Piridina: estrutura, propriedades, usos, toxicidade, síntese - Ciência - 2023

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o piridina é uma amina aromática cuja fórmula química é C₅H₅N. É a versão nitrogenada do benzeno, uma vez que um grupo –CH = foi substituído por um átomo de nitrogênio (N). Junto com o pirrol, a piridina constitui o grupo das aminas aromáticas mais simples de todas.

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

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. É também utilizado na fabricação de muitos medicamentos e vitaminas, além de ser utilizado como solvente.

A piridina é um composto tóxico que pode causar danos crônicos ao fígado, aos rins e ao sistema nervoso central. A piridina pode entrar no corpo por ingestão, inalação e difusão através da pele. É conhecida na área química por ser uma substância capaz de causar impotência no homem.

Estrutura da 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 tem um de seus carbonos (esferas pretas) substituído por nitrogênio (esfera azul).

O nitrogênio, sendo mais eletronegativo, atrai a densidade do elétron para si, o que cria um momento de dipolo permanente na piridina. Portanto, as moléculas de piridina interagem por forças dipolo-dipolo.

Os átomos de hidrogênio são regiões pobres em elétrons, portanto, eles serão orientados na direção do átomo de nitrogênio de uma molécula vizinha.

Cristalino

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

Propriedades da piridina

Aparência física

Líquido incolor com odor pungente, semelhante ao de peixe.

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, mas também com álcool, éter, éter de petróleo, óleos e muitos líquidos orgânicos em geral.

Pressão de vapor

16 mmHg a 20 ° C

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 autoignição

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.Ele tem pouca afinidade por elétrons devido à eletronegatividade do nitrogênio, de modo que seus carbonos geralmente não passam por uma substituição eletrofílica.

A piridina sofre substituição nucleofílica, de preferência nas posições C₄ e C₂ Do ringue. Devido à sua capacidade de doar elétrons, a piridina é mais resistente à oxidação do que o benzeno e reage violentamente com o ácido sulfúrico, ácido nítrico e anidrido maleico.

Usos de piridina

Pesticidas

A piridina é um precursor dos herbicidas Paraquat e Diquat. Da mesma forma, é utilizado para a síntese do inseticida Clorpirifós, cuja etapa 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.

Remédio

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

Por exemplo, esmeprazol, usado para tratar o refluxo gastroesofágico. A loratidina é outro medicamento preparado à base de piridina, conhecida pelo nome de Claritin, que é utilizada no tratamento de processos alérgicos.

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

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

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

Outras

A piridina é usada na fabricação de vitaminas, produtos de borracha, adesivos, tintas e inseticidas. É também utilizado na desnaturação do álcool e no tingimento de alguns têxteis.

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

A piridina também é utilizada na síntese de resinas de policarbonato, como agente aromatizante de alimentos e como reagente para 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 nos olhos e na pele e queimaduras ao contato.

- A piridina pode causar dermatites e alergias na pele. O desenvolvimento de alergia pode ser acompanhado, além de coceira e erupção na pele.

- A inalação de piridina pode causar irritação no nariz e na garganta, acompanhada de tosse e respiração ofegante asmática.

- Por ingestão, a piridina pode causar náuseas, vômitos, diarréia e dor abdominal. Da mesma forma, incorporar uma alta dose de piridina ao corpo pode causar: dor de cabeça, fadiga, desmaios, vertigens, tonturas, confusão e, eventualmente, coma e morte.

- Os órgãos mais afetados pela ação da piridina são fígado, rins, órgãos genitais masculinos e sistema nervoso central. Também pode atuar na medula óssea, induzindo a produção de plaquetas sanguíneas. A ação carcinogênica da piridina não foi evidenciada em experimentos com animais.

OSHA estabeleceu um limite de exposição aérea de 5 ppm por turno de trabalho de 8 horas.

Síntese

Os primeiros métodos de obtenção da piridina baseavam-se na extração de materiais orgânicos. Thomas Anderson (1843) obteve pela primeira vez a piridina aquecendo carne e ossos de animais. Em uma primeira etapa, Anderson produziu um óleo do qual conseguiu destilar a piridina.

Tradicionalmente, a piridina era obtida do alcatrão de carvão ou da gaseificação do carvão. Esses procedimentos eram complicados e de baixo rendimento, uma vez que a concentração de piridina nessas matérias-primas era muito baixa. Portanto, um método de síntese era necessário.

Método de chichibabina

Embora existam muitos métodos para a síntese de piridina, ainda é utilizado principalmente o procedimento Chichibabin introduzido em 1923. Neste 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 também água.

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

Reações

Substituições eletrofílicas

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

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

Piridina-N-óxido

O local de oxidação na piridina é o átomo de nitrogênio, sendo a oxidação produzida por 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 executam os ataques nucleofílicos à piridina são geralmente: alcóxidos, tiolatos, aminas e amônia.

Reações radicais

A piridina pode ser dimerizada por reações radicais. A dimerização radicalar 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 prontamente 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 hidrogenando a piridina com níquel, cobalto ou rutênio. Esta reação é realizada a altas temperaturas acompanhada pelo uso de um catalisador.

Referências

Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Química orgânica. (10^º edição.). Wiley Plus.
Carey F. (2008). Quimica Organica. (Sexta edição). Mc Graw Hill.
Morrison e Boyd. (1987). Quimica Organica. (Quinta edição). Addison-Wesley Iberoamericana.
Wikipedia. (2020). Piridina. Recuperado de: en.wikipedia.org
Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2020). Piridina. Banco de dados PubChem., CID = 1049. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Laura Foist. (2020). Piridina: Estrutura, Fórmula e Propriedades Físicas. Estude. Recuperado de: study.com
Ataf Ali Altaf, Adnan Shahzad, Zarif Gul, Nasir Rasool, Amin Badshah, Bhajan Lal, Ezzat Khan. (2015). Uma revisão sobre a importância medicinal dos derivados de piridina. Journal of Drug Design and Medicinal Chemistry. Vol. 1, No. 1, pp. 1-11. doi: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
WebMD. (2020). Pyridin Tablet. Recuperado de: webmd.com
Departamento de Saúde e Serviços Seniores de Nova Jersey. (2002). Piridina. [PDF]. Recuperado de: nj.gov