피리딘 : 구조, 특성, 용도, 독성, 합성 - 화학 - 2024

피리딘을 갖는 방향족 아민 화학식 C ₅ H ₅ -CH는 질소 원자 (N)로 대체 되었기 때문에 N은 질소 벤젠의 버전이다. 피롤과 함께 피리딘은 가장 단순한 방향족 아민 그룹을 구성합니다.

피리딘은 처음에는 콜타르에서 생산되었지만 낮은 수율 방법이었습니다. 이로 인해 포름 알데히드, 아세트 알데히드 및 ​​암모니아의 반응이 사용되는 화학 합성을위한 여러 가지 방법이 만들어졌습니다.

피리딘의 구조식. 출처 : Calvero. / 퍼블릭 도메인

피리딘은 스코틀랜드의 화학자 인 Thomas Anderson (1843)이 동물의 고기와 뼈를 가열하여 피리딘이 정제 된 기름을 생산하여 처음 얻었습니다.

토마스 앤더슨 (1819 년 7 월)

피리딘은 곤충, 균류, 허브 등의 증식을 제거하고 제어하는 ​​화합물 합성의 원료로 사용됩니다. 또한 수많은 의약품 및 비타민 제조에 사용되며 용매로도 사용됩니다.

피리딘은 간, 신장 및 중추 신경계 기능을 만성적으로 손상시킬 수있는 독성 화합물입니다. 피리딘은 섭취, 흡입 및 피부를 통한 확산을 통해 체내로 들어갈 수 있습니다. 남성에게 발기 부전을 일으킬 수있는 물질로 화학 분야에서 알려져 있습니다.

피리딘의 구조

분자

피리딘의 분자 구조. 출처 : Benjah-bmm27 / 공개 도메인

상단 이미지는 구체 및 막대 모델로 표현되는 피리딘의 분자 구조를 보여줍니다. 보시다시피 분자는 벤젠과 매우 유사하지만 탄소 중 하나 (검은 색 구체)가 질소 (파란색 구체)로 대체된다는 점만 다릅니다.

더 전기 음성 인 질소는 전자 밀도를 자기쪽으로 끌어 당겨 피리딘에서 영구적 인 쌍극자 모멘트를 생성합니다. 따라서 피리딘 분자는 쌍극자-쌍극자 힘을 통해 상호 작용합니다.

수소 원자는 전자가 부족한 영역이므로 인접한 분자의 질소 원자 방향으로 배향됩니다.

수정 같은

피리딘의 결정 구조. 출처 : Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

피리딘 분자는 쌍극자-쌍극자 힘뿐만 아니라 방향족 고리의 상호 작용도 가지고 있습니다. 따라서 이러한 분자는 -41.6 ° C의 온도에서 사방 정계 구조 (상단 이미지)를 가진 결정을 생성하기 위해 정돈 된 방식으로 자신을 배치합니다.

피리딘 속성

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

외모

생선과 비슷한 매운 냄새가 나는 무색 액체.

몰 질량

79.1g / 몰

밀도

0.9819g / mL

녹는 점

-41.6ºC

비점

115.2ºC

용해도

물, 알코올, 에테르, 석유 에테르, 오일 및 일반적으로 많은 유기 액체와 혼합 될 수 있습니다.

증기압

20 ° C에서 16mmHg

증기 밀도

물에 대한 2.72 = 1

굴절률 (n

1,5093

점도

0.88 cP

쌍극자 모멘트

2.2 D

발화점

21ºC

자연 발화 온도

482ºC

분해

가열되어 분해되면 시안화물 연기를 방출합니다.

부식

액체 형태의 피리딘은 일부 형태의 플라스틱, 고무 및 코팅을 공격합니다.

pH

8.5 (물에 0.2M 용액)

염기도 및 반응성

피리딘은 약한 염기입니다. 물에서 0.2 M 용액이 pH 8.5를 생성하는 3 차 아민입니다. 질소의 전기 음성으로 인해 전자에 대한 친화력이 낮기 때문에 탄소는 일반적으로 친 전자 성 치환을 거치지 않습니다.

피리딘은 바람직하게 는 고리 의 C ₄ 및 C _{2 위치} 에서 친 핵성 치환을 겪는다 . 전자를 기증하는 능력으로 인해 피리딘은 벤젠보다 산화에 더 강하고 황산, 질산 및 말레 산 무수물과 격렬하게 반응합니다.

피리딘의 용도

살충제

피리딘은 제초제 인 Paraquat와 Diquat의 전구체입니다. 같은 방식으로 살충제 Chlorpyrifos의 합성에 사용되며 초기 단계는 피리딘의 염소화입니다. 또한 피리 티온 기반 살균제를 얻기위한 초기 원료이기도합니다.

용제

피리딘은 탈 할로겐화 반응과 항생제 추출에 사용되는 극성 용매입니다. 피리딘은 페인트 및 고무 산업에서 용매로 사용되며 연구 실험실에서도 식물 호르몬 추출의 용매로 사용됩니다.

약

피리딘은 구강 및 치아 관리 제품에서 방부제로 사용되는 화합물 인 세틸 피리 디늄과 라 우릴 피리 디늄의 합성에서 출발점 역할을합니다. 피리딘 분자는 많은 약물의 화학 구조의 일부입니다.

예를 들어, 위식도 역류를 치료하는 데 사용되는 에스메 프라 졸. Loratidine은 알레르기 과정의 치료제로 사용되는 Claritin이라는 이름으로 알려진 피리딘을 기반으로 한 또 다른 약입니다.

피리딘 정제 (페나 조 피리딘)는 경우에 따라 통증, 작열감 및 배뇨 충동이 동반되는 요로 자극의 증상 치료에 사용됩니다. Phenazopyridine은 요로에서 진통제로 작용하는 염료입니다.

Diacylhydrazine은 E. coli와 같은 그람 음성균과 S. albus와 같은 그람 양성균에 항균 작용을하는 피리딘의 유도체입니다.

피리딘은 특히 인플루엔자 β- 질량 바이러스에 대한 항 바이러스 활성을 갖는 화합물 인 티아 졸로 피리딘의 기초 역할을합니다. 피리딘의 유도체 인 2- 아세틸 피리딘은 항 종양 활성이 뛰어나며 백혈병의 억제제입니다.

기타

피리딘은 비타민, 고무 제품, 접착제, 페인트 및 살충제의 제조에 사용됩니다. 또한 알코올의 변성 및 일부 직물의 염색에도 사용됩니다.

20 %의 피리딘은 피 페리 딘의 제조에 사용됩니다. Piperidine은 가황 및 농업에 관여합니다.

피리딘은 폴리 카보네이트 수지 합성, 식품 향료 및 시안화물 검출 시약으로도 사용됩니다.

독성

-피리딘은 주로 피부를 통한 흡입과 확산에 의해 체내로 들어갑니다. 피리딘에 대한 급성 노출은 눈과 피부에 자극을 줄 수 있으며 접촉시 화상을 입을 수 있습니다.

-피리딘은 피부에 피부염과 알레르기를 일으킬 수 있습니다. 가려움증과 발진 외에도 알레르기가 발생할 수 있습니다.

-피리딘을 흡입하면 기침과 천식 호흡과 함께 코와 목에 자극을 줄 수 있습니다.

-섭취로 인해 피리딘은 메스꺼움, 구토, 설사 및 복통을 유발할 수 있습니다. 마찬가지로 고용량의 피리딘을 체내에 포함 시키면 두통, 피로, 실신, 현기증, 어지러움, 혼란, 결국 혼수 상태와 사망을 초래할 수 있습니다.

-피리딘의 작용에 가장 큰 영향을받는 기관은 간, 신장, 남성 생식기 및 중추 신경계입니다. 또한 골수에 작용하여 혈소판 생성을 유도 할 수 있습니다. 피리딘의 발암 작용은 동물 실험에서 입증되지 않았습니다.

OSHA는 8 시간 근무 교대 당 5ppm의 공기 노출 제한을 설정했습니다.

합성

피리딘을 얻는 첫 번째 방법은 유기 물질에서 추출한 것입니다. Thomas Anderson (1843)은 동물의 고기와 뼈를 가열하여 처음으로 피리딘을 얻었습니다. 첫 번째 단계에서 Anderson은 피리딘을 증류 할 수있는 오일을 생산했습니다.

전통적으로 피리딘은 석탄 타르 또는 석탄 가스화에서 얻었습니다. 이 과정은 번거롭고 수율이 거의 없었습니다. 이러한 원료의 피리딘 농도가 매우 낮기 때문입니다. 그래서 합성 방법이 필요했습니다.

치치 바빈 방법

피리딘의 합성 방법은 여러 가지가 있지만 1923 년에 도입 된 치치 바빈 과정이 여전히 주로 사용되고 있으며,이 방법에서는 값싼 시약 인 포름 알데히드, 아세트 알데히드 및 ​​암모니아의 반응을 통해 피리딘을 합성합니다.

첫 번째 단계에서는 포름 알데히드와 아세트 알데히드가 반응하여 아크롤레인 화합물을 형성하고 Knoevenagel 축합 반응에서 물도 형성합니다.

아크롤레인과 아세트 알데히드의 피리딘 축합

마지막으로 두 번째 단계에서 아크롤레인은 포름 알데히드 및 ​​암모니아와 반응하여 디 하이드로 피리딘을 형성합니다. 그 후, 디 하이드로 피리딘은 고체 촉매, 예를 들어 실리카-알루미나의 존재하에 350-550 ° C에서 반응에서 피리딘으로 산화된다.

반응

친 전자 성 치환

이러한 치환은 일반적으로 피리딘의 낮은 전자 밀도로 인해 발생하지 않습니다.

Sulfanation은 질화보다 어렵습니다. 그러나 브롬화와 염소화는 더 쉽게 발생합니다.

피리딘 -N- 옥사이드

피리딘의 산화 부위는 질소 원자이며 산화는 과산 (OOH 그룹을 갖는 산)에 의해 생성됩니다. 질소 산화는 피리딘의 탄소 2와 4에서 친 전자 성 치환을 촉진합니다.

친 핵성 치환

피리딘은 피리딘 고리 탄소의 낮은 전자 밀도로 인해 다양한 친 핵성 치환을 겪을 수 있습니다. 이러한 치환은 브롬, 염소, 불소 또는 술폰산으로 변형 된 피리딘 분자에서 더 쉽게 발생합니다.

피리딘에 대한 친 핵성 공격을 수행하는 화합물은 일반적으로 알콕사이드, 티올 레이트, 아민 및 암모니아입니다.

급진적 반응

피리딘은 라디칼 반응에 의해 이량 체화 될 수 있습니다. 피리딘의 라디칼 이량 체화는 원소 나트륨 또는 레이니 니켈로 수행되어 4,4'- 비 페리 딘 또는 2,2'- 비 페리 딘을 생성 할 수 있습니다.

질소 원자에 대한 반응

Lewis에 따르면 산은 피리딘의 질소 원자에 쉽게 추가되어 피리 디늄 염을 형성합니다. 피리딘은 한 쌍의 전자를 제공하는 루이스 염기입니다.

수소화 및 환원 반응

피 페리 딘은 니켈, 코발트 또는 루테늄으로 피리딘을 수소화하여 생성됩니다. 이 반응은 촉매의 사용과 함께 고온에서 수행됩니다.

참고 문헌

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