Pirydyna, cz. >99%

Pirydyna

Inne nazwy: Azabenzen, Azyna, Pirydyna
Wzór chemiczny: C₅ H₅ N
Masa molowa: 79.10 g/mol
Numer CAS: 110-86-1
SMILES: n1ccccc1
Wygląd: Ciecz bezbarwna do jasnożółtej barwy
Zapach: Charakterystyczny, silny zapach aminowy

Pirydyna jest sześcioczłonowym aromatycznym heterocyklem azotowym, strukturalnie spokrewnionym z benzenem, w którym jedna grupa CH została zastąpiona atomem azotu. Wolna para elektronowa azotu nie uczestniczy bezpośrednio w aromatycznym sekstecie elektronów π i dlatego pozostaje dostępna do protonowania, koordynacji i reakcji nukleofilowych. Ta struktura elektronowa nadaje pirydynie połączenie stabilności aromatycznej i zasadowości typu Lewisa/Brønsteda, co czyni ją ważnym rozpuszczalnikiem, odczynnikiem, ligandem i elementem budulcowym w syntezie. NIST podaje wzór cząsteczkowy C₅ H₅ N, masę cząsteczkową 79.0999 g/mol oraz numer rejestracyjny CAS 110-86-1.

Właściwości chemiczne i fizyczne

Pirydyna jest cieczą w normalnych warunkach laboratoryjnych. Dane termodynamiczne NIST wskazują normalną temperaturę wrzenia około 388.5 K, co odpowiada około 115.4 °C, oraz temperaturę topnienia bliską 231.4 K, co odpowiada w przybliżeniu −41.7 °C.

Pirydyna jest polarnym, zasadowym rozpuszczalnikiem i miesza się z wodą oraz wieloma typowymi rozpuszczalnikami organicznymi. Azot w pierścieniu działa jako akceptor wiązania wodorowego i łatwo tworzy sole pirydyniowe po protonowaniu przez kwasy. Wartość pK _a sprzężonego kwasu, kationu pirydyniowego, wynosi w wodzie około 5.2, co sprawia, że pirydyna jest znacznie słabszą zasadą niż typowe aminy alifatyczne, ale wystarczająco zasadową do licznych przekształceń syntetycznych.

Atom azotu może także ulegać alkilacji, acylacji, utlenieniu do N-tlenku pirydyny oraz koordynacji do kwasów Lewisa lub centrów metali przejściowych. Reakcje te czynią pirydynę i pochodne pirydyny ważnymi jednostkami strukturalnymi w chemii koordynacyjnej, katalizie i syntezie heterocyklicznej.

Zastosowania

Pirydyna jest szeroko stosowana jako zasadowy rozpuszczalnik reakcyjny i odczynnik wychwytujący kwasy w syntezie organicznej. Może neutralizować kwaśne produkty uboczne, takie jak chlorowodór, jednocześnie zapewniając polarny ośrodek reakcyjny. Jest szczególnie dobrze ugruntowana w chemii acylacji, kondensacji i dehydrohalogenacji.

W chemii estryfikacji i acylacji pirydyna może działać zarówno jako zasada, jak i jako odczynnik nukleofilowy. Czynniki acylujące mogą tworzyć reaktywne intermediaty acylopirydyniowe, które ułatwiają przenoszenie grup acylowych na alkohole, fenole i aminy. Dlatego pirydynę często łączy się z chlorkami kwasowymi, bezwodnikami kwasowymi lub bardziej nukleofilowymi pochodnymi pirydyny, takimi jak 4-dimetyloaminopirydyna.

Pirydyna jest również stosowana jako rozpuszczalnik w chemii analitycznej i preparatywnej. Opublikowane procedury analityczne wykorzystują pirydynę jako rozpuszczalnik do acetylacji związków zawierających grupy hydroksylowe, gdzie zapewnia zarówno zdolność rozpuszczania, jak i zasadowe warunki do reakcji derywatyzacji.

W chemii koordynacyjnej pirydyna pełni rolę jednozębowego ligandu donorowego azotu. Jej wolna para elektronowa na atomie azotu koordynuje do licznych jonów metali przejściowych, a podstawione jednostki pirydynowe są szeroko włączane do katalizatorów, kompleksów koordynacyjnych i funkcjonalnych materiałów molekularnych.

Pirydyna jest ponadto ważnym związkiem wyjściowym do syntezy podstawionych pirydyn i innych heterocykli azotowych. Struktury zawierające pirydynę są szeroko badane w chemii leków, katalizie i badaniach nad materiałami funkcjonalnymi, ponieważ podstawienie w pierścieniu aromatycznym pozwala na systematyczną modyfikację właściwości elektronowych, sterycznych i koordynacyjnych.

Postępowanie i bezpieczeństwo

Pirydyna jest lotną i łatwopalną cieczą organiczną i należy obchodzić się z nią przy zapewnionej skutecznej wentylacji. Narażenie zawodowe może wystąpić przez inhalację i kontakt ze skórą, a literatura toksykologiczna wskazuje na układowe skutki po znaczącym narażeniu. Wymagane są zatem odpowiednie, chemoodporne rękawice, ochrona oczu oraz środki ograniczające narażenie na pary.

Piśmiennictwo naukowe

NIST Chemistry WebBook, SRD 69. Pirydyna. Numer rejestracyjny CAS 110-86-1.

Balasubramanian, M.; Keay, J. G. Sześcioczłonowe pierścienie z jednym heteroatomem i skondensowanymi pochodnymi karbocyklicznymi. Comprehensive Heterocyclic Chemistry II.

Metoda mieszanego bezwodnika fosforan–karboksylan: łagodny, wydajny proces tworzenia wiązań estrowych i amidowych. Tetrahedron, 2012.

Heterogeniczna konwersja związków acyklicznych do zasad pirydynowych – przegląd. Applied Catalysis, 1986, 23, 1–14. DOI: 10.1016/S0166-9834(00)81447-5.

Agencja ds. Toksycznych Substancji i Rejestru Chorób. Profil toksykologiczny pirydyny.

Bezpieczeństwo

Hasło ostrzegawcze: Niebezpieczeństwo

Zwroty wskazujące rodzaj zagrożenia:
H225: Wysoce łatwopalna ciecz i pary.
H302+H312+H332: Działa szkodliwie w przypadku połknięcia, kontaktu ze skórą lub wdychania.

Zwroty określające środki ostrożności:
P101: W razie konieczności zasięgnięcia porady lekarza, należy pokazać pojemnik lub etykietę.
P102: Chronić przed dziećmi.
P210: Przechowywać z dala od źródeł ciepła, gorących powierzchni, źródeł iskrzenia, otwartego ognia i innych źródeł zapłonu. Nie palić.
P271: Stosować wyłącznie na zewnątrz lub w dobrze wentylowanym pomieszczeniu.
P403+P235: Przechowywać w dobrze wentylowanym miejscu. Przechowywać w chłodnym miejscu.
P501: Zawartość/pojemnik usuwać do uprawnionego odbiorcy odpadów niebezpiecznych lub zwrócić do dostawcy.

Pierwsza pomoc
Wdychanie: Wyprowadzić poszkodowanego na świeże powietrze. Chronić przed hipotermią. Zasięgnąć porady lekarza, jeśli objawy się utrzymują.
Kontakt ze skórą: Zdjąć zanieczyszczoną odzież. Umyć dotknięte miejsce dużą ilością letniej wody. Użyć mydła, jeśli skóra nie jest uszkodzona. Zasięgnąć pomocy medycznej, jeśli podrażnienie nie ustępuje.
Kontakt z oczami: Natychmiast płukać oczy dużą ilością wody przez co najmniej 10 minut, przymusowo rozchylając powieki. Usunąć soczewki kontaktowe, jeśli są obecne i można je łatwo zdjąć.
Połknięcie: Wypłukać usta i wypić 200–500 ml wody. Nie wywoływać wymiotów. Zasięgnąć porady lekarza.