speciális érzékek (Orr, Szem, Fül és Ízlelés): Szem: Könnyezés.

Viselkedés: Aluszékonyság (általános depresszált aktivitás). Tüdö, mellkas, vagy lélegzés: Fulladás.

LD50 Bőr - nyúl - 1.121 mg/kg

Megjegyzések: Viselkedés: Ataxia. Gasztrointesztinális: Változások a nyálmirigyek struktúrájában vagy

funkciójában. Máj: Más változások.

*egér subcutan                   LD50 1250mg/kg

*nyúl bőr                             LD50 1121mg/kg

*nyúl intraperitonealis         LDLo 15mg/kg

*nyúl subcutan                    LDLo 800mg/kg

*patkány belégzés              LC50 28500mg/m3/1H

*patkány intraperitonealis   LD50 866mg/kg

*patkány intravénás            LD50 360mg/kg

*patkány szájon át              LD50 891mg/kg

*patkány subcutan             LD50 866mg/kg

 

Bőrkorrózió/bőrirritáció: Bőr - nyúl - Enyhe bőrirritáció - 24 h

Súlyos szemkárosodás/szemirritáció: Szem - nyúl - Súlyos szemkárosodást okozhat. - 24 h

Légzőszervi vagy bőrszenzibilizáció: nincs adat

Csírasejt-mutagenitás: nincs adat

Rákkeltő hatás:

IARC: 3 - 3 csoport: nem lehet meghatározni, hogy emberre rákkeltő-e (Pyridine)

Reprodukciós toxicitás : nincs adat

Célszervi toxicitás - egyszeri expozíció: nincs adat

Célszervi toxicitás - ismétlődő expozíció: nincs adat

Aspirációs veszély: nincs adat

Lehetséges egészségügyi hatások: Belélegezve ártalmas. Izgathatja a légutakat. Lenyelve ártalmas. Bőrön át felszívódva ártalmas. Izgathatja a bőrt.  A szemben égési sérüléseket okoz.

Az érintkezésbe kerülés jelei és tünetei: égő érzés, köhögés, nehéz légzés, gégegyulladás, légzési elégtelenség, fejfáfás, émelygés, hányás, szédülés, tachikardia, idegesség, alvászavar, bőrbetegségek, étvágytalanság.

 

Ökológiai információk:

Toxicitás halakra:      LC50 - Pimephales promelas (Fathead minnow) - 93,80 mg/l - 96 h

                                 LC50 - Cyprinus carpio (Kárász) - 26,00 mg/l - 96 h

** LC50 1350mg/l 24hr, Gambusia affinis

** LC50 330mg/l 48hr, Oryzias latipes

** LC50 mg/l 560 48hr, Salmo gairdneri

** LC50 1,3mg/l 1d, Oncorhynchus gorbuscha

** LC50 1,1mg/l 4d, Oncorhynchus gorbuscha

** LC50 4,0mg/l 1d, Oncorhynchus keta

** LC50 3,7mg/l 4d, Oncorhynchus keta

** LC50 4,3mg/l 1d, Oncorhynchus kisutch

** LC50 3,8mg/l 4d, Oncorhynchus kisutch

** LC50 6,mg/l9 1d, Oncorhynchus nerka

** LC50 6,3mg/l 4d, Oncorhynchus nerka

** LC50 3,2mg/l 1d, Oncorhynchus tshawytscha

** LC50 2,9 mg/l 4d, Oncorhynchus tshawytscha

** LC50 4,6mg/l 1d, Salmo gairdneri

** LC50 4,6mg/l 4d, Salmo gairdneri

** LC50 106mg/l 96 hr, Pimephales promelas

** LC50 93,8mg/l 96 hr, Pimephales promelas

** EC50 106mg/l 96 hr, mbt, Pimephales promelas

** EC50 85,6mg/l 96 hr, mbt, Pimephales promelas

** LOEC 3.5 mg/l, rpd, schr, Entosiphon sulcatum

Toxicitás daphniára és egyéb vízi gerinctelen szervezetekre:

    EC50 - Daphnia magna - 940,00 mg/l - 48 h

                                  EC50 - Daphnia magna - 1.140,00 mg/l - 48 h

                                  EC50 - Daphnia pulex - 520,00 mg/l - 48 h

 ** LC50  1350mg/l 48hr, Daphnia magna

 ** LC50  575mg/l 48hr, Daphnia pulex

 ** LC50  2470mg/l 48hr, Daphnia cucullata

** LOEC 3.5 mg/l, rpd, schr, Entosiphon sulcatum

** LC50, 48hr, 1300 mg/l, Tubificidae

** LC50, 48hr, 229 mg/l, Chironomus gr. thummi

** LC50, 48hr, 2400 mg/l, Erpobdella octoculata

** LC50, 48hr, 350 mg/l, Lymnaea stagnalis

** LC50, 48hr, 1900 mg/l, Dugesia cf. lugubris

** LC50, 48hr, 1150 mg/l, Hydra oligactis

** LC50, 48hr, 30 mg/l, Corixa punctata

** LC50, 48hr, 410 mg/l, Ischura elegans

** LC50, 48hr, 254 mg/l, Nemoura cinerea

** LC50, 48hr, 165 mg/l, Cloeon dipterum

 

Toxicitás algákra:       EC50 - SELENASTRUM - 100,00 - 180,00 mg/l - 72 h

** LOEC 28mg/l rpd, schr, Microcystis aeruginosa

** NOEC 50mg/l rpd, schr, Selenastrum capricornutum

Toxicitás mikrobákra:

** EC50 737mg/l 15 min Microtox

** LC50  220mg/l 48hr, Asellus aquaticus

** LC50 182mg/l 48hr, Gammarus pulex